观察与思考
三相变压器的内部结构如图5－10－1所示，主要由三相绕组和铁心组成。仔细观察可以发现，铁心不是整块金属，而是由许多薄的硅钢片叠压而成的。你知道这是为什么吗？
变压器的铁心采用许多薄的硅钢片叠压而成，主要目的是为了减小涡流损耗。那么什么是涡流？涡流有哪些利和不利的方面？怎样减小涡流损耗？本次模块将介绍涡流、磁屏蔽及相关知识。
图5－10－1 三相变压器内部结构
一、涡流
将导线绕在金属块上，当变化的电流（交流电）通过导线时，穿过金属块的磁通发生变化，金属块中产生的闭合涡旋状感应电流，这种感应电流称为涡流，如图5－10－2所示。
由于整块金属的电阻很小，所以，涡流很大，这就不可避免地会使铁心发热，温度升高，引起材料绝缘性能下降，甚至破坏绝缘造成事故。贴心发热，还使一部分电能转换成热能白白浪费，这种电能损失称为涡流损耗。
在电机、电器的铁心中，要想完全消灭涡流是不可能的，但可以采取有效措施尽可能地减小涡流。为了减小涡流损失，电机和变压器的铁心通常采用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成。这样涡流就被限制在狭窄的薄片之内，回路的电阻很大，涡流大为减弱，从而使涡流损失大大降低如图5－10－3所示。
图5－10－2 金属块中的涡流
图5－10－3 硅钢片中的涡流
职业相关知识：
涡流在很多情况下是有害的，但在一些特殊的场合，它也可以被利用。在冶金工业上，利用涡流的热效应，制成高频感应炉来治炼金属。高频感应炉是在坩埚的外缘绕有线圈，并把线圈接到高频交变电压上。如图5－10－4所示。
铁心采用硅钢片是因为这种钢比普通钢的电阻率大，可以进一步减小涡流损失。硅钢片的涡流损失只是普通钢片的1／5 1／4。
图5－10－4 高频感应炉
二、磁屏蔽
在电子技术中，如中周变压器等许多地方要利用互感。但是，有些地方必须避免发生互感，防止出现干扰和自激。例如，仪器中的变压器或其他线圈产生的漏磁通，可能影响某些器件的正常工作，如破坏示波器或显像管中的电子的聚焦。为此，必须将这些器件屏蔽起来，使其免受外界磁场的影响，这种措施称为磁屏蔽。磁屏蔽是将一些器件屏蔽起来，使其免受外界磁场的影响的措施。
最常用的屏蔽措施：就是利用软磁性材料制成屏蔽罩，将需要屏蔽的器件放在罩内。由于铁磁性材料的磁导率比空气的磁导率大几千倍，因此铁壁的磁阻比空气的磁阻小很多，外磁场的磁通沿磁阻小的铁壁中通过，而进入屏蔽罩内的磁通很少，从而起到磁屏蔽的作用，如图5－10－5所示。为了更好地达到磁屏蔽的目的，常采用多层铁壳屏蔽的方法，把漏进罩内的磁通一次一次地屏蔽掉。
图5－10－5 磁屏蔽罩
对高频变化的磁场，常常采用铜或铝等导电性能良好的金属制成屏蔽罩，交变的磁场在金属屏蔽罩上产生很大的涡流，利用涡流的去磁作用来达到磁屏蔽的目的。
在装配器件时，应将相邻两线圈垂直放置，这是线圈1所产生的磁通不穿过线圈2，如图5－10－6（a）所示；而线圈2所产生的磁通通过线圈1时，线圈1的上部和下部磁通方向相反，如图5－10－6（b）所示，由此产生的互感电动势刚好互相抵消，从而起到了消除互感的作用。
图5－10－6 垂直放置的线圈可以减小互感
应知应会要点归纳
一、磁的基本概念
1．磁体
某些物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性。具有磁性的物体叫磁体。
2．磁极
磁铁两端磁性最强的区域叫磁极。任何磁铁都有两个磁极，一个叫南极，用S表示；一个叫北极，用N表示。
3．磁场与磁感线
利用磁感线可以形象地描绘磁场，即在磁场中画出一系列曲线，曲线上任意一点的切线方向就是该点的磁场方向。
二、电流的磁效应
1．载流导体周围存在着磁场
磁场方向可用右手螺旋定则判断：右手握住导线并把拇指伸开，用拇指指向电流方向，那么四指环绕的方向就是磁场方向。
2．通电螺线管的磁场方向
判断方法：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指方向跟电流的方向一致，那么大拇指所指的方向就是通电螺线管内部磁感线的方向，也就是说，大拇指指向通电螺线管的N极。
三、磁场的基本物理量
1）磁通。通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁感线的总数，叫做通过该面积的磁通量，简称磁通，用字母（表示）
2）磁感应强度是定量描述磁场中各点磁场的强弱和方向的物理量。与磁场方向垂直的单位面积上的磁通，叫做磁感应强度，也称为磁通密度，用字母B表示。
磁感应强度与磁通的关系：
3）磁导率就是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，用字母μ表示，单位是亨［利］／每米，用符号H／m表示。不同的物质有不同的磁导率μ。任一物质的磁导率μ与真空磁导率μ0比值，用μr表示。铁磁性物质的μr远远大于1。
4）磁场强度。磁场中某点的磁场强度等于该点的磁感应强度B与媒介质的磁导率μ的比值，用字母H表示，单位是安每米，用符号A／m表示。即H＝
四、磁场对通电导体的作用
