磁场与磁路
磁场与电磁感应
第三章磁场与电磁感应 一、概述：（一）、磁场与磁路1、 磁体和通电导体周围存在着磁场。
磁场具有力和能的特性，描述磁场强与弱以及磁场方向常用磁力线。
磁力线在磁体外部从N 极到S 极，在磁体内部从S 极到N 极形成闭合曲线。
磁力线密集的地方磁场强，磁力线稀疏的地方磁场弱，磁力线上某点切线方向为该点磁场方向。
N 、S 分别为磁体的指北极（简称北极）和指南极（简称南极），同性磁极相斥，异性磁极相吸。
2、 通电直导线的磁力线方向与电流方向之间的关系可用右手螺旋定则Ⅰ来确定；通电螺旋管的磁场方向与电流方向之间的关系可用右手螺旋定则Ⅱ来确定。
3、 描述磁场的主要物理量有：磁通、磁感应强度、磁导率、磁场强度。
4、 了解铁磁材料、磁路、磁路欧姆定律、会计算磁阻。
（二）、电磁感应1、 当导体相对磁场作切割磁力线运动或线圈中磁通发生变化时就会在导体中引起电动势，这种现象称为电磁感受应，由电磁感应产生的电动势称为感受应电动势，由感应电动势引起的电流称为感应电流。
2、 计算感应电动势大小可用法拉第电磁感应定律，判别感应电动势的方向可用楞次定律。
3、 当电路中含有两个或两个以上相互耦合的线圈时，若在某一线圈中通以交变电流，则该电流所产生的交变磁通会在其他线圈中产生感应电动势，这种现象称为互感现象。
由互感引起的感应电动势称为互感电动势。
互感电动势的大小与方向可根据同名端来判别。
4、 互感线圈的联接分为顺串、反串；顺并和反并。
变压器就是利用互感原理工作的电磁元件。
5、 R —L 电路接通或断开直流电源（接通或断开称为换路），其换路前和换路后的电流不变，即)()(00-+=t i t i L L其中t0为换路时刻。
换路后电流的变化速度与时间常数RL=τ有关，τ的单位为秒。
二、知识要点：（一）磁场与磁路1、磁场，凡有磁力作用的空间称为磁场，磁场是一种特殊物质，具有力和能的特性。
（1）磁现象○1磁性：物体吸引铁磁性物质的性质。
第5个教案：磁场及磁路、电流的磁效应
磁场及磁路磁的基础知识1、磁2、磁铁的主要性能（1）、磁铁具有极性（2）、磁极之间有相互作用力（3）、铁磁性物质具有被磁化现象磁场及其性质1、磁场的定义2、磁场的性质3、磁场的方向4、磁力线5、磁场的应用磁场基本物理量1、磁感应强度B：（1）、大小：单位正电荷q以单位速度v沿垂直方向运动时所受到的电磁力F，磁感应强度B是描述空间某点磁场强弱与方向的物理量。
即B=F/qv（2）、方向：该点的磁场方向，与产生该磁场的电流之间的方向关系符合右手螺旋法则（3）、单位：特[斯拉]（T）2、磁通量Ф：（1）、大小：穿过某一截面S的磁感应强度矢量B的通量，也可理解为穿过该截面的磁力线总数。
在均匀磁场中，如果S与B垂直，则有Ф＝BS（2）、SI单位：Ф—韦[伯] (Wb)。
3、磁场强度H（1）、大小：等于该点的磁感应强度B与介质导磁率μ的比值，即H=B/μ（2）、方向：该点的磁场方向（3）、SI单位：安/米（A/m）。
4、磁导率μ磁导率μ是表示物质导磁性能的物理量。
其SI单位是亨/米（H/m）。
由实验测出，真空中的磁导率μ0=4π×10-7H/m。
μ≈μ0的物质称为非磁性材料；μ》μ0 的物质称为铁磁性材料。
铁磁物质的性质一、概念1．磁畴：铁心自身有的自然磁性小区域。
2．磁化：铁心中的磁畴沿外磁场作定向排列，产生附加磁场的现象，如图4.1（b）所示。
3．铁磁材料：能被磁化的材料（例如：铁、钴、镍以及它们的合金和氧化物）。
二、铁心的磁化过程可以用图4.2描述。
（a）（b）图 4.1 磁畴和铁心的磁化图4.2 磁化过程OA段：大部分磁畴的磁场沿外磁场方向排列， 与I成正比且增加率较大。
AB段：所有磁畴的磁场最终都沿外磁场方向排列，铁心磁场从未饱和状态过渡到饱和状态。
B点以后：称饱和状态，铁心的增磁作用已达到极限，同直线1。
三、铁磁物质的性质1、高导磁性2、磁饱和性3、磁滞性铁磁材料的分类和用途一、磁滞现象1．磁滞：当铁心线圈通入交流电时，铁心会随交流电的变化而被反复磁化。
第五章 磁场知识概括
第五章《磁场与磁路》知识要点概括一、磁场的产生1、磁场：是一种特殊的物质，它看不见、摸不着，但是又真实存在、具有一般物质所固有的一些属性（如力和能的特性）。
2、磁感线：是用来形象描述磁场强弱和方向的一系列曲线，这些曲线叫磁感线。
磁感线是一系列互不交叉的闭合曲线，在磁体外部由N 极指向S 极，在磁体内部由S 极指向N 极。
磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线上某点的切线方向就表示该点磁场的方向。
3、磁体的周围有磁场：磁铁、地球等磁体的周围存在磁场。
任何磁体都有两个磁极，一个叫北极（N），另一个叫南极（S）。
4、电流的周围有磁场。
一根导体通电后周围会产生磁场，这种现象称为电流的磁效应。
电流产生的磁场方向判断：用右手螺旋定则（安培定则）来判断。
