電工電子技術(shù)與技能(程周)

電工電子技術(shù)與技能（非電類少學(xué)時(shí)）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1當(dāng)前1頁，總共66頁。2磁場及電磁感應(yīng)2.1磁場2.2電磁感應(yīng)2.3磁路的基本概念2.4鐵磁性物質(zhì)12342當(dāng)前2頁，總共66頁。2.1磁場觀察與思考3當(dāng)前3頁，總共66頁。2.1磁場磁場1．磁場是看不見的，但可以觀察到磁場的效應(yīng)。2．在磁鐵或電流（運(yùn)動(dòng)電荷）周圍的空間里存在著磁場，磁場的性質(zhì)之一是它對(duì)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(jī)工作原理的基礎(chǔ)。作用在載流導(dǎo)線上的力是電動(dòng)機(jī)工作的基本原理；而當(dāng)磁場變化時(shí)，線圈中感應(yīng)的電動(dòng)勢是發(fā)電機(jī)工作的基本原理。

4當(dāng)前4頁，總共66頁。2.1磁場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(diǎn)，小磁針靜止時(shí)N極所指的方向，就是該點(diǎn)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(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)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(qiáng)弱的分布情況：磁場越強(qiáng)的地方，磁感線越密；反之越稀。

5當(dāng)前5頁，總共66頁。2.1磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度1．磁感應(yīng)強(qiáng)度定義：在磁場中，設(shè)垂直于磁場方向的通電直導(dǎo)線受到的磁場力為F，通過導(dǎo)線的電流為I，導(dǎo)線的長度為l，則F和的比值稱為通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，用B表示。2．B的單位：特斯拉，用T表示，或Wb/m2。3．B是矢量，磁場中某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該處磁場的方向。4．均勻磁場：若磁場中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，稱為均勻磁場。6當(dāng)前6頁，總共66頁。2.1磁場安培定則1．安培定則（右手螺旋定則）：通電長直導(dǎo)體在其周圍產(chǎn)生磁場，它的磁感線方向與電流方向之間的關(guān)系，可以用安培定則判斷。2．安培定則的內(nèi)容：右手握住導(dǎo)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7當(dāng)前7頁，總共66頁。2.1磁場磁通量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(gè)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(dá)式：

（2.2）圖2.6磁通量8當(dāng)前8頁，總共66頁。2.1磁場磁場對(duì)通電直導(dǎo)線的作用1．安培定律安培力：通電直導(dǎo)線在磁場中受力，如圖2.7所示。

圖2.7通電直導(dǎo)線在磁場中受力安培定律的表達(dá)式：

9當(dāng)前9頁，總共66頁。2.1磁場磁場對(duì)通電直導(dǎo)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(gè)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。

10當(dāng)前10頁，總共66頁。2.1磁場磁場對(duì)通電直導(dǎo)線的作用圖2.7通電直導(dǎo)線在磁場中受力11當(dāng)前11頁，總共66頁。2.2電磁感應(yīng)觀察與思考圖2.10利用磁場產(chǎn)生電流12當(dāng)前12頁，總共66頁。2.2電磁感應(yīng)2.2.1電磁感應(yīng)及電磁感應(yīng)定律1．電磁感應(yīng)當(dāng)穿過某一閉合導(dǎo)體回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)，該回路中就會(huì)產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流，產(chǎn)生的電動(dòng)勢稱為感應(yīng)電動(dòng)勢。2．電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容：導(dǎo)線中的感應(yīng)電動(dòng)勢E的大小和導(dǎo)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(dāng)與導(dǎo)線交鏈的磁通變化時(shí)，E才有意義。

13當(dāng)前13頁，總共66頁。2.2電磁感應(yīng)2.2.1電磁感應(yīng)及電磁感應(yīng)定律14當(dāng)前14頁，總共66頁。2.2電磁感應(yīng)2.2.2楞次定律和右手定則1．楞次定律內(nèi)容：閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，它所產(chǎn)生的磁場總是阻礙原電路中磁通的變化。應(yīng)用楞次定律可以確定感應(yīng)電動(dòng)勢的方向。圖2.11楞次定律

