磁路与铁芯线圈
铁芯工作原理
铁芯工作原理
铁芯是一种常见的电磁元件，它的工作原理主要基于电磁感应和磁路传导的原理。
在铁芯中，主要有两种磁场存在：一种是外加的电磁场，另一种是铁芯本身的磁场。
当外加电流通过铜线绕制的线圈时，产生的电流会形成一个电磁场，这个电磁场的变化会导致铁芯中的磁场也发生变化。
这是因为铁芯具有良好的导磁性，能够将电磁场的能量转化为磁能。
当电流变化时，电磁场也随之变化，进而引起铁芯中的磁场变化。
铁芯中的磁场变化会导致磁通量的变化，而磁通量的变化又会产生感应电动势。
根据法拉第定律，感应电动势与磁通量的变化率成正比。
因此，铁芯中的磁场变化将引起感应电动势的产生。
这是铁芯工作的基本原理之一。
除此之外，铁芯还可以用作磁路传导器。
当电流通过线圈时，形成的磁场并不局限在线圈的周围，它还会通过铁芯进行传导。
铁芯能够提供一个低磁阻的路径，使得磁通量能够更好地流动。
这样，通过铁芯传导的磁场能够更有效地与外界进行能量交换，提高电磁元件的效率。
综上所述，铁芯通过电磁感应和磁路传导的原理来工作。
它能够将电磁场的能量转化为磁能，并将磁场进行传导。
这种工作原理使得铁芯在电磁元件中起到重要的作用。
磁路与铁芯线圈(电磁铁)课件
利用磁路与铁芯线圈检测压力，实现物理量 的测量。
05
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的未来发展
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的发展趋势
技术创新
随着科技的不断进步，磁路与铁 芯线圈(电磁铁)的设计和制造将 更加精密和高效，以满足不断变
化的应用需求。
环保与节能
随着环保意识的提高，磁路与铁 芯线圈(电磁铁)将更加注重节能 和环保，采用更高效的材料和设
计，降低能耗和资源消耗。
智能化与自动化
磁路与铁芯线圈(电磁铁)将与物 联网、人工智能等先进技术结合 ，实现智能化控制和自动化生产
，提高生产效率和产品质量。
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的未来挑战
技术瓶颈
随着应用领域的不断拓展，磁路与铁芯线圈(电磁铁)面临的技术瓶 颈也日益突出，需要不断突破和创新。
市场竞争
隔离变压器
利用磁路与铁芯线圈产生磁场 ，实现电路的隔离。
自耦变压器
利用磁路与铁芯线圈产生磁场 ，实现电路的自动控制。
在传感器中的应用
磁性传感器
利用磁路与铁芯线圈检测磁场，实现物理量 的测量。
位置传感器
利用磁路与铁芯线圈检测位置，实现物理量 的测量。
电流传感器
利用磁路与铁芯线圈检测电流，实现物理量 的测量。
磁场通过铁芯得到增 强。
铁芯线圈的应用
01
02
03
04
直流电机
利用铁芯线圈产生磁场，驱动 转子旋转。
变压器
通过改变铁芯线圈的匝数实现 电压变换。
继电器
利用铁芯线圈控制电路的通断 。
传感器
检测磁场变化，实现非电量到 电量的Байду номын сангаас换。
03
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的设计
电路与磁路实验报告
电路与磁路实验报告1. 了解电路和磁路的基本概念和特性。
2. 掌握电路和磁路的实验方法和实验装置。
3. 分析电路和磁路的实验结果，验证电路和磁路的理论知识。
实验仪器：1. 电源2. 电流表、电压表3. 变压器4. 电阻箱5. 磁铁6. 铁芯线圈7. 硅钢片8. 各种导体实验原理：电路是由电源、导线和电器设备组成的，可以导电进行电流的闭合回路。
磁路是由铁芯、线圈和磁铁组成的，可以传导磁通的回路。
实验步骤：1. 电路实验步骤一：搭建一个简单的串联电路，包括电源、电阻和电流表。
步骤二：改变电阻的大小，测量电流和电压值。
步骤三：绘制电流随电阻变化的曲线图。
2. 磁路实验步骤一：将铁芯线圈连接到直流电源上。
步骤二：在铁芯线圈的两端接入电压表。
步骤三：改变电压的大小，测量电流和磁感应强度的值。
步骤四：绘制电流随磁感应强度变化的曲线图。
实验结果和讨论：1. 电路实验结果分析：根据电路的欧姆定律，电流与电压成正比，与电阻成反比。
