第3章 磁与电磁.doc

第3章磁与电磁
一、学****目标与要求
,磁场的产生及磁场(或磁感线)方向的判断;
、磁通、磁通势、磁导率和磁场强度的概念;
,掌握感应电动势的计算公式;
;
,掌握同名端的判别方法及互感线圈的串联。
二、本章重点内容
。
通电导体周围存在磁场,可以用磁感线来描述它的强弱和方向。
通电导体周围的磁场方向与电流方向之间的关系可用安培定则(也叫右手螺旋定则)来判定。
、Φ、?、H。
(1)磁感应强度B是描述磁场力的效应的,当通电导体与磁场方向垂直时,其大小为
FB?Il
(2)在匀强磁场中,通过与磁感线方向垂直的某一截面的磁感线的总数,叫做穿过这个面的磁通Φ,即
Φ=BS
(3)磁导率?是用来表示媒介质导磁性能的物理量。任一媒介质的磁导率与真空磁导率的比值叫做相对磁导率,即
??r??0,?0?4??10?7H/m
(4)磁场强度H为 H?BH?NI
l ? 或
:
穿过电路的磁通发生变化时,电路中就会产生感应电动势。如果电路是闭合的,则在电路中形成感应电流。方向可用右手定则或楞次定律来判定。电路中感应电动势的大小可用如下公式进行计算。
E?Blvsin?
或
ΔΦ?Ψe?N??t?t

线圈本身电流的变化而产生的电磁感应现象称为自感现象。由自感现象产生的感应电动势叫自感电动势,它的大小为
?Ie?L?t
L是线圈的自感,
L?

两个互相耦合的线圈,当一个线圈中的电流发生变化时,在另一个线圈中产生电磁感应现象,称为互感现象,互感电动势的大小为
?ieM1?M2
?t
?ieM2?M1
?t
式中,M是这两个线圈的互感,
ΨΨM?12?21
i1i2
互感只和这两个线圈的结构、相互位置和媒介质的磁导率有关,而与线圈中是否有电流或电流的大小无关,即

同名端可用直流、交流实验法来判别。
把两个有互感的线圈串联起来时,异名端相接为顺串,同名端相接为反串。顺串、反串后的等效电感分别为
L顺=L1?L2?2M
L反=L1?L2?2M
三、本章内容的前后联系
本章讨论的自感和互感,是第一章§1-6内容的继续,而互感线圈同名端的判断是为学****第八章变压器和各种电磁元件打基础的。本章中有些内容,如磁场的基本物理量、磁性材料的磁性能以及电磁感应的部分内容,或多或少已在物理课中学过,在此可以复****自学。
四、学****方法指导
(一)学****方法
:例如自感现象与互感现象、自感电动势与互感电动势,这样不仅了解相互间的异同,并且容易掌握。
:如同名端极性的判断,可采用线圈图示分析练****也可采用实验法进行交、直流测试判别。
:本章大部分内容是高中时学****的物理学中的内容,因此该部分内容的学****以巩固为主,但要更加强调应用性更强的自感、互感和同名端。
(二)学****指导
(磁感应强度、磁通量、磁场强度、磁导率等)的区别和联系。其单位也较复杂,学****时应注意。
。何时应用E?Blvsin?? 何时应用ΔΦ?Ψe?N??t?t?感应电动势的方向如何判定?此时要注意应用椤次定律,并且请读者注意,实际应用中有相当多关于感应电动势的实例,如交直流电机、变压ΨLI M?KL1L2
器等,要对它的应用有一定的认识。
。当已知线圈的绕向时,其标注方法和步骤如下:
(1)选定某一线圈的一个端点标上同名端的符号,并假定有一电流流入该端点。
(2)应用右手螺旋定则确定磁场方向,且该磁通同时穿过另一线圈。
(3)在另一线圈中应用右手螺旋定则确定电流方向,并由此判定同名端。但实际应用中,无法从外部观察其线圈的绕向,则其判定方法有直流法和交流法两种,教材上已讲得很详细了。请读者分析直流法和交流法判定同名端的理论依据。
,异名端相接为顺串,同名端相接为反串。顺串、反串后的等效电感分别为
L顺=L1?L2?2M
L反=L1?L2?2M
在实际应用中非常有用。
五、典型例题分析
(a)所示:(1)试画出开关S闭合的瞬间,线圈中自感电动势的方向;(2)开关S断开的瞬间,线圈中自感电动势的方向;(3)当线圈中电流达到稳定值后,线圈中自感电动势有多大?
解:(1)开关S闭