磁場2-1磁場當(dāng)兩個磁極靠近時，同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。兩個磁極互不接觸，卻存在相互作用力，這是因為在磁體的周圍空間中存在一種特殊的物質(zhì)——磁場。磁體和電流周圍都存在磁場，就連地球也是一個大磁體，南極是N極，北極是S極。一、磁場與磁感線2-1磁場用放置磁針和撒鐵屑的方法可以直觀地顯示磁場的特點，在這個基礎(chǔ)上，用一些有方向的曲線來形象地描述磁場的分布，這樣的曲線稱為磁感線（見圖2-1-1）。磁感線疏處磁場弱，密處磁場強。在磁場的某一區(qū)域內(nèi)，如果磁感線是一些方向相同、分布均勻的平行直線，則稱這一區(qū)域為勻強磁場。距離很近的兩個異名磁極之間的磁場，除邊緣部分外，就可以認(rèn)為是勻強磁場（見圖2-1-2）。2-1磁場實驗表明，各種不同形狀的磁體或通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感線是不同的。例如，圖2-1-3所示為蹄形磁鐵的磁感線，圖2-1-4所示為條形磁鐵的磁感線。2-1磁場通電長直導(dǎo)線及通電螺線管的磁場方向可用右手螺旋定則來確定，具體方法見表2-1-1。2-1磁場

二、磁場的主要物理量2-1磁場磁場越強，磁感應(yīng)強度越大；磁場越弱，則磁感應(yīng)強度越小。普通永磁體磁極附近的磁感應(yīng)強度一般為0.4～0.7特斯拉，電動機和變壓器鐵芯中心的磁感應(yīng)強度可達(dá)0.8～1.4特斯拉，地面附近的磁場的磁感應(yīng)強度只有5×10-5

特斯拉。磁感應(yīng)強度B

是矢量，磁場中某點的磁感應(yīng)強度B

的方向就是該點的磁場方向。2-1磁場

2-1磁場如果磁場不與所討論的平面垂直（見圖2-1-5b），則應(yīng)以這個平面在垂直于磁場B的方向的投影面積S′與B的乘積來表示磁通。2-1磁場3.?磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率是一個用來表示媒介質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量，用μ表示，其單位為H/m（亨/米）。由實驗測得真空中的磁導(dǎo)率μ0=4π×10-7H/m，為一個常數(shù)。自然界大多數(shù)物質(zhì)對磁場的影響甚微，只有少數(shù)物質(zhì)對磁場有明顯的影響。為了比較媒介質(zhì)對磁場的影響，把任一物質(zhì)磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率的比值稱為相對磁導(dǎo)率，用μr表示，即相對磁導(dǎo)率只是一個比值，它表明在其他條件相同的情況下，媒介質(zhì)中的磁感應(yīng)強度是真空中磁感應(yīng)強度的多少倍。2-1磁場根據(jù)相對磁導(dǎo)率的大小，可將物質(zhì)分為以下三類。（1）順磁物質(zhì)順磁物質(zhì)有空氣、鋁、鉻、鉑等，其μr稍大于1。（2）反磁物質(zhì)反磁物質(zhì)有氫、銅等，其μr稍小于1。順磁物質(zhì)與反磁物質(zhì)一般被稱為非鐵磁物質(zhì)。（3）鐵磁物質(zhì)鐵磁物質(zhì)有鐵、鈷、鎳、硅鋼、坡莫合金、鐵氧體等，其相對磁導(dǎo)率μr遠(yuǎn)大于1，可達(dá)幾百甚至數(shù)萬以上，且不是一個常數(shù)。鐵磁物質(zhì)（也稱鐵磁材料）被廣泛應(yīng)用于電工技術(shù)及計算機技術(shù)等方面。2-1磁場根據(jù)不同的特點，可將鐵磁材料分為三類，見表2-1-2。2-1磁場1.?磁路鐵磁材料具有很強的導(dǎo)磁能力，所以常將鐵磁材料制成一定形狀（多為環(huán)狀）的鐵芯，這樣就為磁通的集中通過提供了路徑。三、磁路與磁路歐姆定律2-1磁場磁通所通過的路徑稱為磁路，圖2-1-6所示為幾種電氣設(shè)備的磁路。磁路可分為無分支磁路和有分支磁路。圖2-1-6b所示為無分支磁路，圖2-1-6c和圖2-1-6a所示為有分支磁路。磁路中除鐵芯外往往還有一小段非鐵磁材料，如空氣隙等。由于磁感線是連續(xù)的，所以通過無分支磁路各處橫截面的磁通是相等的。2-1磁場利用鐵磁材料可以盡可能地將磁通集中在磁路中，但是與電路比較，磁路的漏磁現(xiàn)象要比電路的漏電現(xiàn)象嚴(yán)重得多。全部在磁路內(nèi)部閉合的磁通稱為主磁通，部分經(jīng)過磁路周圍物質(zhì)而自成回路的磁通稱為漏磁通（見圖2-1-7）。在漏磁不嚴(yán)重的情況下可將其忽略，只考慮主磁通。由于制造和結(jié)構(gòu)上的原因，磁路中常有空氣隙。當(dāng)空氣隙很小時，其中的磁感線是平行且均勻的，只有極少數(shù)磁感線擴散出去形成所謂的邊緣效應(yīng)。2-1磁場通電線圈的匝數(shù)越多，電流越大，磁場越強，磁通也就越多。將通過線圈的電流I

