第四章變壓器

電工電子技術與技能（非電類少學時）程周主編中等職業(yè)教育課程改革國家規(guī)劃新教材配套多媒體資源12磁場及電磁感應2.1磁場2.2電磁感應2.3磁路的基本概念2.4鐵磁性物質123422.1磁場觀察與思考32.1磁場2.1.1磁場1．磁場是看不見的，但可以觀察到磁場的效應。2．在磁鐵或電流（運動電荷）周圍的空間里存在著磁場，磁場的性質之一是它對任何置于其中的其它磁體或電流施加作用力。3．磁場是電機工作原理的基礎。作用在載流導線上的力是電動機工作的基本原理；而當磁場變化時，線圈中感應的電動勢是發(fā)電機工作的基本原理。

42.1磁場2.1.2磁場的方向及磁感線1．磁場是有方向的，規(guī)定：在磁場中的任一點，小磁針靜止時N極所指的方向，就是該點的磁場方向。2．磁感線：為了形象地描繪磁場在空間的分布，在磁場中畫出一些有方向的、假想的系列曲線，曲線上任一點的切線方向與該點的磁場方向一致，這些曲線稱為磁感線。圖2.3磁感線3．磁感線不但可以描述磁場的方向，還可以描述磁場強弱的分布情況：磁場越強的地方，磁感線越密；反之越稀。

52.1磁場2.1.3磁感應強度1．磁感應強度定義：在磁場中，設垂直于磁場方向的通電直導線受到的磁場力為F，通過導線的電流為I，導線的長度為l，則F和的比值稱為通電導線所在處的磁感應強度，用B表示。2．B的單位：特斯拉，用B表示，或Wb/m2。3．B是矢量，磁場中某處磁感應強度的方向就是該處磁場的方向。4．均勻磁場：若磁場中各點的磁感應強度大小相等，方向相同，稱為均勻磁場。62.1磁場2.1.4安培定則1．安培定則（右手螺旋定則）：通電長直導體在其周圍產生磁場，它的磁感線方向與電流方向之間的關系，可以用安培定則判斷。2．安培定則的內容：右手握住導體，伸直拇指，拇指所指的方向表示電流的方向，彎曲的四指的方向表示磁感線方向。

圖2.4直流電流的磁場圖2.5螺線管電流的磁場72.1磁場2.1.5磁通量1．磁通量：穿過磁場中的某一截面的磁感線的數(shù)量，稱為穿過這個截面的磁通量，簡稱磁通，用Φ表示，單位是Wb（韋[伯]）。2.磁通量的表達式：

（2.2）圖2.6磁通量82.1磁場2.1.6磁場對通電直導線的作用1．安培定律安培力：通電直導線在磁場中受力，如圖2.7所示。

圖2.7通電直導線在磁場中受力安培定律的表達式：

92.1磁場2.1.6磁場對通電直導線的作用2．左手定則用左手定則判斷安培力的方向。如圖2.8所示為用左手定則判斷安培力的示意圖。

圖2.8左手定則左手定則使用說明：伸開左手，使拇指與其余四指垂直，并且和手掌在一個平面上，把手放入磁場里，讓磁感線垂直穿入手心，并使四指指向電流方向，則拇指所指的方向就是安培力的方向。

102.1磁場2.1.6磁場對通電直導線的作用圖2.7通電直導線在磁場中受力112.2電磁感應觀察與思考圖2.10利用磁場產生電流122.2電磁感應2.2.1電磁感應及電磁感應定律1．電磁感應當穿過某一閉合導體回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時，該回路中就會產生電流，這種現(xiàn)象稱為電磁感應現(xiàn)象。在電磁感應現(xiàn)象中產生的電流稱為感應電流，產生的電動勢稱為感應電動勢。2．電磁感應定律電磁感應定律的內容：導線中的感應電動勢E的大小和導線交鏈的磁通的變化率

成正比。式中，N為線圈的匝數(shù)上式中，只有當與導線交鏈的磁通變化時，E才有意義。

132.2電磁感應2.2.1電磁感應及電磁感應定律142.2電磁感應2.2.2楞次定律和右手定則1．楞次定律內容：閉合電路中產生的感應電流，它所產生的磁場總是阻礙原電路中磁通的變化。應用楞次定律可以確定感應電動勢的方向。圖2.11楞次定律

