西門子控制器6ES7313-5BG04-0AB0

在前一節(jié)課中我們學(xué)習(xí)了電流的磁場及磁場方向與安培右手定則，了解了磁場和電場都是一種特殊的物質(zhì)，是一種人的感覺器官無法看見，也無法觸摸到的。而為了描述磁場的性質(zhì)，這里給大家介紹幾個(gè)描述磁場性質(zhì)基本物理量之一的：磁場強(qiáng)度（磁感應(yīng)強(qiáng)度）。

磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁場強(qiáng)度）

定義：反應(yīng)磁場強(qiáng)弱的物理量稱為磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁通密度），用大寫字母B表示，其定義為：在磁場中，垂直于磁場方向的通電導(dǎo)體受到的磁場作用與電流強(qiáng)度和導(dǎo)體長度乘積的比值，叫做通電直導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

上面的磁感應(yīng)強(qiáng)度公式中：

• F：表示載流導(dǎo)線所受的電磁力，單位：牛頓（N）；

• I：表示導(dǎo)線中通過的電流，單位：安倍（A）；

• L：表示與磁場方向垂直的導(dǎo)線長度，單位：米（m）；

• B：表示導(dǎo)線所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位：特斯拉，簡稱特，以大寫字母“T”表示，或者韋伯/米²（Wb/m²）。

數(shù)量解釋：1特斯拉在數(shù)值上等于長度為1米并與磁場相垂直的導(dǎo)線，通過1安倍電流時(shí)，它所受的電磁力為1牛頓（N）時(shí)的磁場感應(yīng)強(qiáng)度。磁感應(yīng)強(qiáng)度B是個(gè)矢量，其方向就是磁針在磁場中某點(diǎn)靜止時(shí)N極別所指的方向。

若在磁場中的各點(diǎn)處，載流導(dǎo)線所受到的電場力F的大小相等，方向相同，這就表明磁場中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都相同。這樣的磁場稱為均勻磁場，對(duì)均勻磁場可用疏密均勻、方向相同的磁力線表示。

高斯與特斯拉單位換算

在工程計(jì)算中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位常用高斯（CGS制中磁感應(yīng)強(qiáng)度或磁通量的單位），簡稱“高”，常用符號(hào)G或Gs表示。他與國際單位制中的特斯拉（T）的換算關(guān)系為：

• 1 G = 10^-4 T＝0.1 mT

• 1 T = 10000 G

一般磁鐵周圍的磁場，其B約為0.2~0.7特，變壓器鐵芯中的B磁場強(qiáng)度B的最大值可達(dá)0.9~1.8特

實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)電流過導(dǎo)體時(shí)，由于自由電子的碰撞，導(dǎo)體的溫度會(huì)升高。這是因?yàn)閷?dǎo)體吸收的點(diǎn)電能轉(zhuǎn)換成為熱能的緣故。這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。電流通過導(dǎo)體時(shí)所產(chǎn)生的熱量與電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體本身的電阻、以及電流通過的時(shí)間成正比。這一結(jié)論稱為焦耳——楞次定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Q=I2Rt，公式中：

Q：電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量，單位：焦耳（J）；
I：通過導(dǎo)體的電流，單位：安（A）；
R：導(dǎo)體的電阻，單位：歐（Ω）

如果熱量以卡位單位，則Q=I?Rt公式可寫成：Q=0.24I2Rt=0.24Pt，此公式稱為焦耳-楞次定律。其中t的單位為妙，R的單位是歐，I的單位是安，熱量的單位是卡。

電流的熱效應(yīng)在生產(chǎn)上有許多應(yīng)用。電燈是利用電流產(chǎn)生的熱使得燈絲達(dá)到白熾狀態(tài)而發(fā)光，熔斷器是利用電流產(chǎn)生的熱使其熔斷而切斷電源。電流的熱效應(yīng)也是近代工業(yè)中的一種重要加熱方式，如利用電爐煉鋼，電機(jī)通電烘干等。電流的熱效應(yīng)也有它不利的一面，由于構(gòu)成電氣設(shè)備的導(dǎo)線存在電阻，所有電氣設(shè)備在工作時(shí)要發(fā)熱，使溫度升高。如果電流過大，溫度升高多就會(huì)加速絕緣體老化，甚至損壞設(shè)備。為了保證電氣設(shè)備能正常工作，各種設(shè)備都規(guī)定了限額，如額定電流、額定電壓、和額定電功率等。

電器設(shè)備的額定值通常用下標(biāo)“e”表示，如Ie、Ue、Pe等，各種電器設(shè)備的銘牌上都有標(biāo)注他們的數(shù)值