5、磁极间的相互作用：同名磁极相斥，异名磁极相吸。
二、描述磁场的物理量1、磁感应强度B：描述了磁场强弱和方向。
定义：IL F B =。
单位：特斯拉（T）。
2、磁通φ：描述了穿过某个面磁感线条数的多少。
φ=B S 。
单位：韦伯（Wb）。
3、磁导率μ：用来表示介质导磁性能的好坏。
不同介质磁导率一般不同，单位：亨／米（H ／m）。
真空的磁导率μ0＝4π×10－7H／m，且为一常数。
相对磁导率——某介质的磁导率与真空磁导率的比值，用μr 表示，即：0μμμ=r 4、磁场强度H：磁场强度是把电与磁联系起来的一个辅助量。
μB H =。
单位：安/米（A/m）。
三、物质的磁化：1、磁化：使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称为磁化。
磁化的本质：铁磁材料内部存在大量的“小磁畴”，每个小磁畴就是一个小磁体。
磁化前，这些小磁畴排列杂乱无章，它N SI地理北极地理南极们产生的磁场互相抵消，对外不呈现磁场。
但当有外磁场作用时，小磁畴会发生翻转，取向排列变得一致，它们的磁场互相加强，对外呈现出磁场。
2、磁化曲线与磁滞回线如图，横坐标H——表示外磁场的磁场强度。
纵坐标B——表示物质磁化后的磁感应强度。
磁的基本知识：磁场磁路磁性材料
磁的基本知识：磁场、磁路、磁性材料线圈通入电流时，在其周围会产生磁场。
把线圈套在铁心上，磁场会加强而且集中，并能吸引铁磁物质，使之运动。
电磁吸盘、电磁阀、接触器、继电器等许多电气设备就是利用这种原理制成的。
磁场被认为是一种能量，能吸引铁磁物质运动做功，把线圈通入的电能转化为铁质运动的机械能。
借助于磁场，很容易实现电能和机械能的相互转换，导线切割磁场运动，导线会产生感应电动势，基于这种原理制成的发电机，就是把机械能转换为电能的一个实例。
通电的导体在磁场中会受力运动，基于这种原理制成的电动机，就是借助于磁场实现电能转换成机械能的实例。
变压器是借助磁场的变化，使一种电压等级的交流电能转化为另一种电压等级的电能。
以上事实说明了，一个电工仅掌握电路方面的知识，而不掌握磁路、磁场方面的知识，那么，他的知识是残缺不全的。
从本节课开始将分四篇来学习有关知识，内容不是具体介绍每个电气设备的电磁原理，而是介绍它们共有的最基本的磁知识。
这样，在学习各个电气设备时，才有扎实的基础。
（有些部分在初级电工基础知识里面也是接触过的，这里再加深一次）。
磁场和磁路如图下图a所示，线圈通入电流I时，在其周围产生磁场。
在图中，磁场用虚线形象化地表示，称为磁力线。
磁力线箭头方向表示磁场方向，磁力线是无始无终的闭合回线。
产生磁场的电流称为励磁电流或激磁电流，电流值与线圈匝数N 的乘积IN称为磁动势F，记作F=IN，单位为安匝。
所产生的磁场方向与励磁电流方向之间符合右螺旋定则。
磁场方向常用南（S）、北(N ）极来描述，图a中，线圈上方为S极，下方为N极，把线圈包含的一段磁路称为内磁路，未包含的磁路（即空气中的磁路）称为外磁路，外磁路的磁场方向由N极指向S极，内磁路磁场方向则由S极指向N极。
为使较小的励磁电流能产生较大的磁场，并把磁场集中在一定范围内加以利用，常把线圈套在由铁磁材料制成的一定形状的铁心中。
图b是电磁铁未吸合时的磁路。
由于铁磁材料容易导磁，故大部分磁力线在铁心中形成闭合回路，这部分磁通称为主磁通Φ，另外一小部分磁力线则不经过铁心而经过空气形成闭合回路，这部分磁通称为漏磁通，记作Φs。
磁场和磁路知识点总结
磁场和磁路知识点总结一、磁场基础概念1. 磁场的概念磁场是物质周围或者物质内部存在的空间,该空间内每一点都存在着磁力的作用，通常用B表示。
磁场是物质所具有的最基本的物理性质之一。
在物质中,由于电子自身的自转产生了绕轨道上前进的电流,而电流则产生磁场。
这就是原子、分子和物质微观结构形成的原因，说明了磁场的实质。
2. 磁感线磁感线是用来表示磁场的一种图示法，即表现磁场的方向、强度和区域的一种方法。
3. 磁场强度磁场强度，通常由H表示，是磁场介质内任一点单位长度磁体磁化，产生的磁场强度。
二、磁路的概念1. 磁路的概念磁路是由磁路主体和磁路气隙两个组成部分构成的。
它是闭合的，但绕封闭轮廓的电动机是有励磁的，则没有完全闭合磁路。
在不同的电供电压下，发生不同的电磁能量转化，是电机工作的基础。
2. 磁路设计的基本要求磁路设计是指设计电磁设备的磁路结构，又称磁路设计。
磁路设计的基本要求有很多，包括各种要素的选择及组合。
磁路设计应该是可以促进和推动电机效果，使电机保持最高效率的设计。
3. 磁路的分析磁路分析是为了定量计算磁路中各种参数的影响，及时发现磁路中可能存在的问题，进行技术分析和处理。
三、磁场与磁路的关系1. 磁场与磁路之间的联系磁场与磁路是相互联系的，磁场的产生、存在和变化，必然需要磁路作为周围环境。
反之，磁路中磁通的变化也必然会引起周围磁场的变化。
这种联系是磁场和磁路的关系。
