常用电工基础知识第二节第一课

第二节电、磁与电磁感应

电、磁关系，在电路中应用较广泛，是交流电路中必须掌握的基本理论。在电工学中也有 较详细的应用，对于高压电工应主要搴握的是电、磁关系，基本物理最的概念以及安培-环路定律，左、右手定则，愣次定律，电磁感应定律等。

一、基本物理量

1.磁感应强度

磁感应强度（又称磁通密度）是描述磁场中各点磁场强弱和作用方向的物理量，即一单位 长度L，并与磁场垂直的导体,通过单位电流I，在磁场中某点所受电磁力的大小，称为该点的 磁感应强度，用符号B表示，单位为特斯拉（T）。磁感应强度是一个矢量，其方向是小磁针N 极所指的方向。工程上，磁感应强度单位常用高斯（Gs），磁场方向与电流方向之间的关系用 右手定则确定。

磁感应强度的单位特斯拉与高斯的关系为

磁感应强度的表达式为

2.磁通量

分析磁路中某横截面上磁场的强弱时，一般采用磁通量这个物理量。磁通量是指磁路中， 某横截面S与该面相垂直的磁感应强度B的乘积，用符号Φ表示，单位是韦伯（Wb），即Φ=BS

式中B—磁感应强度（T）。

S—与磁感应强度垂直的面积（m2）。

工程上，磁通量的单位常用麦克斯韦（Mx） ,lMx = 10⁻⁸Wb。

3.磁导率

试验证明，通电线圈产生的磁场强弱，不仅与线圈中电流、线圈匝数有关，而且与磁场中的媒介质有关，为了表明媒介质对磁性的影响，引人了磁导率这一物理量。

磁导率是表征媒介质导磁能力的物理量，用字母µ表示：单位是亨/米（H/m），不同的媒介质，其磁导率也不同，真空磁导率µ0=4Π*10⁻⁷H/m,铁磁性材料的磁导率最高，有的是真空磁导率的几万倍。

任一媒介质的磁导率与真空空磁分率的比值叫做相对磁导率，即

相对导磁率是一个比值.无单位.表示的意义是，在其他条件相同的情况下；媒介质中的磁感应强度是真空中的µr倍。

4.磁场强度

磁感应强度受媒介随影响很大，这样就使问越复杂化了。为了方便起见.引人了磁场强度H这个物理量，它在均匀磁场中,不受媒介质的影响。

磁场强度等于磁场中某点磁感成强度与媒介质磁导率的比值.用符号H表示.单位是安/ 米（A/m）即

式中B——磁感应强度（T）

µ——磁导率（H/m）

磁场强度也是矢量，其方向与磁感应强度方向相同。

二、铁磁性材料

铁磁性材料是指能够被磁场磁化的材料。铁磁性材料具有良好的导磁能力，是制造电机、 电器、变压器及其他电磁元件的材料。常用的铁磁性材料主要是铁、镍、钴及其合金。

铁磁性材料具有以下性质：

（1）导磁性能高：非铁磁性材料的磁导率基本相同，都接近于µ0。相对磁导率接近于1。 而铁磁性材料的磁导率却很高，其相对磁导率µr>1，可达数百、数千、甚至数万倍，具有被磁化的特性。

（2）磁饱和特能:一般情况下铁磁性材料没有磁性，在外磁场作用下能产生附加磁场，从 而使外磁场得到加强.这种能产生附加磁场的现象叫做磁化。 铁磁性材料由于磁化产生的附 加磁场随着外磁场的变化而变化。当外磁场（如通电线圈中的电流）增大到一定值时，若外磁 场（线圈中电流）再增加，则磁化产生的附加磁场不再增加，磁感应强度达到最大值.这一特性 叫做磁饱和特性。

通过试验，可以测得铁磁性材料的磁感应强度和磁场强度的关系曲线，这条曲线叫做铁磁性材料的磁化曲线，如阁2-7所示。

由圈2-7可见.曲线大致分为以下四段：

（l)Oa段:曲线变化较缓慢；

（2)ab段:曲线变化较陡，几乎为直线：

（3)bc段：曲线变化平缓；

（4）c点以后：曲线变得很平坦,尽管磁场强度再增加.磁感应强度几乎不再增加，此时磁感应强度达到饱和。

3 )磁滞特性

铁磁性材料在交变磁场（如铁磁性材料放入通有交变电流的线圈）作用下，会被反复磁化，其磁滞回线如图2-8所示。

由图2 - 8可见，OA是起始磁化曲线，它和上面介绍的磁化曲线一样。铁磁性材料被磁化后.再把磁场强度（线圈中电流）减小到零.但磁感应强度并不立即变为零.而是维持一定的数值（图2-8中ob)，人们常把这个数值称为剩磁。剩磁大小随铁磁性材料的不同而不同。为 了消除剩磁，必须加反向磁场（在原线圈中通以反向电流)。使剩磁为零的反向磁场强度叫做 矫顽力（图2-8中的oc）。

剩磁为零后.如继续加大反向磁场，则铁磁性材料将被反向磁化。我们发现,反向磁化后. 反向磁场逐渐减小到零.反向进感应强度也不立即到零。要使反向磁感应强度到零.又必须加正向磁场……这样铁磁性材料将被反复磁化。

把铁磁性材料在磁化过程中，磁感应强度的变化总是落后于磁场强度变化的现象叫做磁滞,反复磁化所得的曲线叫做磁滞回线，如图2 -8所示。

由于磁滞的原因，铁磁性材料在反复磁化过程中要消耗一部分电能,从而使铁磁性材料发 热.这叫做磁滞损失。为减少磁滞损失，在反复磁化下应尽量选用磁化曲线窄的铁磁性材料。

2.磁路

铁磁性树料不但被磁化后能产生附加磁场，而且能把绝大部分磁力线约束在一定的闭合路径上。把磁力线所集中通过的闭合路径叫做磁路。通常所指的磁路，是指铁磁性材料与它 们之间的气隙所构成（图2-9）。一般常见变压器的铁芯磁路结构如图2-9（a）所示。

用磁路欧姆定律定量汁算是很困难的.通常只做定性分析.为便于认识磁路，表2 - I列出 了磁路与电路的对应关系