152.2電磁感應2.2.2楞次定律和右手定則2．右手定則右手定則是確定導線切割磁感線所產生的感應電動勢方向的簡便方法，其實質是楞次定律的特殊情況。判斷方法：伸出右手，使拇指跟其余四指垂直，并且和手掌在一個平面內，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，拇指指向導體運動方向，四指所指方向就是感應電流的方向。如圖2.12所示。

圖2.12右手定則

162.2電磁感應2.2.2楞次定律和右手定則2．右手定則圖2.13切割磁感線產生感應電流

172.3磁路的基本概念1．磁路：通常由鐵心制成，而使磁通集中通過的回路，如圖2.17所示。圖2.17主磁通和漏磁通2．主磁通：鐵心中的磁通。3．漏磁通：少量磁通通過周圍空氣構成的回路（可忽略不計）。4．磁通

：線圈中電流有效值I與線圈匝數(shù)N的乘積稱為磁通勢，RM稱為磁阻。磁路歐姆定律

=IN/RM。注意：（1）磁阻

RM表示物質對磁通具有的阻礙作用。不同物質的磁阻不同。若鐵心中存在空氣隙，磁阻RM會增大許多。（2）磁路的歐姆定律只適用于鐵心非飽和狀態(tài)。182.3磁路的基本概念5．磁路舉例：圖2.18幾種磁路實例192.4鐵磁性物質2.4.1鐵磁性物質磁化現(xiàn)象1．磁疇：鐵心自身有的自然磁性小區(qū)域。2．磁化：鐵心中的磁疇沿外磁場作定向排列，產生附加磁場的現(xiàn)象，如圖2.19（b）所示。圖2.19磁疇和鐵心的磁化

202.4鐵磁性物質2.4.1鐵磁性物質磁化現(xiàn)象

圖2.20磁化曲線

3．鐵磁材料：能被磁化的材料（例如：鐵、鈷、鎳以及它們的合金和氧化物）。4．鐵心的磁化過程可以用圖2.20描述。OA段：大部分磁疇的磁場沿外磁場方向排列，

與I成正比且增加率較大。AB段：所有磁疇的磁場最終都沿外磁場方向排列，鐵心磁場從未飽和狀態(tài)過渡到飽和狀態(tài)。B點以后：稱飽和狀態(tài)，鐵心的增磁作用已達到極限，同直線1。

212.4鐵磁性物質2.4.2磁滯現(xiàn)象圖2.21?磁滯回線

1．磁滯：當鐵心線圈通入交流電時，鐵心會隨交流電的變化而被反復磁化。在磁化過程中，由于磁疇本身存在“慣性”，使得磁通的變化滯后于電流的變化。2．磁滯回線：反復磁化形成的封閉曲線，如圖2.21所示。

3．磁滯損耗：鐵磁材料在磁化時，外磁場克服磁疇的“慣性”消耗的能量。磁滯損耗是引起鐵心發(fā)熱的原因之一。222.4鐵磁性物質2.4.3鐵磁材料的分類及應用鐵磁材料根據(jù)磁滯回線的形狀及其在工程上的應用，可分為軟磁材料、硬磁材料和矩磁材料三類。

1．不同材料的磁滯回線：如圖2.22所示。

圖2.22?不同材料的磁滯回線

232.4鐵磁性物質2.4.3鐵磁材料的分類及應用圖2.22?不同材料的磁滯回線

2．軟磁材料：磁滯損耗小的鐵磁材料，特點是磁滯回線狹長，面積小。3．硬磁材料：磁滯損耗大的鐵磁材料，特點是磁滯回線寬大，面積大。4．矩磁材料：磁滯回線接近矩形的鐵磁材料，特點是受較小的磁場的磁化就可以達到飽和，而去掉磁場后仍能保持飽和狀態(tài)。

242.4鐵磁性物質2.4.4渦流1．渦流：交變的磁通穿過鐵心產生感應電動勢，因而會產生感應電流，它圍繞磁