【文章內(nèi)容簡介】 握住導線，伸直拇指，使拇指指向電流的方向，則其余四指所圍繞的方向就是磁場的方向。 對于 載流線圈的磁場，則四指的螺旋方向為電流方向，伸直的大拇指的方向為磁場方向 。如圖 1－ 18（ b）所示，也可用右手握住線圈，伸直拇指，則四指所指的方向為電流的方向，大拇指所指的方向就是線圈內(nèi) 磁場的方向。 因此，右手螺旋定則不但可以用已知電流方向來判斷它所產(chǎn)生的磁場方向，也可以用已知磁場的方向來判斷產(chǎn)生磁場的電流方向。 3. 磁感應強度與磁通量 載流導線在磁場中受到磁場力的作用，實驗證明：這個作用力的大小與載流導線上通過電流的大小及載流導線處于磁場中的長度成正比。以同一載流導線處于不同磁場或處于同一磁場的不同位置時，受到的磁場力的大小與方向都不相同，這說明磁場力的大小與方向和磁場的強度與方向有關。 描述磁場的強度與方向的物理量叫做磁感應強度，用符號 B表示。磁感應強度 B的單位為特斯拉，用符號 T表示 。磁感應強度是一個矢量（即有大小和方向的量），它與產(chǎn)生該磁場的電流方向之間的關系滿足右螺旋定則。 在均勻磁場中，磁感應強度 B與垂直于磁場方向的面積 S的乘積，稱為通過該面積的磁通量，用符號Φ表示。 Φ=BS （ 1－ 25） 磁通的單位稱為韋伯，用符號 Wb表示。 由 Φ = BS可知，磁感應強度為 B＝ Φ/S 所以在數(shù)值上，磁感應強度 B可以看成是與磁場方向相垂直的單位面積所通過的磁通量，故磁感應強度 B也可認為是該面積中的磁通密度。 P21 二、磁導率與磁場強度 磁場的大小不僅與載疏導線 的電流及導體的形狀有關，而且與磁場內(nèi)磁介質(zhì)的性質(zhì)有關。 1. 磁導率（導磁系數(shù)） 為了對不同磁介質(zhì)的性質(zhì)有一個較清楚的認識，可把各種磁介質(zhì)內(nèi)磁感應強度與真空中磁感應強度，在其他條件相同的情況下加以比較。某些磁介質(zhì)內(nèi)的磁感應強度比在真空中大些，而在另外一些磁介質(zhì)內(nèi)就比真空中小一些，這是由于不同磁介質(zhì)具有木同的磁性能。 表征磁介質(zhì)磁性能的物理量，叫做磁導率（或?qū)Т畔禂?shù)），磁導率可分為絕對磁導率和相對磁導率。絕對磁導率用符號 μ表示，簡稱磁導率，真空中的磁導率用符號 μ0表示；相對磁導率用符號 μr表示。磁導率的單位是 亨／米（ H／ m）。亨（ H）是電感的單位。磁導率 μ，相對磁導率產(chǎn) μr，真空磁導 μ0的關系式為 式中，相對磁導率 μr是沒有量綱的比值。 μ0為真空的磁導率，實驗確定產(chǎn)。 μ0＝ 4π179。 107H／ m，空氣的磁導率與真空基本一樣，故自由空間與真空的相對磁導率為 1。 通常把 μr＞ 1的物質(zhì)叫做順磁（性）物質(zhì)（磁導率比真空磁導率大），把μr＜ 1 的物質(zhì)叫做抗磁（性）物質(zhì)（磁導率比真空磁導率?。?，把產(chǎn) μr＞＞ 1的物質(zhì)叫做鐵磁（性）物質(zhì)。 目前常用鐵磁（性）物質(zhì)的導磁系數(shù)比真空的導磁系數(shù)要大得多，它們往往是機的幾千倍、幾萬倍， 甚至幾百萬倍。 2. 磁場強度 磁場中某點的磁感應強度與磁導率的比值，就是該點的磁場強度，用符號 H表示。 根據(jù)定義磁場強度為 H＝ B/μ （ 1－ 27） 即同樣的導線，通過同樣的電流，在同一相對位置的某一點來說，如果磁介質(zhì)不同，就有不同的磁感應強度，但有相同的磁場強度。 在實用單位制中，磁場強度的單位是安培／米（ A／ m）。 三、磁場對載流導體的作用與左手定則 當載流導體置于磁場中時，導體受到一種力的作用，驅(qū)使載疏導體向一定方向運動。這個作用力叫電磁力。實驗證明，電磁力的大小 與磁感應強度B、電流 I的大小及導體在磁場中的長度成正比。 對于均勻磁場，如圖 119所示，當磁場與導體相互垂直時，電磁力 F等于磁感應強度 B、導線電流 I及導體位于磁場中的長度 L的乘積。