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1、第4章磁与电教学课件电工基础第第4章章 磁与电磁与电知识目标了解磁场的基本知识，理解磁场、磁感线、磁感应强度、磁通、磁导率、磁场强度的基本概念。理解电流的磁效应和安培定则，理解电磁力和左手定则。理解电磁感应现象和电磁感应定律，理解右手定则。知道常用电感器的类型，熟悉常用电感器的型号，会识别电感器的主要参数。技能目标会应用安培定则判断电流产生的磁场方向。会应用左手定则判断磁场对通电导体的作用力方向。会应用右手定则判断感应电动势的方向。会应用电磁理论分析和解决实际问题。4.1 磁的基本概念磁的基本概念 4.2 磁场的基本物理量磁场的基本物理量*4.3 磁路磁路 4.4 磁场对电流的作用磁场对电流的
2、作用 4.5 电磁感应电磁感应*4.6 电感器电感器 4.7 互感互感*4.8 技能训练：电感的测量技能训练：电感的测量4.1磁的基本概念知道磁体、磁极、磁场及磁极间的相互作用力；认识磁场和磁感线。知道电流的磁效应，会应用安培定则判断直线电流和通电螺线管的磁场方向。4.1.1磁体、磁场与磁极1磁体磁体 物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性。具有磁性的物体称为磁体。4.1磁的基本概念2磁极 磁体两端磁性最强的区域叫磁极。实验证明：任何磁体都有两个磁极，磁针经常指向北方的一端称为北极，用字母N 表示；经常指向南方的一端称为南极，用字母S 表示。3磁的相互作用同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。
3、4磁场磁场 磁极之间存在的相互作用力是通过磁场传递的。4.1.2磁感线（1）磁感线是互不相交的闭合曲线，在磁铁外部，磁感线从N 极到S 极；在磁铁内部，磁感线从S 极到N 极。（2）磁感线的疏密反映磁场的强弱。磁感线越密表示磁场越强，磁感线越疏表示磁场越弱。（3）磁感线上任意一点的切线方向，就是该点的磁场方向。描绘磁场的曲线，称为磁感线描绘磁场的曲线，称为磁感线，也叫磁力线。磁感线具有以下几个特征。4.1.3电流的磁效应1电流的磁效应磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷运动产生的。通电导体周围存在磁场，即电流具有磁效应。4.1.3电流的磁效应2安培定则安培定则 通电导体周围的磁场方向，即磁感
4、线方向与电流的关系可以用安培定则来判断，安培定则也称右手螺旋法则。（1）直线电流的磁场。）直线电流的磁场。（2）通电螺线管的）通电螺线管的磁场磁场 通电直导线的磁场 通电螺线管的磁场方向4.2磁场的基本物理量说出磁感应强度、磁通、磁导率、磁场强度的概念，知道它们之间的相互关系。4.2.1磁通 磁通是定量地描述磁场在一定面积的分布情况的物理量。通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁感线的总数，叫做通过该面积的磁通量，简称磁通，用字母 表示。磁通的单位是韦伯，简称韦，用符号Wb 表示。4.2 磁场的基本物理量磁场的基本物理量4.2.2磁感应强度 磁感应强度是定量地描述磁场中各点的强弱和方向的物理量。与
5、磁场方向垂直的单位面积上的磁通，叫做磁感应强度，也称磁通密度，用字母B 表示。磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，用符号T 表示。4.2.3磁导率 磁导率就是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，用字母 表示，单位是亨利每米。0=4107H/m表4.1常见铁磁物质的相对磁导率4.2.4磁场强度 磁场中各点的磁感应强度B 与磁导率 有关，计算比较复杂。为方便计算，引入磁场强度这个新的物理量来表示磁场的性质，用字母H 表示。磁场中某点的磁场强度等于该点的磁感应强度与媒介质的磁导率的比值4.3磁路了解磁路和磁通势、主磁通和漏磁通的概念。了解磁阻及影响磁阻的因素。4.3.1磁路简介1磁路磁路 磁通集中经过
