第一篇 基础知识

第1章 电工基础知识

1.1 直流电与电磁的基础知识

1.什么叫电路？电路一般由哪几部分组成？

电路是电流经过的路径。电路一般由电源、负载及中间环节（连接导线、控制和保护器件等）三个基本部分组成，以实现电能的传输、分配和转换。

电源是提供电能的装置，它把其他形式的能量转换成电能。例如，电池把化学能转换成电能，发电机把机械能转换成电能等。电源所提供的电流分为直流电和交流电两种。电流的大小和方向不随时间变化的称为直流电（如电池、直流发电机提供的）；电流的大小和方向随时间变化的称为交流电（如交流发电机提供的）。直流电源的电路称为直流电路，交流电源的电路称为交流电路。

负载即用电设备，如电灯、电炉、电动机等都是电路中的负载，它们的作用是把电能转换成光、热和机械能等。

中间环节是连接和控制电源与负载，以及保护其安全等的重要组成部分。连接导线是把电源与负载连接起来并输送电能的导体。为了控制电能和保护设备，要在电路中安装开关、熔断器等控制保护器件。

电源、负载及各种不同的中间环节共同构成一个完整的电路。

2.什么叫电流？

电流就是电荷的有规则移动。在金属导体中，电流是自由电子在电场力作用下形成的；在某些液体或气体中，电流是带正、负电荷的离子在电场力的作用下向相反方向移动形成的。

在导电物质中，形成电流的运动电荷有正也有负，规定正电荷移动的方向为电流的方向。在金属导体中，电子运动的反方向才是电流的实际方向。

对于直流电，电流在数值上等于单位时间内通过导体橫截面的电荷量，用符号I表示，即

式中，Q为电量，单位为库仑（C）；t为时间，单位为秒（s）；I为电流，单位为安培（A），简称安。

常用的电流单位还有毫安（mA）、微安（μA）和千安（kA）等，它们之间的换算关系是

1A=1 000mA

1mA=1 000μA

1kA=1 000A

3.电流的方向或正负是如何规定的？

电流是有大小和方向的物理量。

习惯上规定正电荷运动的方向或负电荷运动的相反方向为电流的方向（实际方向）。

当电路比较复杂时，某段电路中电流的实际方向难以确定，此时可任意选定某一方向作为电流的参考方向，然后列方程求解，当解出的电流为正值时，就认为电流的实际方向与假定的参考方向相同。反之，当电流为负值时，则电流的实际方向与假定的参考方向相反。这样，在选定了参考方向的情况下，就可以用一个正数或负数表示电流的大小和方向了。

4.什么叫电压？

电压是电场或电路中两点的电位差，其数值等于单位正电荷在电场力的作用下，从一点移动到另一点所做的功。如果电场力把正电荷Q从a点移动到b点所做的功为Wab，则电场中a点到b点的电压为

电压的单位是伏特，简称伏，用符号V表示。在实际应用中，常用的电压单位还有毫伏（mV）、微伏（μV）和千伏（kV），它们之间的换算关系是

1V=1 000mV

1mV=1 000μV

1kV=1 000V

5.电压的方向或正负是如何规定的？

如果单位正电荷从a点移动到b点电场力做了负功，则在单位正电荷从b点移到a点这一过程中必是外力克服电场力做了功，这两部分功差一个负号，所以b点到a的电压为

因此，对于两点间的电压，必须分清其起点和终点，因为它有正、负之分。

电压的方向规定为由高电位端指向低电位端，即为电位降低的方向。在电路中，一般都选择一个参考方向，当电压的实际方向与参考方向一致，则为正值；当电压的实际方向与参考方向相反，则为负值。

6.什么叫电位？

电场中某点的电位是指电场力把单位电荷从该点移动到参考点所做的功。在电场中任选一点o作为参考点，电场力把正电荷Q从某点a移到参考点o所做的功为Wao，则a点的电位为