2. 磁路与效应磁场与磁路的关系，不仅是在实际电磁设备中产生电机效应，磁路中的参数对于电磁设备的性能起着至关重要的作用。
任意一点的磁场强度、磁感应强度、磁通、磁势等都至关重要，同时又与磁路中各种参数有关。
不同的磁路、磁场产生和变化的结果，最终会在转换和作用电机效果过程中得到充分的体现，所以这点和电磁学颇为类似。
四、磁路的基本参数1. 磁路的导磁系数磁路的导磁系数，是磁路中的物质对磁通的相对通过能力。
磁路中磁通的大小是取决于磁路导磁系数的。
磁场和磁路 练习题答案
电工技术基础与技能第五章磁场和磁路练习题班别：高二（）姓名：学号：成绩：一、是非题1、磁体上的两个极，一个称为N极，另一个称为S极，若把磁体截成两段，则一段为N极，另一段为S极。
（）2、磁感应强度是矢量，但磁场强度是标量，这是两者之间的根本区别。
（）3、通电导体周围的磁感应强度只取决于电流的大小及导体的形状，而与媒介质的性质无关。
（）4、在均匀介质中，磁场强度的大小与媒介质的性质无关。
（）5、通电导线在磁场中某处受到的力为零，则该处的磁感应强度一定为零。
（）6、两根靠得很近的平行直导线，若通以相同方向的电流，则他们相互吸引。
（）7、铁磁性物质的磁导率是一常数。
（）8、铁磁性物质在反复交变磁化过程中，H的变化总是滞后于B的变化，称为磁滞现象。
（）9、电磁铁的铁心是由软磁性材料制成的。
（）10、同一磁性材料，长度相同，截面积大则磁阻小。
（）二、选择题1、判定通电导线或通电线圈产生磁场的方向用（）。
A.右手定则B.右手螺旋法则C.左手定则D.楞次定律2、如5-21所示，两个完全一样的环形线圈相互垂直地放置，它们的圆心位于共同点O点，当通以相同大小的电流时，O点处的磁感应强度与一个线圈单独产生的磁感应强度之比是( )。
:1 :1 :3、下列与磁导率无关的物理量是（）。
A.磁感应强度B.磁通C.磁场强度D.磁阻4、铁、钴、镍及其合金的相对磁导率是（）。
A.略小于1B.略大于1C.等于1D.远大于15、如5-22所示，直线电流与通电矩形线圈同在纸面内，线框所受磁场力的方向为( )。
A.垂直向上B.垂直向下C.水平向左D.水平向右6、在匀强磁场中，原来载流导线所受的磁场力为F，若电流增加到原来的两倍，而导线的长度减少一半，这时载流导线所受的磁场力为( )。
F F F7、如5-23所示，处在磁场中的载流导线，受到的磁场力的方向应为( )。
A.垂直向上B.垂直向下C.水平向左D.水平向右8、空心线圈被插入铁心后( )。
《电工基础》项目5磁场与磁路
直流电磁铁
交流电磁铁
励磁电流恒定，与 励磁电流随空气隙
空气隙无关
的增大而增大
磁滞损耗和涡 流损耗
吸力
铁心结构
无
有
恒定不变
脉动变化
由整块铸钢或工程 由多层彼此绝缘的
纯铁制成
硅钢片叠成
模块小结
知识点连接
名称 磁通 磁感应强度 磁导率 磁场强度 磁动势 磁阻
符号 Φ B μ H Fm Rm
定义式
Φ=BS
任务一 认识电流的磁场 一、磁体、磁场与磁感线
不同磁体磁感线表述：
在磁场的某一区域里，如果磁感线是一些方向均匀的 平行直线，这一区域称为均匀磁场。距离很近的两个 异名磁极之间的磁场，除边缘部分外，就可以认为是 均匀磁场
任务一 认识电流的磁场 二、电流的磁场
直流电产生磁场现象
电流所产生磁场的方向可用右手螺旋定则（安培定则）来判断。
任务四 理解磁场对电流的作用
一、磁场对通电直导体作用
安培力及方向
通常把通电导体在磁场中受到的力称为电磁力，也称为 安培力，通电直导体在磁场内受到的力方向可用左手定 则来判断。
任务四 理解磁场对电流的作用
一、磁场对通电直导体作用
安培力及大小
把一段导线放入磁场中，当电流方向与磁场方向垂 直时，电流所受到的电磁力最大，利用磁感应强度 的表达式，F可 BI得l 安培力大小：
线圈的长度，m；
任务三 理解磁通与磁感应强度
二、磁场强度
当把圆环线圈从真空中取出，并在其中放入相对磁导 率为ur的媒介体，则磁感应强度将真空中的ur倍，即：
B uru0
NI l
u
NI l
上式表明，磁场强度的数值只与电流的大小及导体的 形状有关，而与磁场媒介质的磁导率无关，也就是说， 在一定的电流值下，同一点的磁场强度不因磁场媒介 质的不同而改变，这给工程计算带来了很大的方便。 磁场强度也是一个矢量，在均匀介质中，它的方向和 磁感应强度的方向一致。
第一章 磁路基础知识
l1 l2 3l 15 10 2 m 两边磁路长度：
气隙磁位降： B 1.211 2H 2 2 2.5 10 3 A 4818 A 0 4π 10 7
1.211 (2 0.25) 2 B T 1.533T 中间铁心磁位降： 3 4 A 4 10
磁路基础知识
1.2.3涡流与涡流损耗 1、涡流 2、涡流损耗：涡流在铁心中引起的损耗 3、注意:为减小涡流损耗，电机和变压器的铁心都用 含硅量较高的薄硅钢片叠成。 4、铁心损耗：磁滞损耗+涡流损耗