通过实验可以得到电流与电压的关系曲线，验证了欧姆定律的正确性。
2. 磁路实验结果分析：根据磁路的法拉第定律，磁感应强度与电流成正比，与铁芯长度成反比。
通过实验可以得到电流与磁感应强度的关系曲线，验证了法拉第定律的正确性。
实验总结：通过本次实验，我们对电路和磁路的基本概念和特性有了更深入的了解。
掌握了基本的电路和磁路实验方法和实验装置的使用。
通过分析实验结果，我们验证了电路和磁路的理论知识，加深了对电路和磁路的掌握程度。
实验过程中，我们还发现了一些实验误差和改进的方法，提高了实验的准确性和可靠性。
实验过程中的困难与挑战也加深了我们对电路和磁路的理解和应用能力，为今后的研究和实践积累了经验。
第六章磁路及铁芯线圈电路-文档资料
0
H 0H
B B0
6-1 磁路和磁路的基本知识
例：环形线圈如图，其中媒质是均匀的，
磁导率为，试计算线圈内部各点的磁感
应强度。
解：半径为x处各点的磁场强度为
NI Hx
lx
故相应点磁感应强度为
I
Bx Hx NI
lx
N匝
x Hx
S
由上例可见,磁场内某点的磁场强度 H 只与电流大小、线
磁性物质的磁导率不是常数，随H 而变。
磁化曲线
H
B,
有磁性物质存在时，与 I 不成正比。
B
磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极
为重要，其为非线性曲线，实际中通过
实验得出。
O
B 和 与H的关系
H
6-2 铁磁性物质及其磁化
3. 磁滞性
磁滞性：磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于
外磁场变化的性质。
磁通由磁通势产生，磁通势的单位是安[培]。
6-1 磁路和磁路的基本知识
五、磁导率
表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力。
磁导率 的单位：亨/米（H/m）
真空的磁导率为常数，用 0表示，有：
0 4π107H/m
相对磁导率 r： 任一种物质的磁导率 和真空的磁导率0的比值。
r
(4) 根据下式求出磁通势（ NI ）
n
NI Hili i1
6-3 磁路的基本定律
例1:一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为300， 铁心中的磁感应强度为 0.9T，磁路的平均长度为 45cm，试求： (1)铁心材料为铸铁时线圈中的电 流; (2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。
通所需要的磁通势F=NI ， 确定线圈匝数和励磁电流。
电机与控制第六章第三节 磁路基础和磁路的基本定律
第二篇 电机与控制
1. 磁路欧姆定律
二、磁路的基本定律
设由某种铁磁材料构成的均匀磁路，其长度为l，截 面积为S，由于磁路上各点的µ值、B值相等，磁场强度 H也相等，故通过S截面的磁通Φ可表示为
BS HS
根据安培环路定律，对于均匀磁路有
H dl Hl NI
l
N为绕组的匝数，由于积分与路径无关，只与路径内 包含的导体电流的大小和方向有关，可见电流是产生磁 场的源泉，即
第二篇 电机与控制
第三节 磁路基础和磁路的基本定律
一、磁路基础 二、磁路的基本定律 三、磁路的分析与计算
第二篇 电机与控制
一、磁路基础
磁路是由铁芯与线圈构成，使磁通绝大部分通过的 闭合回路。磁路通常由铁磁材料及空气隙两部分组成。
典型磁路示意图
构成磁路的重要材料是铁磁性材料，铁磁性材料主 要有铸钢、硅钢片、铁及与钴镍的合金、铁氧体等，它 们在外磁场的作用下将被强烈地磁化，使磁场显著增强， 可以把绝大部分磁力线集中在其内部和一定的方向上。
n
H dl Ik Fm
l
k 1
Fm称为磁通势
第二篇 电机与控制
1. 磁路欧姆定律
二、磁路的基本定律
BS HS
H dl Hl NI
l n
H dl Ik Fm
l
k 1
令磁阻
l
Rm S
IN l S
IN
l
S
Fm
磁路欧姆定律 NI F
Rm Rm
第二篇 电机与控制
二、磁路的基本定律
2. 磁路的基尔霍夫第一定律
穿过任一闭合面的磁通等于穿出该闭合面的磁通。
B dS i 0 ( S内)
第二篇电机与控制