从式（1-4）可知，电场中某点的电位，就等于该点到参考点之间的电压，即

ϕa=Uao

实际上，电位就是电压，是对参考点的电压。它也有正、负之分，其单位也是伏特。参考点的电位为零，在电工技术中通常选大地或电气设备的外壳为参考点。

7.电压与电位有哪些关系？

电压与电位有以下关系。

（1）电路中任意两点间的电压等于这两点之间的电位差，即

因此，电压又称电位差。

（2）电压的实际方向就是电位的降低方向。若ϕa＞ϕb，则Uab＞0；若ϕa＜ϕb，则Uab＜0。

（3）电位与参考点有关，而电压与参考点无关。

8.电路中某两点的电位很高，那么这两点之间的电压是否也很高？

因为电路中任意两点之间的电压等于这两点之间的电位差，如果这两点的电位很高，但它们之间的差值不是很大，那么这两点之间的电压就不会很高。

9.什么叫电动势？

电源能给电路提供持续不断的电流，而由于电流是由电位差（电压）引起的，因此可以知道电源两极之间存在着电位差。

对于不同的电源，产生电位差的原因是不同的。但是它们有一个共同点，就是能把电源内部的正、负电荷分别推向电源的两极，使得一个极带正电荷，另一个极带负电荷，从而使两极间形成电场，并产生一定的电位差。电源内部的这种能推动电荷移动的作用力称为电源力。

电源力将单位正电荷从电源负极移到正极所做的功，称为电源的电动势，简称电势，用符号E来表示。如果电源力移动电荷Q所做的功为We，则

电动势的单位也是伏特（V）。电动势的方向规定为在电源内部从负极（低电位点）指向正极（高电位点），习惯上选电动势的参考方向为其实际方向。

10.电动势与电压有何区别？

电动势是电源力把单位电荷从电源的负极移动到正极所做的功；而电压是电场力把单位正电荷从电源的正极移动到负极所做的功。

电动势的方向为从电源内部的低电位指向高电位，即电位升高的方向；而电压存在于电源两端及外部，其方向为从高电位指向低电位，即电位降低的方向。

11.什么叫电阻？

电流通过导体时所发生的阻力作用，叫做导体的电阻。把不同材料的金属导体分别接到同一电源上时，金属导体中通过电流的大小是不同的。例如，给两根长短、粗细相同的棒加上电压，其中一根为铜棒，一根为铝棒，则两根棒中流过的电流将相差很大。这是因为不同材料的金属导体对电流具有不同的阻力。导体对电流的电阻作用大，则它的导电能力就差；导体对电流的电阻作用小，它的导电能力就强。

电阻用R表示，它的单位是欧姆，简称欧，用符号Ω表示。除欧姆外，常用的电阻单位还有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ），它们之间的换算关系是

1kΩ=1 000Ω

1MΩ=1 000kΩ=106Ω

12.什么叫电阻率？

实验证明，在一定温度下导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的截面积成反比，并与导体的材料性质有关。对于长度为L，截面积为S的导体，其电阻可用下式表示。

式中，ρ是与导体性质有关的物理量，称电阻率或电阻系数。电阻率通常是指在20℃时，长1m，横截面面积是1mm2的某种材料的电阻值。当L、S、R的单位分别是m，m2，Ω时，ρ的单位是Ω·m。

几种常用材料在温度为20℃时的电阻率如表1-1所示。银、铜、铝的电阻率较小，但常用铜、铝作为导电材料，用银做导电材料则成本太高。

13.什么叫电阻温度系数？

导体电阻的大小，除了与其本身的长度、截面、材料有关外，还与其他因素有关。温度就是影响因素之一。实验发现，导体的温度发生变化时，它的电阻也随之变化。一般的金属材料的导体，随着温度升高，其电阻也增加。

