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1、(中职）电工技术基础与技能项目五 电磁应用技术课件项目五 电磁应用技术基本概念电工技术基础与技能任务一认知磁的现象任务二认知电流的磁场任务三感知电磁力任务四*认知铁磁材料任务五*认知磁路与磁路欧姆定律任务六感知电磁感应现象CONTENTS目 录任务七认识自感、互感和涡流现象实训验证电磁感应任务一 认知磁的现象一、磁的基本概念 磁性：物质具有吸引铁、镍、钴等物质的性质，称为磁性。磁体：具有磁性的物体，称为磁体。磁体根据来源不同可分为天然磁体和人造磁体。根据形状不同，可分为条形、针形、U形等。人造磁体 磁极：磁体上磁性最强的区域，叫做磁极。任何物体都有两个磁极，分别为南极（S）北极（N）。两磁体的
2、磁极间具有相互作用，即：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。天然磁体二、磁场与磁力线磁体周围存在着磁力作用空间，称为磁场。U形磁铁的磁场 条形磁铁的磁场 1、磁力线 磁力线是一组假想的闭合曲线，我们规定：在磁体的外部，磁力线由N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极。2、磁感应强度 垂直通过单位面积的磁力线的数目，叫做该点的磁感应强度，用字母B表示，单位：特斯拉，简称特（T）。3、磁通量 垂直通过某一面积上的磁力线的总数，叫做通过该面积的磁通量，简称磁通。用字母表示，单位：韦伯，简称韦（Wb）。任务二 认知电流的磁场一、电流的磁效应 1820年，丹麦物理学家奥斯特通过实验发现：电流的周围存在磁
3、场。电流的周围存在磁场，即电流的磁效应。分子电流假说说明，磁场是由分子电流产生的。奥斯特实验二、右手螺旋法则（安培定则）（1）直导体电流的磁场：用右手握住通电导体，让拇指指向电流方向，则弯曲的四指的指向就是磁场方向，如图所示。（2）螺线管电流的磁场 用右手握住螺旋管，弯曲的四指指向线圈的电流方向，则拇指方向就是螺旋管内部磁场的方向如图所示。任务三 感知电磁力一、磁场对载流导体的作用电磁力演示实验 实验证明:电磁力F的大小与导体电流大小成正比，与导体在磁场中的有效长度及载流导体所在位置的磁感应强度成正比。即：F=BIL sin 式中 F导体受到的电磁力，F；B磁感应强度，T；I导体中的电流强度，
4、A;L导体有效长度，m；直导体与磁感应方向夹角。载流导体在磁场中受到的电磁力的方向，可以用左手定则判断。左手定则内容是：伸平左手，拇指与四指垂直并在一个平面上，让磁力线穿过手心，四指指向电流方向，则拇指所指方向就是导体受力方向，如图5-3-2所示。根据磁场对通电矩形线圈的作用，制成了很多电气设备和仪表，如直流电动机、直流电压表、直流电流表、万用表等。二、磁场对通电矩形线圈的作用ad边、bc边与磁力线平行不受力；ab边、cd边因与磁力线方向垂直，受到电磁力的作用。受到磁场作用力的两条边叫做有效边。ab边、cd边所受的电磁力大小相等方向相反，使线圈顺时针旋转。当ab边、cd边通过平衡位置时，二力平
5、衡。但由于惯性作用，仍会继续转动一个角度。ab边、cd边通过平衡边后使用左手定则判断，其受力方向与开始时相反。因此ab边、cd边不能继续顺时针旋转，将做反方向运动。通过分析可知，线圈abcd无法连续旋转。怎么才能使线圈连续旋转？在直流电动机中加入换向器，使得ab边、cd边的电流方向过平衡位置后自动发生变化，从而保证在平衡位置左侧的线圈（无论是ab边还是cd边）受力始终向左，平衡位置右侧的线圈（无论是ab边还是cd边）受力始终向右，使得电动机始终瞬时针旋转，如图所示。*任务四 认知铁磁材料一、铁磁物质的磁化 原来不具有磁性的物质，在外磁场作用下产生磁性的现象，称为磁化。凡是铁磁物质都能被磁化 铁