磁保持继电器内部结构
磁保持继电器内部结构
磁保持继电器是一种电磁装置，用于控制电路中的电流流动。
它由
内部结构所组成，这个结构起着关键的作用，实现开关的功能。
磁保持继电器内部结构主要包括以下部分：
1.磁路系统：磁保持继电器的磁路系统包括铁芯、线圈和磁导路径。
铁芯是由软磁材料制成的，通过其内部传导磁场。
线圈通常由导线绕
制而成，当通电时产生磁场。
磁导路径将磁场引导到合适的位置，使
其产生力。
2.触点系统：触点是磁保持继电器中起关键作用的部分。
它通常由
固定触点和可动触点组成。
当线圈通电时，磁场引起可动触点的吸引，使之与固定触点接触，形成电路通断。
这种触点系统能够承受较大的
电流，并具有良好的切换特性。
3.辅助电路：为了进一步增强磁保持继电器的功能，一些辅助电路
也被添加到内部结构中。
例如，过载保护电路、继电器状态指示灯、
电气间隔器等。
辅助电路的添加可以使继电器更安全可靠，并提供额
外的功能。
总体而言，磁保持继电器内部结构的设计旨在实现可靠的开关控制。
通过使用合适的材料和构造，确保其正常工作并承受一定的负荷。
这
样的结构使得磁保持继电器在各种电路中被广泛应用，在电力系统、
自动化控制和电子设备中发挥重要作用。
铁芯的作用
铁芯的作用
铁芯是电力变压器和电感器最重要的部分之一，用于增强电磁感应效果、提高电能转换效率。
它是由铁、硅和铝等材料制成的磁性材料。
铁芯的作用在于提供一个磁路，使磁通线能够有效地穿过线圈，从而实现电能的传输和转换。
铁芯的主要作用之一是增强磁通。
在电力变压器和电感器中，线圈中产生的磁场要通过铁芯传递到外部，铁芯能够有效地集中和增强磁场。
铁的磁导率较高，因此使用铁芯能够减少磁场的漏磁，提高磁通密度，使电能传输更加高效。
另一个重要的作用是减少能量损耗。
当交流电流通过线圈时，会在铁芯中产生涡流和焦耳热，这会导致能量损耗。
为了减少这种损耗，通常在铁芯表面涂覆一层绝缘漆或安装一个绝缘环，这样能够有效地降低涡流和焦耳热的产生。
铁芯的材料也要选择具有低电阻和低磁滞损耗特性的材料，以进一步减少能量损耗。
除了以上两个作用，铁芯还能够提高变压器的耐压性能。
当发生过电压冲击时，铁芯能够提供额外的磁场导向和支撑，防止绝缘击穿，确保设备的安全运行。
此外，铁芯还能够起到屏蔽作用。
在高频电磁场中，铁芯能够吸收和屏蔽磁场，减少对周围环境和其他电子设备的影响。
总的来说，铁芯在电力变压器和电感器中起着至关重要的作用。
它能够增强磁通、提高转换效率，减少能量损耗，提高耐压性
能，同时还能起到屏蔽作用。
因此，在设计和制造这些设备时，必须选择合适的铁芯材料和结构，以确保设备的效率和可靠性。
磁路、异步电动机及继电器接触控制
磁滞回线
南京航空航天大学
磁路的分析方法
用铁磁材料做成的铁芯线圈，可将磁通基本上都集 中于由铁芯所构成的闭合回路内，形成磁路。各种 电机、电器正是用此原理制成的。 分析磁路的方法主要依据安培环路定律。
南京航空航天大学
磁路的基尔霍夫第二定律
v v H d l = H l + H l u u 0 0 ∫
南京航空航天大学
四、磁导率 磁感应强度B与磁场中的介质的导磁性质有关 铁磁性物质或磁性物质
B µ = H
真空磁导率：
µ 0 = 4π × 10 −7 H m
相对磁导率
µ µr = µ0
磁性材料 非磁性材料
南京航空航天大学
高导磁性 磁饱和性
磁畴理论 磁滞性
Hc称为矫顽磁力。（矫顽力） Br称为剩磁感应强度 磁性材料的分类 1. 软磁材料： 2. 硬磁材料： 3. 矩磁材料：
U 直流电磁铁： ， U 为外加直流电压；R I= R
为线圈电阻；吸合前后电流
I
不变。
δ ↓⇒ Rom =
I
δ µo So
↓⇒ IN不变， Φ o ↑⇒ F ↑
U ≈ 4.44 fNΦ om ，U 若不变，吸合 F 交流电磁铁： 前后力不变。
δ ↓⇒ Rom ↓⇒ H omδ ↓⇒ I m
若吸合不上，则过大使线圈发热而烧坏。
南京航空航天大学
交流电磁铁 结论：吸合前的磁动势要比吸合后的磁动势大，因此 ，励磁电流在衔铁吸合前大，在吸合后小，这与直流 电磁铁不一样
1 Φ 10 2 F= = Bom S o 4 µ o S o 16π
2 om 7
Φ om ：气隙磁通幅值；