把温度升高 1℃时，电阻所产生的变动值与原电阻的比值，称为电阻温度变化系数，用α表示，单位为1/℃。

当温度为t1时，导体的电阻为R1；当温度为t2时，导体的电阻为R2，R2可由下列求出。

几种常用材料的温度变化系数值如表1-1所示。

14.什么叫电导？

电阻的倒数叫做电阻元件的电导，用符号G表示，其数学表达式为

电导的单位为西门子，简称西，用S表示。

电阻率的倒数称为电导率，用γ表示。电导率也叫电导系数，是衡量材料导电性能好与差的一个物理量，其数值大小用公式表达为

电导率的单位为1/Ω·m。

15.什么叫欧姆定律？

欧姆定律是研究电流、电压、电阻及电动势等物理量之间的相互关系的定律。欧姆定律分为部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律两种。

（1）部分电路欧姆定律

部分电路欧姆定律主要研究不含电源的电路中电流、电压及电阻三者之间的关系。

图1-1是一段电阻电路，它不含电源。实验表明，通过这段无源电阻电路的电流I与加在这段电路的电阻两端的电压U成正比，而与这段电路的电阻R成反比。这就是一段无源电路（部分电路）的欧姆定律，用公式表示为

式中，I为电流（A）；U为电压（V）；R为电阻（Ω）。

根据式（1-11），已知电流和电阻时，就可以求出电压为

而当已知电压和电流时，就可求出电阻

部分电路欧姆定律是电工中最基本的定律之一，是分析和计算电路的主要依据。

（2）全电路欧姆定律

图1-2 是最简单的全电路，它是由电源E、负载电阻 R组成的。电源内部也存在电阻，称为内电阻，用r0表示。为了便于分析，将r0画在电源外边。电流从电源正极流出，经过负载电阻R及内电阻r0流回电源负极。实验表明，流过电路的电流I的大小与电源的电动势E成正比，而与回路的电阻（R+r0）成反比。这就是全电路欧姆定律，其数学表达式为

在图1-2中，A、B两点之间的电压U是由电动势E产生的，它既是负载电阻两端的电压，又是电源两端的电压。即

U=IR，或U=E-Ir0

可见，随着电流I的增大，电源的内电阻压降Ir0也增大。因此，电源的端电压U是随着电流I的增大而减小的。

在电路分析中，如果没有特别指出电源的内电阻时，则表示电源的内电阻忽略不计。

16.什么叫电功率？

电流通过负载时会把电能转换成其他能量，如通过电灯变成光和热，通过电动机转换成机械能等。在能量转换过程中，电流做了功。电流在单位时间内所做的功叫做电功率，用符号P表示。如果电流I在时间t内所做的功为W，则

由式（1-2）和式（1-1）可知，W=UQ=UIt，将W的值代入式（1-15），可得

把式（1-2）代入式（1-16），得

把式（1-11）代入式（1-16）得

电功率的大小等于电压与电流的乘积，电功率的单位为瓦特，简称瓦，用W表示。电功率的其他常用单位还有千瓦（kW）、兆瓦（MW）及毫瓦（mW）等，它们之间的换算关系为

1kW=103 W

1MW=106W

1mW=10-3W

17.什么叫电能？

电流通过用电设备时，如果要把电源的电能转换成其他形式的能量，则电流需要做功。这个能量是电源输出的能量，也是负载消耗的能量。电流所做的功叫做电功，也叫电能，用W表示。如果电功率的单位为瓦，时间的单位为秒，则电能的单位为焦耳（J）。用焦耳（J）表示电能的单位太小，在实际工作中常用千瓦小时（kW·h）作为电能的单位，也叫“度”。1度电就是1kW的电功率用1h（时）所消耗的电能。

18.电路中的支路、结点、回路是什么意思？

（1）电路中的每条包含电源或负载的分支就叫支路。如图1-3所示，R1和E1构成一条支路；R3构成一条支路，R2和E2构成另外一条支路。

（2）电路中三条或三条以上支路的交汇点叫做结点。如图1-4中的A,B,C,D四个点就是结点。

（3）电路中任一闭合路径叫做回路。一个回路可能只包含一条支路，也可能包含几条支路。如图1-3中的A-R3-B-E1-R1-A和A-R2-E2-B-E1-R1-A就是回路。