把通电直导体在磁场中所受的作用力称为电磁力，也称安培力。
1）电磁力的方向可以用左手定则判断：伸出右手，让大拇指与四指在同一平面，大拇指和四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，大拇指指向导体运动方向，那么，四指所指的方向，就是感应电流的方向。
2）电磁力大小。当导体和磁感应线方向成α角度时，电磁力的大小为
F＝BIlsinα
五、电磁感应现象
1．电能够产生磁，反过来磁也能够产生电。当闭合回路中的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时，闭合回路中就有电流产生，我们把这种利用磁场磁场产生电流的现象称为电磁感应现象。
2．导线作切割磁感线运动时产生的感应电流的方向，可以用右手定则判断。判断方法：伸出右手，让大拇指与四指在同一平面，大拇指和四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，大拇指指向导体运动方向，那么，四指所指的方向，就是感应电流的方向。
六、电感与电感器
1．自感现象。由于线圈本身的电流变化而产生的电磁感应现象，称为自感现象。在自感现象中产生的电动势，叫做自感电动势。
2．自感系数与电感。空心线圈的电感是一个常数，电感的大小决定于线圈的尺寸、几何形状，匝数和媒介质的磁导率等，与通电电流大小无关。铁心线圈的电感是非线性的。
3．电感器有两个主要参数：电感与额定电流。
七、互感
1．互感现象。由于一个线圈电流的变化，导致另一个线圈产生感应电动势的现象称为互感现象。在互感现象中产生的电动势称为互感电动势。
2．互感系数M由两个线圈的几何形状、尺寸、匝数、它们之间的相对位置以及媒介质的磁带率决定，与线圈中电流大小无关。
3．同名端。两个耦合线圈，当电流变化所产生的自感电动势与互感电动势的极性始终保持一致的端点称为同名端，反之称为异名端。如果不知道线圈绕向，则可以用实验的方法测定出同名端。
复习与考工模拟
一、是非题
1．磁感线总是始于磁体的N极，终止于磁体的S极。（ ）
2．当通过线圈的电流发生变化时，线圈中就会产生自感电动势。（ ）
3．有电流必有磁场，有磁场必有电流。（ ）
4．通电的直导线周围存在着磁场，磁场方向可用右手螺旋定则来判断。（ ）
5．磁导率大的物质，其导磁性能好。（ ）
6．为减小磁滞和涡流损耗，变压器的铁心通常采用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠装而成。（ ）
7．硬磁材料的特点是磁导率很大，很容易被磁化，磁化后不易退磁。（ ）
8．通电后导体在磁场中会受到电磁力的作用，电磁力的方向可用右手定则来判定。（ ）
9．闭合回路中的部分导体在磁场中作切割磁感线运动时，回路中会产生感应电流，感应电流的方向可用右手定则判断。（ ）
10．通常用万用表的电阻挡“R×1”档，测量电感器的直流电阻。（ ）
二、选择题
1．磁感线上任一点的（ ）方向与该点的磁场方向一致。
A．曲线 B．切线 C．直线 D．S极
图5－复习－1
2．如图5－复习－1所示电路中，小磁针N极将（ ）。
A．向外偏转B．向里偏转C．不偏转D．偏转方向不定
3．制造防磁手表的表壳应采用（ ）。
A．顺磁材料B．反磁材料C．铁磁材料D．以上都可以
4．通电线圈插入铁心后，它的磁场将（ ）。
A．增强B．减弱C．不变D．不确定
5．通电导体在磁场中所受电磁力的方向可用（ ）判定。
A．右手定则B．右手螺旋定则C．左手定则D．愣次定律
6．载流导体在磁场中所受电磁力最大时，它和磁感线的夹角是（ ）。
A．0° B．45° C．90° D．120°
7．当一段导体切割磁感线运动时，下面说法正确的是（ ）。
A．一定有感应电流 B．有感应磁场
C．会产生感应电动势 D．有感应磁场阻碍导线运动
8．铁、钴、镍及其合金的相对磁导率是（ ）。
A．略小于1 B．略大于1 C．等于1 D．远大于1
9．空心线圈中的自感系数与（ ）无关。
A．线圈的尺寸 B．几何形状 C．线圈匝数 D．电流
10．下面说法正确的是（ ）
A．两个互感线圈的同名端与线圈中的电流大小有关
B．两个互感线圈的同名端与线圈中的电流方向有关
C．两个互感线圈的同名端与线圈中的电流绕向有关
D．两个互感线圈的同名端与线圈中的电流绕向无关
三、分析与计算
1．已知直导线在磁场中的有效长度为20cm，置于磁感应强度B＝1T的匀强磁场中，并与磁场方向成30°夹角，若导线中通入10A电流，试求该导线所受的磁场力有多大？
图5－复习－2
2．已知匀强磁场的磁感应强度是B＝0．8T，磁感线垂直穿过铁心，铁心的横截面积为20cm2，求通过铁心横截面的磁通。
四、实践与应用题
1．小明有一把带磁性的螺丝刀。使用一段时间后，发现磁性明显减弱。①请分析螺丝刀磁性减弱的原因。②怎样能使螺丝刀恢复先前的磁性。
2．在进行电子产品装配时。通常会将两个相邻的线圈互相垂直放置，你知道这是为什么吗？
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