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高压进网电工理论知识第一章 电工基础知识 静止电荷周围存在着电场静止电荷周围存在着电场,运动电荷可以形成电流，运动电荷可以形成电流，电流的周围就会产生磁场。电流的周围就会产生磁场。电和磁是不可分的电和磁是不可分的 研究电路问题，如果对电流周围存在的磁现象不研究电路问题，如果对电流周围存在的磁现象不了解，就可不能对电路有全面认识。了解，就可不能对电路有全面认识。第二节第二节 电与磁电与磁磁性磁性能吸引铁、钴、镍等物质的性质能吸引铁、钴、镍等物质的性质磁极磁极磁铁两端磁性最强的区域，分磁铁两端磁性最强的区域，分S S极（指极（指南极）和南极）和N N极（指北极）极（指北极）一、磁现象一、磁现象1 1、磁性和磁体、磁性和磁体磁体磁体具有磁性的物体，又称磁铁具有磁性的物体，又称磁铁磁化磁化使原来不带磁性的物体使原来不带磁性的物体具有磁性的过程具有磁性的过程磁铁有磁铁有天然磁铁天然磁铁和和人造磁铁人造磁铁两种。两种。地球是个大磁铁，指南针指的是地球的南北极。地球是个大磁铁，指南针指的是地球的南北极。磁铁的重要性能：磁铁的重要性能：同性同性磁极磁极相相排排斥斥，异性异性磁极磁极相吸相吸引引 磁力线每点切线方向磁力线每点切线方向 是是该点磁场方向，彼此间永不相交。该点磁场方向，彼此间永不相交。磁力线的疏、密表示磁场强弱，密表示该处磁磁力线的疏、密表示磁场强弱，密表示该处磁场强，疏表示该处磁场弱。场强，疏表示该处磁场弱。磁力线从磁力线从N极到极到S极，经磁体内部由极，经磁体内部由S极回到极回到N极。极。2 2、磁场和磁力线、磁场和磁力线磁场磁场磁铁周围存在磁力作用的空间称为磁场磁铁周围存在磁力作用的空间称为磁场,用用磁力线磁力线描绘描绘磁力线的性质磁力线的性质每根磁力线都是闭合回线。每根磁力线都是闭合回线。磁场与电流关系磁场与电流关系电流越大磁场越强；电流越大磁场越强；磁场方向由右手螺旋定则磁场方向由右手螺旋定则确定确定3 3、电流的磁场、电流的磁场（1）通电直导线的磁场通电直导线的磁场通电导线的周围存在磁场。通电导线的周围存在磁场。大拇指的方向为电流方向大拇指的方向为电流方向弯曲的四指为磁场方向弯曲的四指为磁场方向电流越大，磁场越强；电流越大，磁场越强；线圈匝数越多，磁场越线圈匝数越多，磁场越强；强；磁场方向由右手螺旋定磁场方向由右手螺旋定则确定则确定（2）载流线圈载流线圈的磁场的磁场通电线圈的周围存在磁场。通电线圈的周围存在磁场。磁场与电流关系磁场与电流关系磁场的磁场的N极极大拇指为线圈内部磁场的大拇指为线圈内部磁场的N N极方向极方向弯曲的四指为电流方向弯曲的四指为电流方向1 1、磁通、磁通（）磁通磁通通过与磁场方向垂直的某一面积上通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁力线的总数的磁力线的总数单位单位韦伯韦伯Wb ，麦克斯韦麦克斯韦Mx二二 磁场的基本物理量磁场的基本物理量1 1Wb =108Mx面积一定时面积一定时,通过该面积的磁通越多，则表示磁通过该面积的磁通越多，则表示磁场越强。场越强。明确明确2 2、磁感应强度（、磁感应强度（B）磁感应强度磁感应强度表示磁场强弱和方向的矢量表示磁场强弱和方向的矢量单位单位特斯拉特斯拉 T ，高斯，高斯Gs永久磁铁磁感应强度约为永久磁铁磁感应强度约为 0.2 0.7T电机、变压器铁心磁感应强度约为电机、变压器铁心磁感应强度约为 0.8 1.5T地球磁感应强度仅约为地球磁感应强度仅约为 510-5T了解了解均匀磁场中，磁感应强度等于单位面均匀磁场中，磁感应强度等于单位面积的磁通量。所以磁感应强度又叫磁积的磁通量。所以磁感应强度又叫磁通密度通密度3 3、磁导率（、磁导率（）磁导率磁导率表示物质导磁性能的物理量表示物质导磁性能的物理量 导体通入恒定电流，周围介质不同时，磁场中同导体通入恒定电流，周围介质不同时，磁场中同一点磁感应强度也不同，一点磁感应强度也不同，不同介质对磁场的影响不同不同介质对磁场的影响不同。真空磁导率真空磁导率0相对磁导率相对磁导率r比较各种介质导磁能力比较各种介质导磁能力定义定义或或物质按磁导率分为三类物质按磁导率分为三类 顺磁性物质，如空气、铝、钨等，磁导率比顺磁性物质，如空气、铝、钨等，磁导率比真空磁导率稍大，相对磁导率真空磁导率稍大，相对磁导率r 约等于约等于1。逆磁性物质，如氢、铜、银、金等，磁导率逆磁性物质，如氢、铜、银、金等，磁导率比真空磁导率稍小，相对磁导率比真空磁导率稍小，相对磁导率r 也约等于也约等于1。铁磁性物质，如铁、钴、镍等，磁导率远大铁磁性物质，如铁、钴、镍等，磁导率远大于真空磁导率，相对磁导率于真空磁导率，相对磁导率r 远远大于远远大于1。