19.基尔霍夫定律是解决什么问题的定律？

基尔霍夫定律是用来解决复杂直流电路的电流、电压问题的基本定律，它包括第一、第二两个定律。第一定律称为结点电流定律，第二定律称为回路电压定律。

20.基尔霍夫第一定律的内容是什么？

基尔霍夫第一定律也称结点电流定律，它是确定流过同一结点上的各支路电流之间关系的定律。在直流电路中，任意时刻流入任意一个结点的电流等于流出该结点的电流，其数学表达式为

式中，I入为流入电流；I出为流出电流。

如果规定流入结点的电流为正，流出结点的电流为负，那么流过任一结点的电流的代数和等于零，则基尔霍夫第一定律的另一种表达形式为

式中，Ii包括所有流入和流出的电流。

图1-5 表示有四个电流交汇的结点，根据图中标出的电流方向及结点电流定律，可列出电流方程为

I1-I2-I3-I4=0

21.应用结点电流定律时应注意什么？

在应用结点电流定律列任意一个结点的电流方程时，首先要确定电流的方向，对已知电流，按实际电流方向标定；对未知电流的方向可以任意标定。然后列出电流方程进行计算，再根据计算结果确定未知电流的方向。若计算结果为正值时，说明未知电流的方向与标定的电流方向相同；若计算结果为负值时，说明未知电流方向与标定的电流方向相反。

例如，在图1-5中已知I1=20A，I2=-15A，I3=-8A，求I4=？因为不知道I4的大小和方向，所以首先假定各个电流流经结点的方向如图1-5所示。

根据结点电流定律，得出

I4=I1-I2-I3=20A-15A-8A=-3A

所以I4的大小为3A，I4的实际方向与标定方向相反，即I4应是流入结点的电流。

22.为什么流入、流出电路中任一闭合面的电流相等？

基尔霍夫第一定律虽然是针对电路中的结点而言的，但根据电流的连续性，它也适用于电路中任一闭合面，即流过电路中任一闭合面的各电流的代数和等于零，所以流入、流出闭合面的电流一定相等，如图1-6所示。

电路中某一部分被闭合面S包围，则流入此闭合面的电流I1必等于流出此曲面的电流I2，即I1=I2。

23.为什么一个电路中只有一点接地，而且接地线中电流为零？

根据基尔霍夫第一定律，一个电路只有一处用导线和地相接，这根与地相接的导线中是没有电流的。如在图1-7中，O点接地，取图中虚线所示的闭合面，则接地导线中的电流I=0。

24.基尔霍夫第二定律的内容是什么？

基尔霍夫第二定律是描述电路回路中各部分电压之间的相互关系的定律，又称回路电压定律。

回路电压定律的具体内容为：在任一闭合回路中各段电压的代数和等于零，其数学表达式为

计算电压时，先要确定回路的绕行方向。回路方向可任意选择，一般选电动势的正方向为回路方向。当支路电流方向与回路方向一致时，电压为正，反之为负。如图1-8所示，选虚线方向为回路方向。则在图1-8中的各段电压为

根据回路电压定律列出回路电压方程为

Uab+Ubc+Ucd+Ude+Uea=0

即

I3R3+E2-I2R2+I1R1-E1=0

将电动势移到等号右端得

I3R3-I2R2+I1R1=E1-E2

由此推出

式（1-22）是回路电压定律的另一种表达形式，即在电路的任何闭合回路中，其各个电阻上电压的代数和等于各个电动势的代数和。

25.应用回路电压定律时应注意什么？

应用回路电压定律时要注意各个电压和电动势的正、负方向。

首先任意选定回路的绕行方向和各支路电流的参考方向，然后判断电动势与电压的正负。当电动势的实际方向与回路的绕行方向一致时，该电动势取为正，反之为负；当通过电阻的电流方向与回路绕行方向一致时，该电阻上的电压取为正，反之为负。