2 pFe f 1.3 BmG
南通大学《电机学》
磁路基础知识
1.3直流磁路的计算
磁路计算正问题——给定磁通量，计算所需的励磁磁动势 磁路计算逆问题——给定励磁磁势，计算磁路内的磁通量 磁路计算正问题的步骤： 1）将磁路按材料性质和不同截面尺寸分段； 2）计算各段磁路的有效截面积Ak和平均长度lk； 3）计算各段磁路的平均磁通密度Ak ，Bk=Φk/Ak； 4）根据Bk求出对应的Hk；
Φ
RmFe
N
F
Rm
i
Φ
串联磁路 南通大学《电机学》 磁路基础知识
模拟电路图
解：铁心内磁通密度为 BFe 0.0009 T 1T
AFe 0.0009
从铸钢磁化曲线查得：与BFe对应的HFe=9×102A/m
H FelFe 9 10 2 0.3A 270 A 铁心段的磁位降：
查磁化曲线：H1 H 2 215 A/m
H1l1 H 2l2 215 15 10 2 A 32.25A
总磁动势和励磁电流为：
Ni 2H H l
3 3
H 1l1
第3章电磁现象及应用
因α=0°，cosα=1，故转矩最大T=NBIS 线圈平面垂直磁力线时，
0 4π 107 H/m
因为 0是一个常数，故将其他物质的磁导率和比较
是很方便的。
任一种物质的磁导率 和真空的磁导率0的比值，
称为该物质的相对磁导率 r ，即
“非铁磁物质”，如空气等，μr≈1；
r
“铁磁物质”，如铁、钴等，μr>>1
0
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4.磁场强度H 磁场强度是计算铁磁材料的磁场时引入的一个物
上述实验说明：磁感应强度B不仅与通入线圈的电 流大小和匝数有关，还与磁场中介质的磁化性能有关， 为了表示磁介质的磁化性能，引出了磁导率这个物理 量。
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磁导率 ：表示磁介质的磁性能的物理量，衡量物
质的导磁能力。
磁导率 的单位：亨/米（H/m） 由实验测定，真空的磁导率为常数，用 0表示，有：
磁场的方向与电流的方向满足右手螺旋关系 例：用右手螺旋定则判断图中的电流或磁场方向。
解: 图a) 电流向左 图b) 垂直向外
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图c) 磁场顺时针 图d) 磁场逆时针 2．通电螺线管的磁场 通电螺线管的磁场类似条形 磁铁。 实验证明，通电螺线管磁场 的强弱与电流、匝数成正比。
铁磁材料在外磁场作用下具有被强烈磁化（呈现磁 性）的特性，称为高导磁性。
原因：因为铁磁材料的内部具有一种特殊结构— 磁畴。这些磁畴可用小磁铁符号表示。
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1. 高导磁性（续）
在无外磁场作用时，各磁畴排列混乱，磁场相互 抵消，对外不显示磁性，如图a所示。
绪论 第01章 磁路
A
Ni Hl B l l A
F Rm
图1-2安培环路定律
(4)磁链与电磁感应定律
磁链
• 处于磁场中的一个N匝线圈，若其各匝通过的磁通都相同， 则经过该线圈的磁链为
N
当线圈中的磁链发生变化时，线圈中将产生电动势， 称为感应电动势。
电磁感应定律 • 若电动势、电流和磁通的正方向如图1-3所示，即电流
二、电机的基本构成和分类
电机是基于电磁感应定律实现能量转换的装置。
• 有一个闭合磁路产生磁场，磁场与两个或两个以上的电路耦 合。
• 电机中的能量转换，通过有关电路中磁链的变化来实现的。
电机的构成：
常见的电机是旋转电机，它产生旋转运动， • 静止部分（称为定子） • 旋转部分（称为转子） • 二者之间有一空气隙。
电机学
课程性质：
电气工程及其自动化专业核心课
（课时：理论64 ）
考核方式：
期末闭卷
——平时30%，期中20%，期末50%
本课主要内容
电机学基本知识；变压器、直 流电机、异步电机、同步电机、控 制电机结构原理；
教材：普通高等教育“十一五”规划教材
电机学 作者：汤蕴璆 出版社：机械工业出版社
参考书：
Rm
HL BA
L
A
若磁路中有n个磁阻Rm1、Rm2、…、Rmn串联，则等效磁阻为
Req Rm1 Rm2 ... Rmn
若磁路中有n个磁阻Rm1、Rm2、…、Rmn并联，则等效磁阻为
Req
1 Rm1
1 1 ... Rm2
1 Rmn
磁阻的倒数称为磁导，用表示
其单位为Wb/A。
A
L
磁路与电路的类比
主讲教师：付东辉
磁场计算与磁路设计
磁场计算与磁路设计磁场是以磁铁或电流为源产生的物理现象。
在工程设计中，磁场计算和磁路设计扮演重要角色，尤其在电机、传感器和磁力学相关领域。
磁场计算与磁路设计的目的是研究和优化磁场的分布和性能，确保设备的效率和稳定性。
磁场计算的方法主要分为解析方法和数值计算方法。
解析方法通常用于简化的几何模型和边界条件，其中最常用的方法是安培环路法和毕奥-萨法尔定律。
