电，无处不在，不说我们的日常生活离不开电的应用，正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，人们身边也存在着看不见却无处不在的电磁波。电与磁总是相伴相随的，所以，我们要学习了解电的相关知识，那就离不开磁的学习。#电工基础#电与磁都是看不见摸不着的，它们都很抽象，于我们而言却又不会感到陌生。对于理论知识来讲，电和磁都不简单，但我个人看来，磁的相关知识还是会难于电的。《电工基础》的第三章讲的就是有关磁与电磁的内容。想要学习交流电，就离不开电磁的知识，所以《电工基础》第三章的电磁知识在交流电部分也是非常重要的，可以说是之后几章交流电知识的基础之一。所以，我们很有必要熟练掌握第三章的内容，从简到难，一步步把课程第三章“磁与电磁”的内容个吃透。那么，废话不多说，大家跟着我的脚步进入这次的学习分享“磁场的基本概念与基本物理量”吧。谈及磁，它的应用可谓横跨古今，比电早得多，我国最出名的显然是闻名世界的司南，也就是现代的指南针，如下图17-1中所示。当然，随着电工技术的发展，磁与电磁的应用也会越发广泛，像电磁起重机、磁悬浮列车及电气控制电路中常见的接触器等都是电磁的实际引用。图17-1而磁体就是能够产生磁场的物质或材料，是一种奇特的物质，它有一种无形的力，既能吸引一些物质，又能排斥一些物质。比较常见的就是磁铁就是永磁体，另外，还有通电导体、通电线圈等也可是说是磁体，甚至我们人类的家园地球也是一个非常大的磁体。磁体上磁性最强的部分叫磁极，而一个磁体无论多么小都有两个磁极，至少直到目前为止，人们尚未发现只有一个磁极的磁体。可以在水平面内自由转动的磁体，静止时总是一个磁极指向南方，另一个磁极指向北方，指向南的叫做南极（S极），指向北的叫做北极（N极）。当然，对于磁体而言，所谓的南极、北极并不仅仅是指地理上的南北极，如下图17-2中的各种磁铁。图17-2不用我多说大家也知道，两根磁铁之间同名磁极互相排斥，异名磁极相互吸引，这种磁极之间相互作用的磁力，是通过磁极周围的磁场传递的。磁极在自己周围空间里产生的磁场，对处在它里面的磁极均产生磁场力的作用。英国物理学家法拉第提出，在电荷、电流或磁体周围存在着一种被他称为“场”的物质，正是这种“场”传递着电或磁的作用，他还进一步把这种看不见、摸不着的“场”用“场线”给出形象化的描绘，提出电场线和磁场线的概念。显然这个“场”已经已经得到世界的公认。磁场线，又称磁感线或磁力线，它虽然在实际中看不见摸不着，但不妨我们可以通过某种手段去“观察”它。大家私下也可以做个小实验，在一块磁铁周围撒上一层薄薄的铁粉，如图17-2中所示，并不难发现，磁场线其实是一些闭合曲线，且越靠近磁极，铁粉越密。另外，大家也可以拿指南针放在磁铁周围的不同位置，就会可以发现指针的方向是变化的。总而言之，磁体周围存在磁场，磁场可以用磁感线表示，磁感线是有方向的，在磁体内部是从南极指向北极，在磁体外部是从北极出来再进入南极，磁感线在磁极处密集，并在该出产生最大磁场强度，离磁极越远，磁感线越疏。在大家对磁有了一定的认识后，我们接着来学习磁场中的基本物理量吧。1、磁感应强度B磁感应强度是表征磁场中某点的磁场强弱和方向的基本物理量，用符号B表示，单位是T（特斯拉），是一个矢量。磁感应强度还有另一个常见的非法定计量单位“高斯（Gs）”，其中高斯=1特斯拉，所以高斯是一个很小的单位，目前已经很少使用。