基础理论

一、电磁基础

1.磁感应强度

       磁感应强度是指描述磁场强弱和方向的物理量,是矢量,常用符号B表示,国际通用单位为特斯拉(符号为T)。磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。在物理学中磁场的强弱使用磁感应强度来表示,磁感应强度越大表示磁感应越强。磁感应强度越小,表示磁感应越弱。

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其中:

F:安培力

v:速度

ξ:感应电动势

E :电场强度

Φ:磁通量

S :与磁场方向垂直的面积

    2.磁通量

      设在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个面积为S且与磁场方向垂直的平面,磁感应强度B与面积S的乘积,叫做穿过这个平面的磁通量,简称磁通(Magnetic Flux)。标量,符号“Φ”

      磁通量的单位是是韦伯,是以德国物理学家威廉·韦伯的名字命名的。Weber,符号是Wb,1Wb=1T*m2=1V*S,是标量,但有正负,正负仅代表穿向。

3.安培力

    磁场对电流的作用力通常称为安培力,在匀强磁场B中受到的安培力大小为:

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       α:B与I的夹角

       通电导线与磁场方向垂直时, 安培力最大。

       通电导线与磁场方向平行时, 安培力为0。

       L为通电导线垂直于磁场方向的有效切割长度。

       安培力的方向:

       ⑴安培力的方向由左手定则来判断。

       ⑵安培力总是垂直于磁感应强度B和电流I所决定的平面,但B和I不一定垂直。

       安培力的重要意义在于:

              一方面进一步指出了的相互联系;

              另一方面是应用价值,电动机的工作原理就是基于安培力。

       安培力做功的实质:

        起传递能量的作用,将电源的能量传递给通电直导线,而磁场本身并不能提供能量,安培力做功的特点与静摩擦力相似。

4.法拉第电磁感应定律

       因磁通量变化产生感应电动势的现象,如闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应。

有电磁感应现象产生的电流称之为感应电流,产生的电动势(电压)称之为感应电动势。

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方向判断:

右手定则来确定感应电动势的方向。

感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定,电源内部的电流方向:由负极流向正极。

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5.楞次定律

感应电流产生的磁场,总是在阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化。

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6.磁链Ψ

       导电线圈或电流回路所链环的磁通量。磁链等于导电线圈匝数N与穿过该线圈各匝的平均磁通量φ的乘积,故又称磁通匝。当只有一匝线圈的时候,磁链跟磁通量是相等的。 当有N匝线圈的时候,因为电压的累加关系。由定义式就有Ψ=NΦ 的关系。
    磁链与建立磁通的电流有关。电流I1在其所流经的线圈1中建立的磁链Ψ11称为线圈1的自感磁链:

                                                Ψ11=N1φ11=L1I1

式中φ11是I1在线圈1中建立的磁通,N1是线圈1的匝数,L1是其自感。电流I1在它附近另一线圈2中建立的磁链Ψ21称为线圈1对线圈2的互感磁链:

                                                  Ψ21=N2φ21=MI1

式中φ21是I1在线圈2中建立的磁通,N2是线圈2的匝数,M是互感。

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