数值计算方法则通过离散化模型并应用有限元分析等工具来求解问题。
无论是解析方法还是数值计算方法，磁场计算的目的都是确定磁场的强度和分布，从而为磁路设计提供准确的输入。
磁路设计是建立在磁场计算的基础之上的。
它考虑了磁路上的磁阻、导磁材料和各种磁场源之间的相互作用。
磁路设计的目标是通过优化磁路结构来达到特定的要求，比如提高电机的转矩和效率，减小传感器的尺寸和功耗。
在磁路设计过程中，需要考虑以下几个方面：1. 磁路结构：根据具体的设备和应用需求，选择合适的磁路结构。
常见的结构包括飞轮、反铁心和磁环等。
磁路结构会影响磁场分布和漏磁损耗，因此需要根据具体问题进行设计和优化。
2. 导磁材料：导磁材料在磁路设计中起着重要的作用。
不同的导磁材料具有不同的磁导率和磁饱和特性，这些特性会影响磁场的传导和集中程度。
因此，在磁路设计中需要选择合适的导磁材料，并考虑其性能和成本等因素。
3. 磁场源：磁场源包括磁铁或线圈等产生磁场的设备。
在磁路设计中，需要确定磁场源的位置、形状和大小，以及其产生的磁场强度。
通过合理选择和配置磁场源，可以达到所需的磁场分布和性能要求。
4. 损耗和效率：在磁路设计中，需要考虑磁铁的能量损耗和设备的效率。
磁铁材料的磁滞损耗和涡流损耗会导致能量损耗，降低设备的效率。
因此，需要合理选择磁铁材料和减小能量损耗，从而提高设备的效率。
磁场计算和磁路设计在不同领域的应用广泛。
在电机设计中，磁场计算和磁路设计可以改善电机的转矩和效率，提高其性能。
在传感器设计中，磁场计算和磁路设计可以减小传感器的尺寸和功耗，提高其灵敏度和稳定性。
磁与磁路感应
Φ Blvt e Blv t t
如果导体和磁感线之间有相对运动时，用右 手定则判断感应电流方向较为方便； 如果导线与磁感线之间无相对运动，只是穿 过闭合回路的磁通发生了变化，则用楞次定律来 判断感应电流的方向。
§4-6
自感
一、自感现象
合上开关，HL2比HL1 亮的慢
断开开关，灯泡闪亮一 下才熄灭
三、自感电动势
由Nφ=LI，有
N Φ = LI
Φ 代入 eL N ，可得 t
I eL L t
四、RL电路过渡过程
电感线圈与电容器相似，都是电路中的储能 元件。
开关SA刚刚闭合时，电流不可能一下子由零 变到稳定值，而是逐渐地增大；而当切断电源时， 电流也不是立即消失，而是逐渐减小而消失。
NΦ L I
L的单位是亨利，用H表示。常采用较小的 单位有毫亨(mH)和微亨（μH）。
线圈的电感是由线圈本身的特性决定的。线 圈越长，单位长度上的匝数越多，截面积越大， 电感就越大。有铁心的线圈，其电感要比空心线 圈的电感大得多。 有铁心的线圈，其电感也不是一个常数，称 为非线性电感。电感为常数的线圈称为线性电感。 空心线圈当其结构一定时，可近似地看成线性电 感。
各种电器的线圈中，一般都装有铁心以获得 较强的磁场。而且在设计时，常常是将其工作磁 通取在磁化曲线的膝部，还常将铁心制成闭合的 形状，使磁感线沿铁心构成回路。
三、磁滞回线
理想状态下的磁滞回线：
实际的磁滞回线：
磁感应强度B的变化落后于磁场强度H 的变化，这一现象称为磁滞。 铁心在反复磁化的过程中，由于要不 断克服磁畴惯性将损耗一定的能量，称为 磁滞损耗，这将使铁心发热。
用ΔΦ表示时间间隔Δt内一个单匝线圈 中的磁通变化量，则一个单匝线圈产生的 感应电动势的大小为
2-6-直流电机的磁场和磁路
n Ia
M em
机械功率
直流电动机：从电源吸收的电功率， 通过电磁感应
作用， 转换成轴上的机械功率；
直流发电机：原动机克服电磁转矩的制动作用所做的 机械功率等于通过电磁感应作用在电枢回路所得到的 电功率。
Φ0
膝点
饱和部分
直线，不 饱和部分
F0’ Fδ’
Ff
k
F0' F'
(约1.1~1.35)
三、直流电机负载时磁场
负载时的电枢磁动势
Ia
Fa
If
Ff
Fδ = Fa + Ff
三、直流电机负载时磁场
主极磁场
电枢磁场
合成磁场
电枢磁场、电枢反应的定义
直流电机负载后，电枢绕组有电流通过，该电流建立的 磁场简称电枢磁场，电枢磁场对主磁场的影响就称为电 枢反应。
主磁通、主磁路：由N极出发， 经气隙进入电枢齿部，经电枢 铁心的磁轭到另外的电枢齿， 通过气隙进入S极，再经定子 轭回到原来N极。
漏磁通、漏磁路：不进入 电枢铁心，直接经过相邻 的磁极或定子轭。
主磁通交链励磁 绕组和电枢绕组， 在电枢绕组中感 应电势，产生电
磁转矩。
影响饱和 程度
主磁通和漏磁通
主磁通φ0和漏磁通φσ由同一磁动势建立； φ0所走的路径气隙小，磁阻小； 漏磁通所走的路径气隙大，磁阻大；
漏磁系数:
k
1 0
;
p 0 k0
励磁磁势的计算*
磁路： 两个气隙、两个电枢齿、一段电枢轭、两个 主极铁心和一个定子轭。
磁势： F HxLx
计算方法：1. 先求经过某一段的磁通； 2. 根据该段的截面积SX计算该段的磁密BX； 3. 由Bx在磁化曲线上查HX。