即 F＝ BIL （ 1一 28） 式中 B—— 磁感應強度， T； I—— 導體中流過的電流， A； L—— 導體在磁場中的有效長度， m； F－一電磁力， N。 電磁力的方向，用左手定則來判定。如圖 1－ 20所示，伸出左手，大拇指與四指垂直，使磁力線穿過手心，使伸直的四指和電流的方向一致，大拇指所 指的方向就是載疏導體在磁場中所受到的電磁力的方向。 P23 四、磁路及磁路歐姆定律 磁路是磁通Φ的閉合路徑。由于鐵磁性材料磁導率非常高，所以在變壓器、電動機等電工設備中，采用鐵心作為磁路。圖 1－ 21所示為一個鐵心磁路。 N 是繞在鐵心上的線圈，稱為鐵心繞組。當繞組通有電流 I 時，就在鐵心中產(chǎn)生磁通 Φ，該磁通通過每匝線圈，并經(jīng)鐵心閉合。 磁通 Φ的大小與磁路的性質(zhì)（鐵心磁導率和鐵心的幾何尺寸）和鐵心繞組的匝數(shù) N及線圈電流 I有關，可用下式表示 mRFSLNI ???? F＝ NI 式中 N—— 繞組匝數(shù)； I—— 繞組流過的電流， A； L—— 磁路長度， m； S—— 鐵心截面積， mm2； μ—— 磁路材料的磁導率， H／ m； F—— 磁通勢，磁通勢表示繞組電流產(chǎn)生磁通的作用，安匝； Rm—— 磁阻SLRm ??，磁阻表明磁路對磁勢 F所產(chǎn)生的磁通大小的影響。 對于有氣隙的磁路，如圖 1－ 22所示，由于空氣導磁作用很差，所以磁路中的氣隙磁阻就很大。在同樣的磁通勢 F作用下，磁路中的磁通Φ將大大減小。 Φ、 F和 Rm的關系式為 Φ＝ F / Rm 上式稱為磁路歐姆定律。 P24 五、電磁感應 如圖 1－ 23所示，在一金屬直導線的兩端接上一檢流計，并將此導線以一定速度垂直于磁力線運動時，就會發(fā)現(xiàn)檢流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這說明在磁場中運動的導線上產(chǎn)生了感應電動勢與電流。由導體切割磁力線而在導體中產(chǎn)生感應電流的現(xiàn)象叫做電磁感應。 如果改變運動導線的速度與方向，檢流計指針偏轉(zhuǎn)的大小與方向亦隨著改變。這說明導線在磁場中作切割磁力線運動時，產(chǎn)生的感應電動勢，與磁場的強弱、導線運動的速度和切割磁力線的方向有關。當磁感應強度、導線運動速率一定時，若導線運動方向與磁力線垂 直，則檢流計指針偏轉(zhuǎn)為最大，若導線運動方向與磁力線平行，則檢流計指針偏轉(zhuǎn)為零。當導線運動方向一定時，磁感應強度、導線運動速率越大，則檢流計指針偏轉(zhuǎn)越大。這說明導線運動產(chǎn)生的感應電動勢與磁感應強度、運動導線垂直于磁場的速度分量和大小及導線的長度成正比。 在一般常見的電機及電測儀表中，導線運動的方向是與磁場相垂直的，所以導體上的感應電動勢為 e＝ BLv （ 130） 式中 B—— 磁感應強度， T； L—— 導體有效長度， m； v—— 導體運動速度， m／ s； e—— 感應電動勢 ， V。 關于導體上感應電動勢的方向可用右手定則決定，如圖 1－ 24所示。將右手的掌心迎著磁力線，大拇指指向?qū)Ь€運動速度 V的方向，四指的方向即是感應電動勢 e的方向。 電磁感應現(xiàn)象不僅表現(xiàn)在導體運動切割磁力線產(chǎn)生感應電動勢這一方面，另外還表現(xiàn)在處于變化磁場中的導體上亦存在產(chǎn)生感應電動勢的現(xiàn)象。如圖 125 所示，穿過一單匝線圈的磁通量 Φ 變化時，線圈上產(chǎn)生的感應電動勢，它的大小等于穿過該單匝線圈的磁通 Φ對時間的變化率。 P26 六、自感與互感現(xiàn)象 1. 自感現(xiàn)象 圖 1－ 26所示為一個電感線圈，當線圈電 流變化時，由這個電流所產(chǎn)生的磁通Φ相應發(fā)生變化。根據(jù)電磁感應原理，線圈中將產(chǎn)生感應電動勢 eL。由于 eL是線圈自身電流變化產(chǎn)生的，所以稱 eL為自感電動勢。線圈中的這種電磁現(xiàn)象就稱為自感現(xiàn)象。 圖 126 線圈中的自感現(xiàn)象 由電流 i產(chǎn)生的磁通 Φ是穿過每匝線圈的，每匝線圈皆有自感電動勢。