6、磁物质从完全无磁状态进行磁化的过程中，磁感应强度B将按照一定规律随外磁场强度H的变化而变化，这种B-H关系曲线称为磁化曲线。二、磁化曲线 当铁磁材料在交变磁场中进行反复磁化时，可以得到下图所示的磁滞回线。三、磁滞回线 根据矫顽力的大小把铁磁材料分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。1.软磁材料 软磁材料指剩磁和矫顽力都很小的铁磁材料。特点：磁导率高，易磁化，易去磁，磁滞回线较窄，磁滞损耗小。应用：电动机、变压器、继电器的铁心等。材料：主要有坡莫合金、铸钢、硅钢等。四、铁磁材料的分类2.硬磁材料 硬磁材料指指剩磁和矫顽力都很大的铁磁材料。特点：磁滞回线很宽，不易磁化也不易去磁。应用：永磁铁等。材料：
7、钨钢、钴钢、铬钢、铝镍钴合金等。3.矩磁材料 矩磁材料的磁滞回线形状如矩形。特点：在很小的外磁场作用下就能磁化，一经磁化便达到饱和值，去掉外磁场仍能保持在饱和值。应用：制作记忆元件，如存储器的磁芯等。材料：锰镁铁氧体、锂锰铁氧体等。*任务五 认知磁路与磁路欧姆定律一、磁路的基本概念 1.磁路磁通经过的闭合路径称为磁路。直流电机的磁路 交流接触器的磁路2.磁动势 通电线圈的电流和线圈匝数的乘积，称为磁动势（磁通势），用符号Fm表示，单位为安培（A）。Fm=NI 式中，N为线圈匝数；I为通过线圈的电流，A。3.磁阻 磁通通过磁路时所受到的阻碍作用称为磁阻，用符号Rm表示。磁阻的大小与构成磁路的材料
8、的性质有关，且与磁路的长度l成正比，与磁路的横截面积S成反比：式中，为磁导率，H/m；l为磁路长度，m；S为磁路横截面积，m2。磁路中的磁通等于作用在该磁路上的磁动势Fm除以磁路的磁阻Rm，这就是磁路的欧姆定律。写成公式即二、磁路欧姆定律任务六 感知电磁感应现象 将磁铁插入线圈，或把磁铁从线圈中拔出，观察电流表指针的偏转情况。如图所示，当磁铁在线圈中运动时（插入或拔出），电流表的指针发生偏转；若磁铁静止不动，不论其是在线圈的上方、内部还是下部，电流表的指针都不偏转。大量实验证明：当闭合线圈中的磁通发生变化或导体相对于磁场运动而切割磁力线时，在导体或线圈中都会产生电动势。若线圈或导体构成闭合回路
9、，则导体或线圈中将产生电流。这种由于磁通变化而在导体或线圈中产生感应电动势的现象称为电磁感应。由电磁感应产生的电动势称为感应电动势（感生电动势），由感应电动势引起的电流称为感应电流（感生电流）。只要穿过闭合电路的磁通发生变化，闭合电路中就有电流产生。这就是发生电磁感应现象的条件。一、电磁感应现象 1.法拉第电磁感应定律 线圈中感应电动势的大小与穿过线圈的磁通变化率成正比，这个规律称为法拉第电磁感应定律。单匝线圈中产生的电动势的平均值为 对于N匝线圈，其感应电动势为 二、法拉第电磁感应定律与楞次定律式中，e为在t时间内产生的感应电动势，V；N为线圈匝数；为线圈中的磁通变化量；t为磁通变化所需要的
10、时间，s。2.2.楞次定律楞次定律 应用楞次定律可以判断线圈中感应电动势或感应电流的方向。楞次定律的内容是：当穿过线圈的磁通变化时，感应电流的磁通总是阻碍原磁通的变化。应用楞次定律判断感应电流方向3.3.直导体的感应电动势直导体的感应电动势 当直导体切割磁力线运动时，会发生电磁感应现象。对于磁感应强度为B的匀强磁场，长度为L的直导体以速度v切割磁感线运动，运动方向与磁感线方向成角，则直导体中产生的感应电动势的大小为 E=BLvsin 直导体切割磁感线产生感应电动势的方向用右手定则判断。任务七 认识自感、互感和涡流现象一、自感 1.自感现象 如图所示。调节滑线变阻器，使两个支路的电阻值相等。观察