6、的闭合路径叫磁路。*4.3磁路4.3.1磁路简介2主磁通和漏磁通主磁通和漏磁通 当线圈中通以电流后，大部分磁感线沿铁心、衔铁和工作气隙构成回路，这部分磁通称为主磁通；经空气自成回路，这部分磁通称为漏磁通。*4.3磁路4.3.2磁路的基本物理量1磁动势 通过线圈的电流I 与线圈匝数N 的乘积，称为磁动势，也叫磁通势，用符号Fm 表示，单位是安培（A）。Fm=NI2磁阻磁阻 磁阻就是磁通通过磁路时所受到的阻碍作用，用符号Rm 表示。磁路中磁阻的大小与磁路的长度l 成正比，与磁路的横截面积S 成反比，并与组成磁路的材料性质有关4.3.3磁路欧姆定律1.磁路欧姆定律磁路欧姆定律的内容是：通过磁路的磁通
7、与磁通势成正比，与磁阻成反比。2.磁路与电路的对应关系磁路与电路的对应关系表4.2 磁路与电路的比较4.4磁场对电流的作用知道磁场对通电导体和通电矩形线圈的作用。会应用左手定则判断磁场对通电导体的作用力方向。4.4.1磁场对通电直导体的作用 通电导体在磁场中所受的作用力称为电磁力，也称安培力。在匀强磁场中，当通电导体与磁场方向垂直时，电磁力的大小与导体中的电流大小成正比，与导体在磁场中的有效长度及载流导体所在的磁感应强度成正比。F=BIL4.4磁场对电流的作用 当导线和磁感线方向成 角时，电磁力的大小为F=BILsin 左手定则：左手定则：伸出左手，让大拇指与四指在同一平面内，大拇指与四指垂直
8、，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，大拇指所指的方向，就是磁场对通电导线的作用力方向。4.2磁场对通电矩形线圈的作用M BIScos4.5电磁感应认识电磁感应现象。写出电磁感应定律的表达式，计算感应电动势。会应用右手定则判断感应电动势的方向。4.5.1电磁感应现象实验实验1 1实验结论实验结论实验结论实验结论 闭合回路中的一部分导体相对于磁场做切割磁感线运动时，回路中有电流流过。4.5电磁感应实验2实验结论实验结论实验结论实验结论 闭合回路中的磁通发生变化时，回路中有电流流过。利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象，用电磁感应的方法产生的电流叫做感应电流。4.5.2法拉第电磁感应定律 在
9、电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。感应电动势的大小与磁通变化的快慢有关。磁通变化的快慢叫做磁通的变化，即单位时间内磁通的变化量。法拉第电磁感应定律内容是电路中感应电动势的大小，与穿过这一电路的磁通的变化率成正比。*4.5.3右手定则 右手定则：右手定则：伸出右手，让大拇指与四指在同一平面内，大拇指与四指垂直，磁感线垂直穿过手心，大拇指指向导体运动方向，四指所指的方向，就是感应电流的方向。4.6电感器认识自感现象，说出电感的意义，写出磁场能的表达式。知道常用电感器的类型，熟悉常用电感器的符号功能和典型应用。熟悉常用电感器的型号，会识别电感器的主要参数。1.自感现象实验实验1 1【分析分析
10、分析分析】在开关S 闭合瞬间，通过线圈的电流由0 增大，穿过线圈的磁通也随着增大。根据电磁感应定律，线圈中必然产生感应电动势。因此，通过HL1 的电流要逐渐增大，HL1 逐渐变亮。4.6.1 自感4.6电感器实验实验2 2【分析分析分析分析】在开关S 断开瞬间，通过线圈的电流突然减小，穿过线圈的磁通也随着减小，线圈产生很大的感应电动势，与HL 组成闭合电路，产生很强的感应电流，使灯泡发出短暂的强光。由于线圈本身电流发生变化而产生电磁感应的现象叫自感现象，简称自感。在自感现象中产生的感应电动势，叫自感电动势。2.自感系数 自感系数，简称电感，用字母L 表示。电感的单位是亨利，用符号H 表示。常用
11、单位有毫亨（mH）、微亨（H）。1H=103mH=106H 线圈的电感是由线圈本身的特性所决定的。3.磁场能 线圈中储存的磁场能量与通过线圈的电流的平方成正比，与线圈的电感成正比。4.6.2 电感器 电感器用绝缘导线绕成一匝或多匝以产生一定自感量的电子元件，常称电感线圈，简称线圈。电感器是用绝缘导线绕制而成的电磁感应元件，也是电子电路中常用的元器件之一。它在电路中用字母“L”表示。电感器在电子线路中应用广泛，主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路，实现振荡、调谐、耦合、滤波、延迟、偏转等。4.6.2 电感器1.常用电感器（1）空心电感器空心电感器 空心电感器图形符号