1.1 电机的磁路和磁路定理
n
Hdl I
l k 1
k
NI F
上式中：N为闭合路径链着的线圈匝数； I为线圈中的电流。 积分回路的绕行方向和产生该磁场电流的方向 符合右手螺旋法则。
I1
B
0.0012 1.2T 4 S 10 10
查硅钢片磁化曲线
H 700A / m
求磁势
F Hl 700A / m 0.6m 420A
问题： 为何不能用 公式H=B/µ 直接求H？
例3．如图所示为一有气隙的电磁铁磁路，S
铁心为 10cm2，l 60cm， 0.2cm，
磁导率μ：表示磁场媒质磁性的物理量，即用来衡量物质的导磁能力。
μ=B/H（单位亨/米）
真空磁导率为
0 4 107 H / m
空气、铜、铝等非磁性物质，磁导率约等于真空磁导率。 磁性材料的磁导率为 μFe=（2000 ~ 6000）μ0 磁性材料的磁导率远远大于空气的磁导率。如：铁、镍、钴及其合金。 单质存在的铁矿，一般具有整体磁性，就是因为被地磁场磁化的原因。磁性材料（铁磁材料）的这一 特性被广泛应用于各种电机电器中。例如，电机、变压器的线圈中都装有铁芯，就是为了以较小的激磁电 流获取较大的磁通。 非磁性材料因为没有磁畴，磁场对单个物质原子不起作用，不具有磁化的特性，磁导率也不会很大。 磁场强度H：表征磁场性质的另一个物理量。它也是一个矢量，其单位为A/m（安/米）。在电机分析 中磁场强度反映了电磁之间的关系，它和磁感应强度间的数量关系是：
B 1.2T
（3）求总的磁动势为：
F
磁、磁路、磁兼容(EMC)基本知识(经典)
磁、磁路、磁兼容（EMC）基本知识（经典）一、磁的基本知识磁的范围比较广，讨论起来太泛！而磁场是电机实现能量交换的媒介（磁场和电流是电机工作两个基本条件），所以在下面我们以讨论磁场开始，首先介绍必要的一些概念。
为了易懂，我们采用了较为狭义的表述方法（所谓狭义是指在大多数情况下是对的或者说有条件的正确），请大家注意！1、磁通及磁感应强度一条通电导体或一块永久磁铁，它的周围是充满磁场的,在每一点它既有大小也有方向，通常形象地用磁力线表磁场的分布（如图1），借助磁力线，我们介绍两个物理量。
a.磁通：用磁力线的数量来表示。
如通电导体周围磁力线的总和，我们就叫总磁通，其单位不是我们想象用“根数、条数”表示，而是用麦克斯韦尔Mx或韦伯(Wb)作为其单位，且有1Wb＝108 Mxb.磁感应强度B：也称磁通密度即单位面积的磁力线数量。
如图1中通过阴影面积S′的磁力线（磁通）为Φ，则B＝Φ/S 单位是高斯(GS)或特斯拉(T)，且有T ＝104 GS2、 磁场及磁场强度图2是一个类似于我们常用的充磁实验装置。
环形均质永磁体的上端被切下一段，形成一个长为Lδ的气隙，下端装匝数为W的一个线圈，当线圈通以电流时，便会在圆环磁体内部以及空气隙Lδ中产生磁通。
我们定义“I•W”为磁动势F，简称磁势，单位是吉伯(Gb)或安(A)，且有1A＝0.4π Gb我们知道安培环频定律可表示为：F=∮H•dL＝∑(Hi•△Li)＝H1△L1＋ H2△L2＋•••＋Hn △Ln＋•••H即为磁场强度，其物理意义可在以下分析中体现。
如在图2磁路中将切割的小截磁体放回，则可视为一个特制磁路并设总长为L1，在均质磁路中可认为H处处相等，则 F＝∑(Hi•△Li)＝H•L 即H＝F/L（安/ 米）因此，可以狭义地理解为：磁场强度H是磁路中单位长度上的磁动势。
3、 剩磁、矫顽力、磁化曲线及磁导率如图2，我们将切割下来的小截磁体放回即变成一个均匀的磁路，然后将电流从“0”开始，不断加大，这时候磁路的磁通中不断上升见图3”og”段。
磁路基础知识梳理
磁路基础知识梳理磁路是指在磁场中传递磁能的路径。
了解磁路的基础知识对于深入理解电磁现象和电磁设备的原理和工作方式具有重要意义。
本文将对磁路的基础知识进行梳理，包括磁场、磁感应强度、磁路的元件以及应用。
1. 磁场磁场是指周围空间中存在磁力的区域。
根据安培定律，电流通过导线时会产生磁场，而磁场会对通过其内部的导线产生力。
磁场有方向和大小之分，可以用磁感应强度来描述。
2. 磁感应强度磁感应强度（B）是指单位面积上垂直于磁场方向的磁通量。
磁感应强度的单位是特斯拉（T）。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量改变时，会在导体中产生感应电动势。
磁感应强度与产生磁场的电流成正比，与距离成反比。
对于长直导线，可以用安培定律来计算磁感应强度。
而对于螺线管等复杂形状的导体，需要使用比奥-萨伐尔定律进行计算。
3. 磁路的元件磁路的元件包括磁铁、螺线管、磁芯等。
磁铁是产生磁场的设备，常见的磁铁有永磁体和电磁铁。
永磁体由自然磁体或人工磁体制成，具有恒定的磁场。
电磁铁是通过通电产生磁场的设备。
螺线管通常由绕在绝缘芯上的导线制成，当电流通过导线时会产生磁场。
螺线管常用于电磁感应、电磁制动等应用中。