26.电路有哪几种运行状态？

根据电流在电路中的流通情况，电路有以下几种运行状态。

（1）电源有载工作

将图1-9中的开关合上，接通电源和负载，电路中有电流I通过，这就是电源有载工作状态。

（2）电源开路

在图1-9的电路中，当开关断开时，电源处于开路（空载）状态。开路时外电路的电阻对电源来说相当于无穷大，因此电路中的电流为零。这时电源的端电压（称开路电压或空载电压U0）等于电源电动势，电源不输出电能。

（3）电源短路

在如图1-9所示的电路中，当电源的两端不经过任何电器而直接连在一起时，则电源处于短路状态。电源短路时，外电路的电阻相当于为零，电流不通过负载。因为在通过电流的回路中仅有很小的电源内阻R0，所以这时电流很大，此电流称为短路电流。短路电流可能会使电源损伤或毁坏。

27.电阻有哪些连接方式？

在电路中，电阻之间的连接方式有三种，一种是将若干个电阻首、尾依次连接起来，使电流只有一条通路，这种连接方式叫做电阻的串联，如图1-10所示。

另一种是将几个电阻的首端和尾端分别连接在两个结点上，这种连接方式叫做电阻的并联，如图1-11所示。

第三种情况是在一个电路中，既有电阻的串联，又有电阻的并联，以这种形式连接的电路称为电阻的混联电路，如图1-12所示。

28.串联电阻电路有哪些特点？

串联电阻电路有以下几个特点。

（1）在串联电阻电路中，流过每个电阻的电流都相等，即

式中，下标1，2，3，…，n分别代表第1，2，3，…，n个电阻。

（2）电路两端的总电压等于各电阻两端的电压之和，即

（3）串联电阻电路的等效电阻等于各串联电阻之和，即

（4）在串联电阻电路中，各电阻上的电压与各电阻值成正比，即

式中，i分别为1，2，3，…，n。

29.电阻并联电路有哪些特点？

电阻并联电路有以下几个特点。

（1）电阻并联电路中各电阻两端的电压相等，而且等于电路两端的电压，即

（2）电阻并联电路中的总电流I等于各电阻中的电流Ii之和，即

（3）电阻并联电路的等效电阻R的倒数等于各并联电阻Ri的倒数之和，即

（4）在电阻并联电路中，各支路电流Ii与支路的电阻Ri成反比，即

式中，i分别为1，2，3，…，n。

30.如何计算电阻混联电路的电流、电压？

电路中既有电阻的串联，又有电阻的并联时，这样的电路称为电阻的混联电路，如图1-12所示。

在计算这种电路的电流、电压时，可以先求出并联电路部分R1与R2的等效电阻R，然后再把R与串联电路部分的电阻R3串联起来，求出总的等效电阻、总电流，再求出各部分的电压、电流等。

31.什么叫焦耳定律？

电流通过导体时使导体发热的现象，称为电流的热效应，电流通过导体产生的热量与电流的平方、导体的电阻及通电的时间成正比，其关系表达式为

式中，Q为热量（J）；I为电流（A）；R为电阻（Ω）；t为时间（s）。式（1-31）就称为焦耳定律。

32.阻值为40Ω，额定功率为2.5W的电阻，允许的最大电压和最大电流是多少？

根据功率与电压和电阻的关系式（1-1 8）有 P=U2/R，由此求得最大电压。

根据功率与电压和电流的关系式（1-16）得出最大电流为

I=P/U=2.5W/10V=0.25A

33.什么叫电容？

电容是电容器和电容量的简称。

将两块金属导体的中间隔以绝缘介质（如云母、电解质等），就形成了一个电容器。电容器的基本特性就是能存放电荷。如果在两极板上加上直流电压，电源负极的自由电子就移动到B极板上，使B极板上带上负电荷，而A极板上带上等量的正电荷，如图1-13所示。

电容器存放电荷的能力，称为电容量。实验证明，电容器极板存放的电量Q与两极板间的电压U的比值是一个常数，这个常数就叫电容量，用符号C表示，即

当电量Q的单位为库仑（C），电压的单位为伏特（V）时，电容量的单位为法拉（F）。在实际应用中，法拉这一单位太大，常用较小的微法（μF）、皮法（pF）。它们之间的关系是