15當(dāng)前15頁，總共66頁。2.2電磁感應(yīng)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(dǎo)線切割磁感線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢方向的簡便方法，其實(shí)質(zhì)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(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，四指所指方向就是感應(yīng)電流的方向。如圖2.12所示。

圖2.12右手定則

16當(dāng)前16頁，總共66頁。2.2電磁感應(yīng)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(chǎn)生感應(yīng)電流

17當(dāng)前17頁，總共66頁。2.3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(gòu)成的回路（可忽略不計(jì)）。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(zhì)對(duì)磁通具有的阻礙作用。不同物質(zhì)的磁阻不同。若鐵心中存在空氣隙，磁阻RM會(huì)增大許多。（2）磁路的歐姆定律只適用于鐵心非飽和狀態(tài)。18當(dāng)前18頁，總共66頁。2.3磁路的基本概念5．磁路舉例：圖2.18幾種磁路實(shí)例19當(dāng)前19頁，總共66頁。2.4鐵磁性物質(zhì)2.4.1鐵磁性物質(zhì)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(chǎn)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

20當(dāng)前20頁，總共66頁。2.4鐵磁性物質(zhì)2.4.1鐵磁性物質(zhì)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(diǎn)以后：稱飽和狀態(tài)，鐵心的增磁作用已達(dá)到極限，同直線1。

21當(dāng)前21頁，總共66頁。2.4鐵磁性物質(zhì)2.4.2磁滯現(xiàn)象圖2.21?磁滯回線

1．磁滯：當(dāng)鐵心線圈通入交流電時(shí)，鐵心會(huì)隨交流電的變化而被反復(fù)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(fù)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(shí)，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。22當(dāng)前22頁，總共66頁。2.4鐵磁性物質(zhì)2.4.3鐵磁材料的分類及應(yīng)用鐵磁材料根據(jù)磁滯回線的形狀及其在工程上的應(yīng)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

23當(dāng)前23頁，總共66頁。2.4鐵磁性物質(zhì)2.4.3鐵磁材料的分類及應(yīng)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)是受較小的磁場的磁化就可以達(dá)到飽和，而去掉磁場后仍能保持飽和狀態(tài)。

24當(dāng)前24頁，總共66頁。2.4鐵磁性物質(zhì)2.4.4渦流1．渦流：交變的磁通穿過鐵心產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，因而會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，它圍繞磁感場線成旋渦狀流動(dòng)，如圖2.23（a）所示。2．渦流損耗：渦流在鐵心的電阻上引起的功率損耗。3．減少渦流損耗：常將鐵心分成許多彼此絕緣的薄片（硅鋼片），使鐵心中的電阻增大而渦流減少，這樣可以有效地減少渦流損耗，如圖2.23（b）所示。4．渦流的應(yīng)用：電磁爐圖2.23?渦流

25當(dāng)前25頁，總共66頁。天然磁石

Fe3O4吸鐵性指南性人類認(rèn)識(shí)和使用最早的磁性材料當(dāng)前26頁，總共66頁。司南指南車指南魚當(dāng)前27頁，總共66頁。各種指南針掛件當(dāng)前28頁，總共66頁。

永磁材料軟磁材料磁記錄材料特殊功能的磁性材料

磁彈性材料磁電阻材料磁制冷材料磁流體

新型磁性材料的分類：當(dāng)前29頁，總共66頁。永磁材料在特定的空間內(nèi)提供一個(gè)磁場利用永磁材料的吸鐵性及指南性當(dāng)前30頁，總共66頁。由于成本低廉，鐵氧體磁材有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，從電機(jī)、揚(yáng)聲器到玩具、工藝品，因而是目前應(yīng)用最廣的永磁材料。當(dāng)前31頁，總共66頁。鋁鎳鈷的主要應(yīng)用領(lǐng)域：電子點(diǎn)火系統(tǒng)、電度表、伏安表、醫(yī)療儀器、工業(yè)電機(jī)、磁力簧片開關(guān)、發(fā)電機(jī)、手動(dòng)工具、自動(dòng)售貨機(jī)。