磁感应强度可用磁感线的疏密程度来表示，磁感线的密集度称为磁通密度的地方磁感应强度大，在磁感线疏的地方磁感应强度小。其大小定义为：B=F/Il。图17-3在给定的磁场中，某一点的磁感应强度B的大小和方向都是确定的。所以图17-3的公式并不能简单说明磁感应强度与导体所受的力成正比，和流过导体的电流与导体的长度成反比。例如在不同磁场中，相同长度且流过相同大小电流的导体，它所受的安培力不同，就可以根据以上公式求出相应磁场的磁感应强度，当然，前提是匀强磁场，对非均匀磁场来说，以上公式显然不能使用。上文中提到磁感应强度可用磁感线的疏密程度来表示，即通过磁场中某一点处垂直于B矢量的单位面积上的磁感应线数目（磁感应线密度）等于该点B的数值。很显然，磁场强的地方，B大，磁感应线密磁场弱的地方，B小，磁感应线稀。磁感线若是直线，磁感应强度的方向就是磁感线的指向；曲线分布的磁场，曲线上某点的磁感应强度的方向指的是该点的切线方向。2、磁通量φ磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积A的乘积，称为通过该面积的磁通量φ，即φ=BA或B=φ/A。图17-4通过磁场中某一面积的磁感应线数称为通过该面积的磁通量，简称磁通，符号为φ，单位是Wb（韦伯），它是一个标量。磁通还有另外一个单位“麦克斯韦（Mx）”，1Wb=Mx。从图17-4中我们不难推出，当平面S与磁感线平行时，此时平面S的磁通量为零。在前文有提到，磁感线是闭合的，那么，对于封闭面来说，进入该闭合面的磁感应线一定等于穿出该闭合面的磁感应线，所以对于封闭面而言，其通过的磁通量为零。这其实就是磁场的高斯定理，细讲起来较为复杂，在此就不多作讲解。3、磁导率μ磁导率是一个用来表示磁场媒质磁性的物理量，也就是用来衡量物质导磁能力的物理量，用符号μ表示，单位是H/m（亨/米），其值由煤质的性质所决定。其中H（亨利）是电感的单位，大家可不要忘了哦。真空中的磁导率是一个常数，用μ0表示，即μ0=4π×10-7H/m。其它任一煤质的磁导率与真空的磁导率的比值称为相对磁导率，用μr表示，即μr=μμ0。不同材料的相对磁导率μr相差很大。非铁磁材料如空气、木材、玻璃、铜、铝和绝缘材料等，它们的磁导率可认为等于真空磁导率μ0。而铁磁材料如铁、镍、钴及其合金、硅钢片等的磁导率比非铁磁材料的要高～倍。磁场媒质的磁导率越大，材料的导磁能力就越好，所以磁感线大多数沿铁磁物质流通，只有少部分沿非铁磁物质散播。这就像导电体和非导电体之间，但是导电体和非导电体的导电率之比，数量级可达之大，所以电流一般沿着导体流通。4、磁场强度H磁场中各点磁感应强度的大小与媒质的性质有关，因此使磁场的计算显得比较复杂。为了简化计算，便引入磁场强度这一物理量，它与周围介质无关。磁场强度用符号H表示，单位是A/m（安/米），它也是一个矢量。磁场强度也是表征磁场性质的一个基本物理量，它和磁场的另一个基本物理量磁感应强度B之间存在着某种关系，即H=μB或H=B/μ。另外，B与H之间的关系曲线称为磁化曲线，也成称B-H曲线，如下图17-5所示，它是磁性材料最基本的特征。在此也不多作说明。图17-5学到这里，对于磁场中的一些基本物理量，我相信大家也已有所掌握。这次学习分享的内容虽然是基础，但是理解起来并不是很简单，特别是几个物理量的含义已经它们之间的关系。大家结合曹老师的《电工基础》课程和我的文章，多看几次，那么学起来就会简单很多。（技成培训原创，作者：杨思慧，未经授权不得转载，违者必究！）