和線圈匝數(shù)N

的乘積稱為磁動勢，用Fm表示，即Fm=NI磁動勢的單位是安培（A）。磁動勢的大小反映通電線圈磁場的強弱。電路中有電阻，磁路中也有磁阻。磁阻反映磁通通過磁路時所受到的阻礙作用，用符號Rm

表示。與導(dǎo)體的電阻相似，磁路中磁阻的大小與磁路的長度L成正比，與磁路的橫截面積S

成反比，并與組成磁路材料的磁導(dǎo)率有關(guān)，其公式為式中，μ、L、S

的單位分別為H/m、m、m2，磁阻Rm的單位為1/亨（H-1）。2-1磁場2.?磁路歐姆定律通過磁路的磁通與磁動勢成正比，與磁阻成反比，即上式與電路的歐姆定律表達(dá)式相似，故稱為磁路歐姆定律。應(yīng)當(dāng)指出，式中的磁阻Rm

是指整個磁路的磁阻。如果磁路中空氣隙較大，由于空氣隙的磁阻遠(yuǎn)比鐵磁材料的磁阻大，整個磁路的磁阻會大大增加；若要有足夠的磁通就必須增大勵磁電流或增加線圈的匝數(shù)，即增大磁動勢。由于鐵磁材料磁導(dǎo)率是非線性的，磁阻Rm

不是常數(shù)，所以磁路歐姆定律只能對磁路做定性分析。2-1磁場由以上分析可知，磁路中的某些物理量與電路中的某些物理量有對應(yīng)關(guān)系，而且磁路中某些物理量之間的關(guān)系也與電路中某些物理量之間的關(guān)系相似。表2-1-3為磁路與電路的比較。應(yīng)用鏈接電磁繼電器是一類用小電流控制大功率電路通斷的開關(guān)，主要由線圈、鐵芯、銜鐵及觸點組成，其外形、基本結(jié)構(gòu)和電路符號如圖2-1-8所示。電磁繼電器在汽車中的應(yīng)用應(yīng)用鏈接當(dāng)線圈不通電時，銜鐵在返回彈簧的拉引下，動觸點緊壓在常閉靜觸點上，動觸點與常閉靜觸點接通，而與常開靜觸點分開。當(dāng)線圈通以正常電流后，電流的磁場將銜鐵吸向鐵芯，動觸點與常閉靜觸點分開，而緊壓