第三部份 usb 声卡磁与电磁
一、学习目标与要求
1．了解磁场的基本概念，磁场的产生及磁场（或磁感线）方向的判断； 2．理解磁感应强度、磁通、磁通势、磁导率和磁场强度的概念；
3．理解电磁感应定律，掌握感应电动势的计算公式；
5．理解互感线圈的同名端概念，掌握同名端的判别方法及互感线圈的串联。 二、本章重点内容
1． 磁场。
通电导体周围存在磁场，可以用磁感线来描述它的强弱和方向。
通电导体周围的磁场方向与电流方向之间的关系可用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判定。 2．描述磁场的四个主要物理量、、、。
（1）磁感应强度B是描述磁场力的效应的，当通电导体与磁场方向垂直时，其大小为
（2）在匀强磁场中，通过与磁感线方向垂直的某一截面的磁感线的总数，叫做穿过这个面的磁通，即
（3）磁导率是用来表示媒介质导磁性能的物理量。任一媒介质的磁导率与真空磁导率的比值叫做相对磁导率，即
，
（4）磁场强度H为
或
3．感应电动势：
穿过电路的磁通发生变化时，电路中就会产生感应电动势。如果电路是闭合的，则在电路中形成感应电流。方向可用右手定则或楞次定律来判定。
电路中感应电动势的大小可用如下公式进行计算。
或
4．自感人脸识别医疗
线圈本身电流的变化而产生的电磁感应现象称为自感现象。由自感现象产生的感应电动势叫自感电动势，它的大小为
是线圈的自感，
5．互感
两个互相耦合的线圈，当一个线圈中的电流发生变化时，在另一个线圈中产生电磁感应现象，称为互感现象，互感电动势的大小为
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式中，是这两个线圈的互感，
互感只和这两个线圈的结构、相互位置和媒介质的磁导率有关，而与线圈中是否有电流或电流的大小无关，即
6．同名端
同名端可用直流、交流实验法来判别。
把两个有互感的线圈串联起来时，异名端相接为顺串，同名端相接为反串。顺串、反串后的等效电感分别为
三、本章内容的前后联系
本章讨论的自感和互感，是第一章§1－6内容的继续，而互感线圈同名端的判断是为学习第八章变压器和各种电磁元件打基础的。本章中有些内容,如磁场的基本物理量、磁性材料的磁性能以及电磁感应的部分内容，或多或少已在物理课中学过，在此可以复习自学。
四、学习方法指导
（一） 学习方法
1．联系对比：例如自感现象与互感现象、自感电动势与互感电动势，这样不仅了解相互间的异同，并且容易掌握。
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2．应用练习：如同名端极性的判断，可采用线圈图示分析练习，也可采用实验法进行交、直流测试判别。
3．巩固回忆：本章大部分内容是高中时学习的物理学中的内容，因此该部分内容的学习以巩固为主，但要更加强调应用性更强的自感、互感和同名端。
（二） 学习指导
1．磁场及其基本物理量（磁感应强度、磁通量、磁场强度、磁导率等）的区别和联系。其单位也较复杂，学习时应注意。
2．感应电动势大小的计算公式。何时应用？ 何时应用？感应电动势的方向如何判定？此时要注意应用椤次定律，并且请读者注意，实际应用中有相当多关于感应电动势的实例，如交直流电机、变压器等，要对它的应用有一定的认识。
3．电感线圈同名端的判定是本章的重点之一。当已知线圈的绕向时，其标注方法和步骤如下：
（1）选定某一线圈的一个端点标上同名端的符号，并假定有一电流流入该端点。
（2）应用右手螺旋定则确定磁场方向，且该磁通同时穿过另一线圈。
（3）在另一线圈中应用右手螺旋定则确定电流方向，并由此判定同名端。但实际应用中，无法从外部观察其线圈的绕向，则其判定方法有直流法和交流法两种，教材上已讲得很详细了。请读者分析直流法和交流法判定同名端的理论依据。
4．具有互感的线圈串联起来有两种不同的接法，异名端相接为顺串，同名端相接为反串。顺串、反串后的等效电感分别为
在实际应用中非常有用。
五、典型例题分析
例3．1 如图3.1(ａ)所示：（1）试画出开关S闭合的瞬间，线圈中自感电动势的方向；（2）开关S断开的瞬间，线圈中自感电动势的方向；（3）当线圈中电流达到稳定值后，线圈中自感电动势有多大？
解：（1）开关S闭合瞬间，线圈中的磁通向下且增加，根据楞次定律，自感电流产生的磁通应向上，由此判定线圈中自感电动势的方向应向上。如图3.1(b)所示。
（2）开关S断开瞬间，同理可判断，自感电动势的方向向下。如图3.1(c)所示。
（3）当线圈中电流达到稳定值后，由于电流的变化率为零，因此，线圈中产生的自感电动势也为零。
图3．1 例3．1的图
例3．2 一互感线圈密封在某黑盒子里，它外露4个端子，如图所示。现在手头有一台交流信号源及一只万用表。试用实验的方法判别该互感线圈的同名端。（要求：画出实验线路图，写出主要判别步骤。）
解：（1）判别。利用有互感的两线圈串联时，异名端相连情况的等效电感大，在相同频率、相同电压的条件下，其电流值小，从而判断出本问题所述互感线圈的同名端。