1μF=10-6F

1pF=10-6μF=10-12F

34.电容有哪几种连接方式？各有何特点？

在生产实践中，将若干个电容器适当连接起来，可以适应电路或电器的要求。电容有以下几种连接方式。

（1）电容器的串联

把若干个电容器首尾相连的连接方式，叫做电容器的串联，如图1-14所示。

串联电容器有以下几个特点。

① 每个电容器上所带的电量都相等，并等于电容串联后的等效电容上所带的电量，即

式中，脚标1，2，3，…，n分别代表第1，2，3，…，n个电容器。

② 总电压等于各个电容器两端的电压之和，即

③ 串联电容器的等效电容量的倒数，等于各个电容器的电容量的倒数之和，即

④ 每个电容器两端的电压为

式中，脚标i分别代表第1，2，3，…，n个电容器。

串联电容器的总的特点是串联电容器的等效电容量总是小于其中任意一个电容器的电容量，而且串联电容器越多，总的等效电容量越小，它承受的电压越高。

（2）电容器的并联

把若干个电容器在相同的两点之间连接起来，这种连接方式叫做电容器的并联，如图1-15所示。

并联电容器有以下几个特点。

① 各电容器两端的电压相同，并等于外加电压，即

② 并联后的等效电容量等于各个电容量之和，即

③ 并联电容器的等效电容所带电量等于各个电容器的电量之和，即

并联电容器越多，总的等效电容量越大，总的等效电量也越大。

（3）电容器的混联

既有串联又有并联的电容器连接方式，叫做电容器的混联，如图1-16所示。

计算混联电容器电路的总电容量时，应首先把电容器的并联部分C2、C3折算成等效电容C，再把C1与C串联起来分析。

35.电容器有哪些种类？

电容器的种类很多，按结构分有固定电容器、可变电容器和半可变电容器。按介质材料分有空气电容器、纸制电容器、云母电容器、陶瓷电容器、电解电容器等。

36.电容器的主要性能指标有哪些？

电容器的主要性能指标有标称容量、允许误差、额定工作电压及绝缘电阻等。

电容器上标明的电容值称为标称容量。标称容量并不是准确值，它与实际容量有一定差额，但这一差额在国家标准规定的允许误差范围之内。

电容器的允许误差，按精度分为±1%（00级）、±2%（0级）、±5%（Ⅰ级）、±10%（Ⅱ级）及±20%（Ⅲ级）五等。

电容器的额定工作电压是指电容器长时间工作而不引起介质电性质破坏的直流电压值，一般标注在电容器的外壳上。

电容器介质的绝缘电阻的大小，反映了介质绝缘性能的好坏。电容器的绝缘电阻越小，漏电流越大，绝缘性能越差。当电容器温度升高或受潮时，绝缘电阻值会下降。

37.电容器的充、放电的特点是什么？

当电容器与电阻串联时，接通直流电源后，电源电压会通过电阻向电容器充电，电容器两极板间的电压会逐渐升高到与电动势相等，充电电流则不断减小，并衰减到零。

电容器充电后，如果断开电源，此时电容器与电阻串联成闭合电路，电容器开始放电，电容器的电压衰减到零，放电电流等于零。

电容器充、放电过程有以下特点。

（1）电容器是一种储能器件。

（2）电容器充、放电的快慢与电路中电阻R与电容C的乘积RC有关。

（3）电容器在直流电路中起到开路作用，即相当于把直流电源断开。

如果电容器接通交流电源，则与直流不同，电路中将出现连续的交流电流，该电流是由于电容器反复充、放电形成的。

38.磁力线的特点是什么？

用细铁屑显示磁场中各点的磁场方向的连线称为磁力线。其特点如下。

（1）磁场的强弱可用磁力线的疏密来表示。

（2）在磁铁外部，磁力线从N极指向S极。磁铁内部的磁力线从S极指向N极。