12、4.6.2 电感器1.常用电感器（2）磁心电感器磁心电感器 磁心电感器图形符号4.6.2 电感器1.常用电感器（3）铁心电感器铁心电感器 铁心电感器图形符号4.6.2 电感器1.常用电感器（4）可调电感器可调电感器 可调电感器图形符号4.6.2 电感器2.电感器的主要参数（1）电感器的型号4.6.2 电感器2.电感器的主要参数（2）电感器的主要参数标称电感量。标称电感量是指电感器表面所标的电感量。允许误差。标称电感量与实际电感量的差值与标称阻值之比的百分数称阻值误差，它表示电感器的精度。额定电流。额定电流是指电感器正常工作时，允许通过的最大电流。4.6.2 电感器（3）电感器主要参数的标注方法
13、2.电感器的主要参数直标法 （a）（b）（c）4.6.2 电感器（3）电感器主要参数的标注方法2.电感器的主要参数数码法 4.6.2 电感器（3）电感器主要参数的标注方法2.电感器的主要参数色标法 电感器数码法色标法 色码电感器4.7互感理解同名端，会判别同名端。认识涡流。4.7互感【分析分析】在开关S 闭合或断开的瞬间，线圈A 中的电流发生变化，线圈A 中的磁通随着发生变化，穿过线圈B 的磁通也随着发生变化，线圈B 就产生了感应电动势；当改变滑动变阻器RP的阻值时，线圈A 中的电流也发生变化，线圈B 也就产生了感应电动势。一个线圈的电流变化，导致另一个线圈产生感应电动势的现象，称为互感现象。
14、在互感现象中产生的感应电动势，叫互感电动势。4.7.1互感现象4.7.2同名端1.互感线圈的同名端 互感线圈由于电流变化所产生的自感电动势极性与互感电动势的极性始终保持一致的端点叫同名端，反之叫异名端。2.同名端的判定方法（1）根据线圈绕向判定。（2）用实验法判定4.7.3涡流 把块状金属放在交变磁场中，金属块内将产生感应电流。这种电流在金属块内自成回路，像水的旋涡，因此叫涡电流，简称涡流。4.8技能训练：电感的测量学会电感的测量方法，会正确使用万用表的电阻挡检测电感器。基础知识知识链接知识链接1 用万用表检测电感器直流电阻的方法 用万用表的适当欧姆挡来检测线圈的直流电阻。一般电感器的直流电阻
15、值应较小，低频扼流圈的直流电阻值相对较大。若测量阻值为无穷大，表明电感器断路；若测量阻值为零，则表明电感器线圈完全短路。用万用表检测电感器直流电阻值时，若测量电阻值为无穷大，表明电感器断路；若测量阻值为零，则表明电感器线圈完全短路。基础知识知识链接知识链接2 用万用表检查电感器绝缘的方法 对于低频扼流圈，应检查线圈和铁心之间的绝缘电阻，即测量线圈引线与铁心或金属屏蔽罩之间的电阻，阻值应为无穷大，否则说明该电感器绝缘不良。实践操作认一认 电感器种类和符号电感器的识别序号12345名称符号电感量额定电流特点实践操作测一测 电解电容器极性检测序号漏电电阻值（）电解电容器极性第1次第2次12实践操作测
16、一测 电感器好坏检测电感器好坏序号检测现象好坏判别123训练总结课题电容的测量班级姓名学号日期训练收获训练体会训练评价评定人评语等级签名自己评同学评老师评综合评定等级电感的测量训练总结表拓展1电感器外观的检查 检测电感器之前，可先对电感器的外观、结构进行仔细的检查，查看电感器外形是否完好无损；磁性材料有无缺损、裂缝；金属屏蔽罩是否有腐蚀氧化现象；线圈绕组是否清洁干燥；导线绝缘漆有无刻痕划伤；接线有无断裂；铁芯有无氧化等。对于可调节磁芯的电感器，可用螺柱轻轻转动磁帽，旋转应既轻松又不打滑。但应注意转动后要将磁帽调回原处，以免电感量发生变化。训练拓展拓展2用万用表检测电感器电感量训练拓展本章小结1什么叫磁体和磁极？磁极之间的相互作用力怎样？磁感线如何形象地描述磁场？2什么叫电流的磁效应？电流产生的磁场方向如何判断？3定性描述磁场的物理量有哪些？匀强磁场中，磁通与磁感应强度关系如何，写出它们的关系式。什么叫磁导率？什么叫磁场强度？4磁场对通电直导线的作用力方向如何判断？写出作用力大小表达式。5什么叫电磁感应现象？什么叫感应电动势？什么叫感应电流？产生电磁感应现象的条件是什么？6感应电动势的大小可用法拉第电磁感应定律来计算。法拉第电磁感应定律的内容是什么？写出它的表达式。7什么叫自感现象？什么叫互感现象？