磁芯是用来引导和集中磁场的材料，常见的材料有铁、钴、镍等。
磁芯的使用可以增强磁场，并提高磁路的效率。
4. 磁路的应用磁路的应用广泛，包括电动机、发电机、传感器等。
电动机利用磁场产生的电动力来转动，将电能转化为机械能。
发电机则相反，利用机械能转动产生电能。
传感器通过感应磁场的变化来测量物理量，如温度、压力、流量等。
另外，磁路在磁存储器中也有重要应用。
硬盘驱动器和磁带机利用磁场记录和读取信息。
通过改变磁场的方向，可以表示“0”和“1”，实现数据的存储和读取。
总结：磁路是电磁学的重要概念，它涉及磁场、磁感应强度、磁路元件以及应用等内容。
磁路的理论和应用在电磁设备和电子技术领域具有重要作用。
通过对磁路的基础知识进行梳理，有助于我们更好地理解和应用磁场的原理和特性。
磁路计算1
H
B
/
Fe
1 50000 4π 107
A/m
159A/m
F Hl 1590.3A 47.7A i F / N 47.7 A 9.54102 A
500 13
5、磁路的基尔霍夫定律
（1）磁路的基尔霍夫电流定律
1 2 3 0 或
0
14
BdA BA
磁场强度H —— 计算磁场时引用的物理量。 B=μH ，单位：A/m
2
二. 磁路的概念
磁通所通过的路径称为磁路
3
漏
主磁通
漏
磁
磁
通
通
变压器的磁路
4
三、常用的的电工定律
1、安培环路定律
沿任何一条闭合回线L，磁场强度H的线积分等于该闭合回线 所包围的电流的代数和
L Hdl i
N d
dt
当磁通密度B、导体长度为l、相对磁场的速度为v， 则导体中产生的电动势为
e Blv 7
电磁感应现象
法拉第实验：
S
N
vv
磁铁与线圈有相对运动
V0 K
有源线圈的电流变化
闭合导线回路包围的磁通量变化时，回路中就会产生电流。
8
3电磁力定律
载流导体在磁场中将受到力的作用，这种 力称为安培力。电机学中则称为电磁力。 （electromagnetic force)
如果在均匀磁场中，沿着回线 L 磁场强度H 处处相等，则
HL Ni
5
i1
dl H L
安培环路定律
6
2、法拉第电磁感应定律 当磁通发生变化时，线圈中将感应产生电动势。其关系为：
d
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P
24
S N
1.确定原磁通的方向； 2.确定原磁通的变化 趋势； 3.根据楞次定律确定感 生磁通的方向： 原磁通增加，方向相反； 原磁通减少，方向相同。 4.根据安培定则判断线 圈感应电动势或感应电 流的方向。
P 25
－ ＋
E E
G
＋
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－
四、自感、互感和涡流
自感
3.表示磁场强弱：磁力线越密磁场越强，越疏磁场越弱。
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6
磁 通
通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁力 线的总数，叫做通过该面积的磁通量，简称 磁通。 符号：Φ 单位：
韦伯(Wb)，简称韦。 麦克斯韦（Mx）简称麦
S
7
1Wb＝108Mx
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磁感应强度
垂直通过单位面积的磁力线的数目， 叫做该点的磁感应强度 。符号：B
方向：该点磁力线的切线方向。
磁感应强度： 特斯拉（T）
B S
磁通：韦伯 （ W）
1m2
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面积：平方米 2 （ P m ）
8
磁导率
表征物质导磁性能的物理量。 符号：μ。单位：亨利/米（H / m）
相对磁导率: （H/m）
r 0
任一物质的磁 导率（H / m） 真空磁导率：
P
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试标出导体受力方向或电流方向
N
×
F
S
N S
I
F
S
F
N S
18
N
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N
三、电磁感应
直导体 N
B
E
A
G
S
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导体切割磁力线，导 体中有电动势产生。
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直导线切割磁力线产生的感应电动势的大小
磁感应强度， 特斯拉（T） 导体有效长度， 米（m）
N
α B υ
υ
e＝Blvsinα
磁场与磁路
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1