（2）步骤。①、先用万用表欧姆档测量出外露的四个端子哪两个是一个线圈。假设经测量知A、B端是一个线圈，C、D 端是另一个线圈。
②、将A、D端接信号源，将B、C端接万用表的交流表（档位预置适当）。调整信号源的频率与输出电压，使电流表的读数适中，读取此时的电流表数值I1并记录。如图3.2 (a)所示。
③、维持与②完全相同的信号源频率与输出电压，将信号源改接在A、C端，交流电流表改接在B、D端，再读取电流表数值I2并记录。如图3.2(b)所示。
④、比较判断。若I1 ＞I2 ，说明第一次测量时（B、C端接电流表相当于短路线相连）相连的B、C端是同名端。若I2 ＞I1，说明第二次测量时相连的B、D端是同名端。两次测量电流的线路如图3.2所示。
图3．2 例3．2图
六、自我检测题
1．填空题
6．1．1通电直导线的磁场方向可以用 定则来判定。
6．1．2磁感应强度是用来表征 的物理量。
6．1．3表示垂直通过某一截面的磁感线总数的物理量是 。
6．1．4工程上用 来表示各种不同材料导磁能力的强弱。
6．1．5如果流过导线或者线圈的电流发生变化，电流所产生的 也会发生变化，于是在导线或者线圈由于交链的磁通变化而产生 。
6．1．6当两个线圈流入电流所产生的磁通方向相同时，两个线圈的电流流入端称为 。
6．1．7 设两个具有互感的线圈，自感分别是L1和L2，顺向串联时，互感系数是M，则等效电感是 ,反向串联的等效电感是 。
6．1．8互感线圈的同名端的判断可以分成两类，分别是 和 。
6．1．9在日光灯电路中，点亮灯管时，镇流器起的作用是 ，灯管点亮后，镇流器起的作用是 。
6．1．10一个线圈流过电流而产生的磁通穿过另一个线圈的现象，称为 。
6．1．11工程上用磁导率μ来表示各种不同材料__________能力，真空的磁导率为常数，其它物质的磁导率与真空磁导率之比称为____________________。
6．1．12磁路欧姆定律的数学表达式为____________，其中磁动势为_______，磁阻为_______，磁阻直接与介质的磁导率μ有关。
6．1．13简单形式的全电流定律的数学式为__________，对中心半径为r，匝数为N的环形线圈来说，若通入电流I，则线圈内的平均磁场强度为H＝__________。
6．1．14当穿过线圈的磁通增加时，感应电流产生的磁通方向与原磁通方向____________，线圈中因磁通变化产生的感应电动势的大小与线圈_____________和_____________成正比。
2．判断题
6．2．1 小磁针在磁场中的某点时，其N极所指的方向一定是该点磁感应强度的方向。（ ）
6．2．2磁场的方向与产生磁场的电流的方向有关，可用右手螺旋定则判断。（ ）
6．2．3磁场中的磁通Φ越大，则它的磁感应强度B也就越大，因此磁通Φ与磁感应强度B实际上是同一含义。（ ）
6．2．4如图3.3所示，为一闭合铁心，通过铁心的磁通量为Φ。若在A处将铁心切断，则因磁通路径被切断，铁心中磁通变为零。（ ）
图3.3 检测题6.2.4图
6．2．5在相同条件下，铁心磁导率μ越大，其线圈产生的磁场就越强。（ ）
6．2．6铁磁物质磁导率为常数。（ ）
6．2．7磁导率μ越大，则表明在相同的磁动势作用下产生的磁场越强，因此在工程上人们总是采用磁导率μ尽量大的材料来组成电机、电器及各种磁铁的磁路。（ ）
6．2．8由硅钢片叠成的铁心，已知B＝1.0T，H＝3.5A／cm，如H＝7A／cm时，则B等于2.0T。（ ）
6．2．9一般铁心线圈的电感量比空心线圈大得多。（ ）
6．2．10铁心在反复磁化时，铁心中会产生涡流，这一现象也是电磁感应现象。（ ）
6．2．11具有铁心线圈的交流电路，由其VA特性可判断：若外加电压都是正弦交流电，流过它的电流则是非正弦波。（ ）
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6．3．1工程上常用耦合系数k表示两个线圈磁耦合的紧密程度，耦合系数的定义为（ ）。
A. B. C. D.
6．3．2以下那种物质的磁导率与真空中的磁导率非常接近。（ ）
A.铸铁 B.坡莫合金 C.硅钢片 D.铝
6．3．3测量磁感应强度的仪器是（ ）。
A.电压表 B.电流表 C.磁通计 D.晶体管毫伏表
6．3．4磁场强度H的单位是（ ）。
A.韦伯 B.高斯 C.麦克斯韦 D.安/米
6．3．5当耦合系数k的值接近于1时，称为（ ）。
A.弱耦合 B.强耦合 C.全耦合 D.无耦合
6．3．6当互感线圈顺向串联时，等效电感 ，反向串联时，等效电感
（ ）。
A.增加，减少 B.增加，增加 C.减少，增加 D.减少、减少
6．3．7非磁性物质的相对磁导率μr[ ]。
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