（3）磁力线不会互相交叉。

39.什么叫电流的磁效应？

通电导线的周围会形成磁场，这种现象就叫做电流的磁效应。磁场的强弱取决于电流的大小，磁场的方向取决于电流的方向。

40.如何判断由电流产生的磁场方向？

用右手螺旋法则可以判断电流产生的磁场方向。

判断直线电流产生的磁场方向时，先用右手四指握住导线，使大拇指方向与导线电流方向一致，则其余四指弯曲的方向就是磁力线的环绕方向。

判断环形电流产生的磁场方向时，用右手握住螺旋线圈，使弯曲的四指指向线圈电流的方向，则大拇指所指方向即为线圈的磁场方向。

41.什么叫磁感应强度？

磁感应强度是表示磁场中各点磁场强弱和方向的物理量。在磁场中，垂直于磁场方向的通电导体受到的磁场作用力与电流强度和导体长度乘积的比值，叫做通电导体所在处的磁感应强度，其表达式为

B=F/(IL)

式中，F为通电导体受到的磁场作用力（N）；I为电流（A）；L为导体长度（m）。

磁感应强度是个矢量，它的方向就是该点的磁场方向。磁感应强度B的单位是特斯拉，简称特（T）。

42.什么叫磁通？

磁通是磁感应强度与垂直于磁场方向的截面面积的乘积，用符号Φ表示，其表达式为

Φ=BS

式中，B为磁感应强度（T）；S为与磁力线方向垂直的截面面积（m2）。Φ的单位是韦伯（Wb），简称韦。该式只适用于均匀磁场。

43.什么叫磁导率？

磁导率是衡量物质导磁性能的一个物理量，又称磁路材料的导磁系数，用符号μ表示。磁导率的大小等于磁感应强度B与磁场强度H之比，其数学表达式为

μ=B/H

式中，B为磁感应强度（T）；H为磁场强度（A/m）；μ的单位是亨利/米（H/m）。μ与导磁材料有关，μ越大，材料的导磁性能越好。

44.什么叫磁场强度？

磁场强度是表示磁场强弱与方向的一个物理量，它是磁场中某点的磁感应强度B与媒介质的磁导率μ的比值，用H表示，即

H=B/μ

磁场强度是一个矢量，它的方向与该点磁感应强度方向一致。它的单位是安/米（A/m）。

45.什么叫磁路？

在电机、变压器等电器设备中，是利用电流的磁效应来产生磁场的。通常把铁磁材料做成各种形状的铁芯，使磁力线形成各自需要的闭合路径。磁力线通过的闭合路径就叫做磁路。

46.什么叫磁路欧姆定律？

当线圈中的电流为I，匝数为N，铁芯的截面积为S，磁路的长度为L时，实验表明，其线圈中的磁场强度H与线圈电流I和匝数N的乘积成正比，与磁路的长度L成反比，即

H=NI/L

而穿过铁芯横截面积A的磁通为

Φ=BS

而

B=μH=μNI/L

所以

Φ=μNIS/L=NI/(L/μS)

令

Rm=L/(μS)

则有

Φ=NI/Rm

上式就称为磁路欧姆定律，式中的NI叫做磁通势（磁动势），简称磁势。Rm是磁路中的磁阻。

47.磁路与电路有哪些对应关系？

磁路与电路在形式上有很多相似的对应关系，其对照如表1-2所示。

48.什么叫电磁力？

电磁力是通电导体在外磁场中受到的力。

49.通电直导体在磁场中受到的电磁力的大小和方向如何确定？

实验证明，磁场越强，导体中的电流越大，且导体越长，导体受到的电磁力就越大，如果导体与磁场方向成α角，则通过导体受力的大小为

式中，F为导体受的力（N）；B为磁感应强度（T）；I为电流（A）；L为通电导体的长度（m）。

磁场对载流导体的作用力的方向与磁场方向、电流方向有关，三者之间的关系可用左手法则来确定。伸开左手，拇指与其余四指垂直，手心对着磁场的N极，四指指向电流方向，则拇指所指方向即为磁场对通电导体作用力的方向。