所以 eL是由穿過 N匝線圈的磁通變化而感應的電動勢。穿過 N匝的磁通Φ， 用磁鏈 ψ表示，即 ψ＝ Nψ。磁鏈 ψ與線圈電流 i之比，稱為該線圈的自感系數(shù)，簡稱電感，用符號 L表示。即 L＝ NΦ/i （ 1－ 31） 式中 L—— 電感， H。 L是電感線圈的重要參數(shù)。線圈匝數(shù) N愈多，電感 L愈大， 線圈中單位電流產(chǎn)生的磁通愈大，電感愈大 。 2. 互感現(xiàn)象 假如使兩個線圈放得很近，或兩個線圈同繞在一個鐵心磁路上，如圖 1－ 27所示。那么第一個線圈產(chǎn)生的磁通（用 Φ11 表示）就有一部分穿過第二個線圈（用 Φ12表示）。 因此，當?shù)谝粋€線圈中電流變化時，也引起第二個線圈中磁通鏈的變化，在第二個線圈上也有感應電動勢。 同理，當?shù)诙€線圈中電流變化時，亦將引起第一個線圈磁通鏈的變化，在第一個線圈中也出現(xiàn)感應電動勢。這種現(xiàn)象 叫做互感現(xiàn)象，這個電動勢叫互感電動勢。 P27 第三節(jié) 正弦交流電路 一、交流電的基本概念及參數(shù) 交流電是指電路中的電動勢、電壓及電流的大小和方向都隨時間變化。若大小和方向隨時間接一定規(guī)律作周期性變化，這樣的交流電叫周期性交流電。周期性交流電中應用最廣泛的是按正弦規(guī)律變化的正弦交流電。 1. 正弦交流電的數(shù)值 （ 1）瞬時值。正弦交流電在變化過程中，任意確定時刻 t的數(shù)值，稱為正弦交流電的瞬時值，如圖 1－ 28中， t1時刻的 e1值即為瞬時值。瞬時值用小寫符號 e、 u、 i表示。 正弦交流電 的瞬時值數(shù)學表達式為 e＝ E m sin（ ωt＋ φe） （ 1－ 32） （ 2）最大值。正弦交流電的最大值又稱振幅值，也可稱為峰值。是指在交流電變化過程中，正弦交流電出現(xiàn)的最大的瞬時值，用符號 Em、 Im、 Urn表示。 （ 3）有效植。在工程應用時，正弦交流電的大小用有效值表示。正弦交流電的有效值是根據(jù)正弦交流電流與直流電流的熱效應相等來定義的。就是說，一個交流電流和一個直流電流，分別通過同一電阻，如果經(jīng)過相同時間產(chǎn)生同樣的熱量，則這個直流電流的大小等效為這個交流電流的有效值。有效值用大寫符 號 E、 U、 I表示。 正弦交流電的有效植與最大值的數(shù)量關系為 mUU 21? mII 21? mEE 21? 電氣設備的銘牌上所注明的額定電壓、額定電流，以及各種交流電器儀表（如交流電流表、交流電壓表等）的測量值都是有效值。 220V的交流電壓指的就是有效值，其最大值為 311V。 2. 頻率和角頻率 （ 1）周期。指正弦交流電每循環(huán)一次所經(jīng)歷的時間。就是說正弦交流電從 0值到最大值，再到 0值，接著變化到負的最大值，然后回 到 0值。此過程所經(jīng)歷的時間稱為周期，用符號 T表示，單位為秒（ s）。 （ 2）頻率。指正弦交流電在單位時間（ s）內(nèi)完成循環(huán)的次數(shù)，用符號f表示，單位為赫茲（ Hz）。我國工業(yè)用電的標準頻率是 50Hz，英國、美國、日本等國家為 60Hz，故一般把 50Hz 或 60Hz 稱為工頻。周期與頻率的關系為 f ＝ 1／ T （ 136） T ＝ 1／ f （ 2）角頻率。表示正弦交流電的電壓和電流變化快慢的物理量。角頻率是指在單位時間內(nèi)正弦量循環(huán)變化的弧度數(shù)（這里是指電角度），用符號。表示，單位是弧度 ／秒（ rad/s）。角頻率與頻率及周期的關系式 Tf ??? 22 ?? 由上式可知，工頻（ 50Hz）的角頻率 ω＝ 314（ rad／ s）； T＝ 1／ 50＝ （ s）。 3. 正弦交流量的相位、初相位與相位差 正弦交流電是隨時間變化的量，它的初始值、變化進程以及多個同頻率正弦量之間的相互關系，用初相位、相位與相位差來表示。 （ 1）相位與瞬時值。正弦交流電的表示式為 ? ?em tEe ?? ?? s in (138) 式中，在不同的