、为非铁磁性物质，相对磁导率为非铁磁性物质，相对磁导率r 约为约为1。铁磁物质的高导磁性能广泛用于电气设备，例如铁磁物质的高导磁性能广泛用于电气设备，例如变压器、电机的铁心。变压器、电机的铁心。4 4、磁场强度（、磁场强度（H）磁场强度磁场强度磁感应强度大小与磁导率的比值磁感应强度大小与磁导率的比值定义定义单位单位安安/米米 A/m三三 电磁感应电磁感应当导体相对于磁场运动而切割当导体相对于磁场运动而切割磁力线或线圈中磁通发生变化磁力线或线圈中磁通发生变化时，在导体或线圈中都会产生时，在导体或线圈中都会产生电动势，进而在导体或线圈回电动势，进而在导体或线圈回路产生电流的现象。路产生电流的现象。电磁感应电磁感应电磁感应产生的电流电磁感应产生的电流感应电流感应电流感应电动势感应电动势由电磁感应产生的电动势由电磁感应产生的电动势1 1、直导体感应电动势、直导体感应电动势 导体在均匀磁场沿与磁力线垂直方向运动，导体在均匀磁场沿与磁力线垂直方向运动，导体导体中将中将产生感应电动势产生感应电动势。大小大小电动势电动势E E的大小，与磁感应强度的大小，与磁感应强度B B、导、导体有效长度体有效长度l及相对速度及相对速度v成正比。成正比。式中，式中，B的的单位单位为为特斯拉特斯拉(T)，l的的单位单位为为米米(m)，E的的单位单位为为伏特伏特(V),v的的单位单位为为每秒米每秒米(m/s）。）。方向方向由右手定则确定。即：将右手的掌心由右手定则确定。即：将右手的掌心迎着磁力线，大拇指指向导线运动的迎着磁力线，大拇指指向导线运动的方向，则四指的方向就是感应电动势方向，则四指的方向就是感应电动势的方向。的方向。电磁感应是发电磁感应是发电机的理论基电机的理论基础础方向方向2 2、线圈感应电动势、线圈感应电动势 当穿过线圈的磁通发生变化时，线圈中将产生当穿过线圈的磁通发生变化时，线圈中将产生感应电动势。感应电动势。大小大小由由法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律确定，即确定，即感应感应电动势的大小与穿过线圈的磁通的磁电动势的大小与穿过线圈的磁通的磁通的变化率成正比。通的变化率成正比。式中，式中，e e为感应电动势（为感应电动势（V V）；）；N为为线圈的匝数；线圈的匝数；/t为磁通变化率为磁通变化率（Wb/s）方向方向由由楞次定律楞次定律确定，确定，即闭合线圈回路中即闭合线圈回路中感应电动势的方向，总是企图使它产感应电动势的方向，总是企图使它产生的磁场阻碍原来磁场的变化。生的磁场阻碍原来磁场的变化。故故四四 磁场对通电导体的作用磁场对通电导体的作用通电直导体处于磁场之中，将会受到力的作用通电直导体处于磁场之中，将会受到力的作用电磁力大小电磁力大小导体所受电磁力大小与磁场的导体所受电磁力大小与磁场的磁感应强度磁感应强度B B，导体电流，导体电流I I，导，导体在磁场中的有效长度体在磁场中的有效长度l及导体及导体与磁力线的夹角与磁力线的夹角有关有关。当导体与磁力线平行时当导体与磁力线平行时=0，当导体与磁力线垂直时当导体与磁力线垂直时=900由左手定则确定。即：将左手伸平，由左手定则确定。即：将左手伸平，大拇指与四指垂直，让磁力线穿过手大拇指与四指垂直，让磁力线穿过手心，心，四指指向电流方向，四指指向电流方向，则则大拇指所大拇指所指方向就是导线运动的方向，指方向就是导线运动的方向，方向方向五五 自感与互感现象自感与互感现象1 1、自感现象、自感现象 当电流流过线圈时，在线圈周围产生磁通。当当电流流过线圈时，在线圈周围产生磁通。当线圈电流变化时，磁通也相应发生变化。根据电磁线圈电流变化时，磁通也相应发生变化。根据电磁感应原理，线圈中将产生感应电动势。这种由于线感应原理，线圈中将产生感应电动势。这种由于线圈自身电流的变化产生感应电动势的现象就称为圈自身电流的变化产生感应电动势的现象就称为自自感现象。感现象。2 2、互感现象、互感现象 如果两个线圈放得很近，或绕在同一个铁芯磁如果两个线圈放得很近，或绕在同一个铁芯磁路上，则当一个线圈路上，则当一个线圈流过电流流过电流时，其产生的磁通将时，其产生的磁通将有一部分穿过另一个线圈。从而当一个线圈的电流有一部分穿过另一个线圈。从而当一个线圈的电流变化时，变化时，另一个线圈的另一个线圈的磁通也相应发生变化。根据磁通也相应发生变化。根据电磁感应原理，电磁感应原理，另一个另一个线圈中也将产生感应电动势。线圈中也将产生感应电动势。这种由于一个线圈电流的变化而在另外一个线圈中这种由于一个线圈电流的变化而在另外一个线圈中产生感应电动势的现象就称为产生感应电动势的现象就称为互感现象。互感现象。24 第二节第二节 电与磁电与磁 内内 容容 结结 束束