當(dāng)前32頁，總共66頁。鐵鉻鈷變形永磁合金是由天津市天材科技發(fā)展有限公司

當(dāng)前33頁，總共66頁。金壇市磁性材料有限公司生產(chǎn)永磁鐵氧體材料系列產(chǎn)品當(dāng)前34頁，總共66頁。燒結(jié)NdFeB永磁材料表面處理分電鍍（Zn、Ni）、噴涂、電泳、磷酸鈍化等，產(chǎn)品具有強(qiáng)的耐腐蝕性。

當(dāng)前35頁，總共66頁。用于手機(jī)、BB機(jī)振動(dòng)器的燒結(jié)NdFeB永磁材料

當(dāng)前36頁，總共66頁。用于各種電機(jī)的燒結(jié)NdFeB磁瓦

當(dāng)前37頁，總共66頁。用于核磁共振成像儀及磁選機(jī)等的燒結(jié)NdFeB永磁材料當(dāng)前38頁，總共66頁。各種規(guī)格的環(huán)形燒結(jié)NdFeB永磁材料

外徑Ф3mm~Ф160mm；內(nèi)徑：Ф1mm~Ф140mm

當(dāng)前39頁，總共66頁。各種規(guī)格的圓片形燒結(jié)NdFeB永磁材料尺寸范圍：外徑Ф2mm－Ф160mm；厚度：0.3mm－60mm當(dāng)前40頁，總共66頁。各種未經(jīng)表面保護(hù)處理的燒結(jié)NdFeB永磁材料

當(dāng)前41頁，總共66頁。噴涂處理的燒結(jié)NdFeB永磁體當(dāng)前42頁，總共66頁。各種管狀燒結(jié)NdFeB永磁材料尺寸范圍：外徑Ф3mm~Ф160mm；內(nèi)徑：Ф1mm~Ф140mm當(dāng)前43頁，總共66頁。圓柱形的燒結(jié)NdFeB永磁體當(dāng)前44頁，總共66頁。軟磁材料例如對(duì)于變壓器，在線圈中加入磁芯后，將磁通限制在低磁阻的磁芯內(nèi)，用較小激勵(lì)電流，產(chǎn)生比沒有磁芯時(shí)大得多的磁通，這就大大減少了電磁元件的體積。因此，加磁芯的基本目的是為鏈合或耦合兩個(gè)或多個(gè)磁單元的磁通，提供容易通過的路徑，將磁源和磁“負(fù)載”連接起來，作為磁通“匯流條”，同時(shí)減少磁元件的體積。當(dāng)前45頁，總共66頁。當(dāng)前46頁，總共66頁。共模電感鐵芯

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磁帶磁盤磁卡磁記錄媒體的分類：當(dāng)前49頁，總共66頁。當(dāng)前50頁，總共66頁。

磁帶結(jié)構(gòu)圖示

當(dāng)前51頁，總共66頁。當(dāng)前52頁，總共66頁。磁記錄介質(zhì)磁頭磁盤結(jié)構(gòu)當(dāng)前53頁，總共66頁。4.4MbyteIBMRAMAC19552kbits/in250x24”diadisks

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2x3.5”glassdisks當(dāng)前54頁，總共66頁。當(dāng)前55頁，總共66頁。特殊功能的磁性材料磁彈性材料磁電阻材料磁制冷材料磁流體當(dāng)前56頁，總共66頁。磁彈性材料磁性材料在磁場的作用下形狀發(fā)生改變，具體表現(xiàn)可為長度上的伸長或縮短，體積上的膨脹和收縮磁彈性材料應(yīng)用模型當(dāng)前57頁，總共66頁。GMR磁頭不僅在厚度上，而且在長度上

都在100納米以內(nèi)磁電阻材料磁性材料的電阻在磁場的作用下發(fā)生改變的現(xiàn)象Magnetoresistance(MR)當(dāng)前58頁，總共66頁。磁制冷材料磁制冷是一種以磁性材料為工質(zhì)的制冷技術(shù)，基本原理是借助磁制冷材料的磁熱效應(yīng)（magnetocaloriceffect）即磁制冷材料等溫磁化時(shí)向外界放出熱量，而等溫退磁時(shí)從外界吸取熱量，以達(dá)到制冷目的

環(huán)境