11、实验现象。当线圈中的电流发生变化时，线圈本身就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中电流的变化。这种由于线圈自身电流发生变化而产生感应电动势的现象称为自感现象。在自感现象中产生的感应感应电动势称为自感电动势。2.自感系数 当空心线圈中通过电流后，这个电流产生的磁场使每匝线圈具有的磁通称为自感磁通。使N匝线圈具有的磁通称为自感磁链，用字母表示。则 =N 我们把线圈中通过单位电流所产生的自感磁链称为自感系数，也称自感量，简称电感，用L表示，单位为亨利，简称亨，用字母H表示，即 式中，为由线圈自身的电流产生的自感磁链，Wb；i为通过线圈的电流，A；L为线圈的电感，H。3.3.自感现象的应用自感现象
12、的应用 自感现象在各种电气设备和无线电技术中有广泛的应用。自感线圈是交流电流的重要元件，构成RL电路、RLC电路。在无线电设备中，用它和电容组成振荡电路，来发生电磁波。自感现象也有不利的一面。在一些电工设备中，自感现象的存在造成过电压、过电流，从而使电气设备受到危害。二、互感 由于一个线圈中电流的变化，而在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感现象。由互感现象产生的电动势称为互感电动势，由互感电动势产生的电流称为互感电流。互感实验电路2.互感系数 在两个有磁耦合的线圈中，互感磁链与产生此磁链的电流的比值，称为这两个线圈的互感系数，也称互感量，简称互感，用M表示，单位和自感系数一样，也是亨利
13、（H）。即3.3.互感电动势互感电动势 对于两个靠得很近的线圈，设两个线圈的互感系数为M（常数），当第一线圈的电流i1变化将在第二个线圈中产生的互感电动势为4.4.互感的同名端互感的同名端 互感电动势的方向不仅取决于互感磁通的变化趋势，而且与线圈的绕向有关。在电工技术中，人们采用同名端来反映磁耦合线圈的绕向。在同一变化磁通下，感应电动势极性相同的端点称为同名端。一般用符号“”表示。同名端标记u5.互感现象的应用 互感在电力工程和无线电技术中有着广泛的应用。我们使用的各种变压器、电动机、电焊机等都是利用互感原理制成的。在电子线路中，若线圈位置装配不当，各个线圈之间会因互感耦合而产生不必要的干扰，
14、严重时会造成整个电路无法工作。为了避免这种磁耦合，可以加大线圈距离或者将两个线圈垂直安放。三、涡流 把块状金属放在交变磁场中，由电磁感应定律可知，金属块内将产生感应电流。这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，因此称为涡电流，简称涡流。实训 验证电磁感应一、实训目标（1）观察电磁感应现象。（2）验证楞次定律。二、实训器材（1）空心线圈。（2）条形磁铁。（3）开关。（4）干电池。（5）滑线变阻器。（6）微安表。三、实训步骤1.磁铁与线圈间相对运动（1）按图接好线路。（2）将条形磁铁插入（拔出）线圈，观察实验现象，记录好电流方向。（3）用楞次定律条分析条形磁铁插入（拔出）线圈时产生的感应电流
15、方向。（4）比较实验结果与分析结果是否相同，验证楞次定律。2.载流线圈与副线圈相对运动（1）按图接好线路。（2）原线圈插入和拔出副线圈时将条形磁铁插入（拔出）线圈，观察实验现象，记录好电流方向。（3）用楞次定律条分析形磁铁插入（拔出）线圈时产生的感应电流方向。（4）比较实验结果与分析结果是否相同，验证楞次定律。3.原线圈电流发生变化（1）按图接好线路。（1）将原线圈放入副线圈中。（2）改变原线圈中的电流：闭合开关；调节滑线变阻器；打开开关。观察实验现象，记录好电流方向。（3）用楞次定律分别分析闭合开关、调节滑线变阻器、打开开关时产生的感应电流方向。（4）比较实验结果与分析结果是否相同，验证楞次定律。4.讨论感应电流的大小与哪些因素有关？四、实训小结评价内容仪器仪表使用安全操作规范团队合作任务完成评价等级 谢 谢 聆 听