西门子数控系统|低压代理|2023

  将小磁针放入通电螺线管的不同位置，发现离螺线管两端较远处小磁针受力不明显，靠近螺线管两端处小磁针受力较明显。说明靠近螺线管两端处磁场较强，远离螺线管两端处磁场较弱。还可看到，在磁场中不同的位置，小磁针的指向不同，对某一固定位置，小磁针平衡时总是指向某一固定方向。磁场不仅有大小，还有方向。为了定性描述磁场，我们根据运动电荷在磁场中受力的性质，引入一个新的物理量—磁感应强度矢量。下面利用运动试探电荷在磁场中受力的实验来定义磁感应强度矢量
1、定义 
    当亥姆霍兹线圈不通电时，不存在磁场，无论电子束（运动电荷）的速度沿速度方向运动，它的轨迹都是一条直线。线圈通电后，建立了稳恒磁场，电子束在磁场中偏转，由此可以确定运动电荷受磁力的大小和方向。大量实验发现
    ⑴一般情况下，运动电荷通过磁场某一点时都受到磁力作用，但沿磁场方向(零力线方向)运动时，运动电荷不受力。
    ⑵当运动电荷垂直磁场方向运动时受力*大，用 表示。且它的大小与成正比， 的方向垂直磁场方向和运动方向组成的平面。
    ⑶*大磁力 与 的比值 对磁场中某一固定位置来说是为一常数，它与电荷无关，只与该点的磁场有关。磁场强处这一常数值大，磁场弱处这一常数值小。可见，比值 的大小可以反映出磁场中某一点处磁场的性质。我们引入磁感应强度矢量来描述磁场的强弱和方向，定义的大小为

    的方向与该点的磁场方向一致，即在该点处小磁针N 极所指的方向。单位：特斯拉（）。的单位还有高斯（），。
2、关于与磁场强度的一点说明
    既然与对应，就应该称为磁场强度，但现在称为磁感应强度，主要是历史原因造成的。在磁学的发展史上现有一种"磁荷"的观点，其中已仿照电场强度定义了一个物理量—磁场强度，这个名称一直沿用至今，只能给出另一个名称—磁感应强度。

1、第一定律 - 电流定律（KCL）
    基尔霍夫第一定律理论基础是电荷守恒定律和电流的稳恒条件。如果在直流电路中的任一节点处取一闭合面，在该节点处不可能有积累电荷，单位时间内流进的电量必等于流出的电量，即流入节点的电流等于流出节点的电流。规定：流出节点的电流为正，流入节点的电流为负。
    对于任意一个节点

上式称为基尔霍夫第一定律，也叫电流定律（KCL）。它表明，汇集于任意一个节点电流的代数和等于零。
    在实际运用中，任意一个节点的电流方程也可以用

来表示。根据KCL ，每一个节点可以列出一个电流方程，但不是所有方程都是独立的。如果电路共有 n 个节点，则只能列出 n -1个独立方程。
2、第二定律 - 电压定律（KVL）
    基尔霍夫第二定律阐明的是电路中任一回路上的电动势和电阻上的电压（电位差）之间的关系。 从回路中任一点出发绕行一周回到出发点，电位不变，电位差为零。在闭合回路绕行一周的过程中，电压有升有降，规定电压降为正，电压升为负，电路各段电压升降的代数和等于零。用数学表达式表示为

这就是基尔霍夫第二定律，也叫电压定律（KVL）。将上式改写为

这是基尔霍夫第二定律的通用表达式。它表明，沿任意闭合回路绕行一周，电动势的代数和等于各个电阻（含电源内阻）上电压降的代数和。规定：若 方向与回路绕行方向一致为正值，若 方向与回路绕行方向为负值。

  1、假设各支路电流正方向及回路的绕行方向。

  2、应用KCL列出节点的电流方程。对于有n个节点的电路，只能选取n-1个节点列方程。

  3、应用KVL列出回路的电压方程。对于有m条支路和n个节点的电路，可列出m-(n-1)个回路的电压方程。一般选择网孔列方程，因为网孔数恰好等于m-(n-1)，所得到的都是独立方程。

  4、解方程求解。若求得的电流,则电流实际方向与假定正方向相同，若,则电流的实际向与假定正方向

上式由英国物理学家焦耳通过实验出来的，称为焦耳定律。由欧姆定律，得

当电流通过导体时，导体内单位体积发出的热功率称为热功率密度，用表示。对于小圆柱体，应有

    因为 ， ，

    由欧姆定律的微分式 ，得

    上式称为焦耳定律的微分形式。它描述了导体内部各点发热情况，表明任一点的热功率密度只与导体的性质和该点的电场有关，而与整个导体的大小、形状无关。它是从稳恒电流条件下推导出来的，但也适用于非稳恒情况。它是电磁理论中的一个重要方程。