一、电流的磁场
磁的基本现象
NS N
S
N S
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一、电流的磁场
磁的基本现象
S S N N N S S N
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3
一、电流的磁场
磁的基本现象Sຫໍສະໝຸດ N磁铁有吸引铁等物质的能力，两端磁性 最强，叫磁极。
磁极成对出现，没有单独存在的磁极。
同性磁极相斥，异性磁极相吸。
介质的导磁系数： 欧· 秒/米（Ω· s/m）
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电流的磁效应
电流产生磁场的现象叫做电流的磁效应。 安培定则（右手螺旋定则）
直线电流的磁场
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环形电流产生的磁场
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标出线圈通入电流后磁力线的方向
I
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二、磁场对通电导体的作用 电磁力
（4π×10－7 H / m ）
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磁场强度
表征磁场中各点的磁力大小和方向的物理量。
线圈匝数
磁场强度: 安/米（A/m）
NI H L
线圈的电流：
安培（A）
磁路长度：
米（m）
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电场强度与磁感应强度的关系
磁感应强度： 特斯拉（T）
B H
磁场强度: 安/米（A/m）
导体在磁场 中的运动速 度，米/秒 （ m / s）
P
S
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导体运动方向 与磁力线的夹 角。
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右手定则
——判断感应电动势的方向
磁力线方向
运动方向
感应电势方向
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线 圈
S N
线圈中的磁通发 生变化，线圈中有 感应电动势产生。
楞次定律
E
G
感应电流所产生 的磁通和原磁通的 方向相反。
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一、电流的磁场
磁的基本现象
磁体周围存在的磁力作用的空间称作 磁场。
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一、电流的磁场
磁的基本现象
磁力线：用来描述磁场 存在的有方向的曲线。 磁力线的特点：
1.表示磁场方向：磁力线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向 2.磁力线走向：外部N－S极，内部S－N极。
I 增大
感应电流
电感： 亨利（H）
磁链： 韦伯（Wb）
E
L
i
电流 安培（A）
感应电动势
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互感
I 增大
I E
磁耦合线圈
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互感
同名端：线圈 的绕向一致而感 应电势极性一致 的端点
• 1
＋
A
B
－
－
＋
• 4
2
3
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涡流
Φ2
Φ1
δ
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通电导线在磁场中所受到的力 叫做电磁力。
电磁力的大小
α
I
B
F=BIlsinα
单位：牛顿（N）
α=0°，F为0
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α=90°，F最大
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电磁力的方向——左手定则
N
F S
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I
左手掌心迎向磁力线， 使磁力线垂直穿过掌心， 伸直的四指与导线中电 流方向一致，则与四指 成直角的大拇指所指的 方向就是导线受力的方 向。