50.什么叫电磁感应现象？

导体在磁场里做相对运动可以产生电流。当闭合电路的部分导体在磁场里做切割磁力线运动或穿过闭合电路内的磁力线发生变化时，闭合电路里就产生感应电流。这种现象就叫做电磁感应现象，由电磁感应产生的电动势就叫感应电动势。

51.导体在磁场中运动产生的感应电动势的方向与大小如何确定？

导体在磁场中运动产生的感应电动势，其方向与磁场方向、导体运动方向有关，三者之间的关系可用右手法则确定。伸开右手放在磁场中，手心对着磁场的N极，拇指与其余四指在同一平面内相互垂直，拇指指向导体的运动方向，则其余四指的指向就是感应电动势的方向。感应电动势的方向和感应电流的方向是一致的。

在磁场中切割磁力线的直导体，其感应电动势的表达式为

e=BLVsinα

式中，B为均匀磁场的磁感应强度（T）；L为导体在磁场中的长度（m）；V为导体切割磁力线的速度（m/s）；α为导体运动方向与磁力线的夹角；e为导体的感应电动势（V）。

52.什么是楞次定律？

楞次定律是说明线圈中感应电动势的方向的定律。

感应电流产生的磁场总是阻止原磁场变化的。当线圈中的磁通增加时，感应电流就产生一个磁场阻止它增加；当线圈中的磁通减小时，感应电流所产生的磁场将阻止它减少。这就是楞次定律，也称电磁感应定律。

53.什么是法拉第定律？

法拉第定律用于说明线圈中感应电动势的大小。线圈中感应电动势的大小与线圈内磁通变化的速度成正比，这就是法拉第定律。

设通过线圈的磁通量为Φ，则单匝线圈中产生的感应电动势的大小为

e=ΔΦ/Δt

对于N匝线圈，其感应电动势为

e=|NΔΦ/Δt|

式中，e为感应电动势（V）；ΔΦ为线圈中磁通的变化量（Wb）；Δt为磁通变化所需时间（s）；N为线圈的匝数。

54.什么叫自感？

当线圈（电感元件）中有电流通过时，在线圈中就会产生磁通Φ，当线圈中的电流发生变化时，磁通也随之变化。磁通变化就会在线圈中产生感应电动势，这种现象就称自感应现象，简称自感。由自感现象产生的电动势称自感电动势。

55.什么叫电感？

当线圈（电感元件）通过电流i时，每匝线圈会产生磁通Φ，整个线圈具有的磁通就叫做自感磁链。设线圈匝数为N，单位电流通过线圈产生的自感磁链称为电感量，简称电感，用L表示，即

L=NΦ/i

式中，Φ为每匝线圈的磁通（Wb）；N为线圈的匝数；I为通过线圈的电流（A）；L为线圈的电感量（H）。电感L是线圈的固有参数。

当线圈（电感元件）中磁通Φ或电流i发生变化时，则在线圈中产生的感应电动势为

e=-NΔΦ/Δt =-LΔi/Δt

因此，自感电动势的大小与线圈电感L，以及线圈中电流的变化率的乘积成正比。电感量L也反映了线圈产生自感电动势的能力；自感电动势的大小会随着电流变化率的变化而变化。

56.什么叫互感？

两个线圈之间的电磁感应叫互感应，简称互感。

当两个线圈靠近时，通过线圈1的电流i产生磁通Φ1，而Φ1的一部分穿过线圈2，形成磁通Φ12，称之为互感磁通。当Φ12变化时，使线圈2上产生感应电动势。将线圈1中的单位电流在线圈2中产生的磁通链定义为线圈1对线圈2的互感系数，简称互感，用字母M表示。

互感M的大小等于一个线圈中通过单位电流时，在另一线圈中产生的互感链。它反映了一个线圈对另一个线圈产生互感链的能力，它的单位为亨利（H），简称亨。互感系数M是互感线圈的固有参数，它取决于两个线圈的匝数、几何尺寸、相互间位置及互感磁路的介质。