Bom ：气隙中磁感应强度幅值
电磁阀的工作原理
电磁阀的工作原理电磁阀是一种常用的自动控制元件，广泛应用于各种工业领域。
它通过电磁力的作用来控制介质的通断，实现流体的控制和调节。
本文将详细介绍电磁阀的工作原理及其相关知识。
一、电磁阀的基本结构电磁阀由电磁激励系统和阀体组成。
电磁激励系统包括线圈、铁芯和阀门。
阀体由阀座、阀芯和弹簧组成。
1. 线圈：线圈是电磁阀的核心部件，它是由导线绕成的线圈，通常采用绝缘包覆。
线圈的作用是产生磁场，通过磁场的变化来控制阀门的开关。
2. 铁芯：铁芯是线圈的磁路，通常由铁材制成。
它起到集中磁场、增强磁力的作用，使得电磁阀能够产生足够的力量来控制阀门。
3. 阀门：阀门是电磁阀的关键部件，它由阀座和阀芯组成。
阀座是固定在阀体上的零件，用于密封介质的流动通道。
阀芯是可移动的零件，通过电磁力的作用来控制阀门的开关。
4. 弹簧：弹簧是阀芯的辅助装置，它的作用是使阀芯在无电磁力作用时保持闭合状态，以确保阀门的密封性能。
二、电磁阀的工作原理电磁阀的工作原理是基于电磁力的作用。
当通电时，电流通过线圈，产生磁场。
磁场使得铁芯磁化，产生磁力。
这个磁力将阀芯吸引到阀座上，使得阀门关闭。
当断电时，磁场消失，阀芯受到弹簧的作用，回到原来的位置，阀门打开。
具体的工作过程如下：1. 通电状态下：当电流通过线圈时，线圈产生磁场，磁场使得铁芯磁化，产生磁力。
这个磁力将阀芯吸引到阀座上，使得阀门关闭。
此时，介质无法通过阀门流动。
2. 断电状态下：当断开电源时，线圈不再通电，磁场消失。
此时，阀芯受到弹簧的作用，回到原来的位置，阀门打开。
介质可以通过阀门流动。
通过控制电源的通断，可以实现电磁阀的开关控制。
当需要控制介质的通断时，只需控制电源的通断状态即可。
三、电磁阀的特点与应用1. 特点：- 快速响应：电磁阀的开关动作快速，响应时间短，能够实现快速的介质控制。
- 可靠性高：电磁阀采用机电一体化设计，结构简单，故障率低，使用寿命长。
- 节能环保：电磁阀的开关控制能够准确控制介质的流量，实现节能环保的目的。
第十三章 磁路和铁芯线圈
P37-8 第13章 磁路和铁心线圈
1.磁通连续性原理
磁通连续性原理是磁场的一个基本性质，其内容是： 在磁场中，磁感应强度对任意闭合面的面积分恒等于零。
由于磁感应强度线总是闭合的空间曲线，显然，穿进 任一闭合面的磁通恒等于穿出此面的磁通。上式成立与磁 场中的介质的分布无关。
2.安培环路定律 安培环路定律(Ampere’s circuital law)是磁场又一基本 性质。其内容是：在磁场中，磁场强度沿任意闭合路径的 线积分等于穿过该路径所包围的全部电流的代数和。 同样应该指出，上式成立与磁场中的介质的分布无关。
铁磁物质铁、镍、钴以及铁氧体(又称铁淦氧)等都是构 成磁路的主要材料，它们的磁导率都比较大，且与所在磁场 的强弱以及该物质的磁状态的历史有关，其磁导率不是常量。 本节讨论铁磁物质的磁化过程。
铁磁物质的磁化性质一般由磁化曲线。磁路中的磁场是 由电流产生的。电流愈大，磁场强度就愈大。感应强度相当 于电流在真空中所产生的磁场和物质磁化后的附加磁场的叠 加，所以，曲线表明了物质的磁化效应。
《电路分析基础》
P37-7 第13章 磁路和铁心线圈
在国际单位制(SI)中，由后面介绍的安培环路定律可 知，磁场强度的单位是安/米，符号为A/m。
磁导率(permeability)是反映物质导磁能力或物质被磁 化能力的物理量。定义为
B H
它的单位在国际单位制中是亨/米，符号为H/m。为了 比较物质的导磁率，选用真空作为比较的基准。实验指出， 真空的导磁率是常数。把其它物质的磁导率与真空磁导率 的比称作该物质的相对磁导率。 大多数铁磁材料的磁导率不是常数，所以，在磁路中 磁场强度和磁感应强度的关系为非线性关系。 二、磁场的基本性质
Um Hl
电工与电子技术第五章-磁路与铁芯线圈电路
要使剩磁消失，通常需进 行反向磁化。将 B=0时的 H 值称为 矫顽磁力 Hc， （见图中3和6所对应的 点。）
1
2 3 O 4 6
H 5
磁性物质的分类
根据滞回曲线和磁化曲线的不同，大致分成三类： (1)软磁材料 其矫顽磁力较 小，磁滞回线 较窄。(铁心)
B
(2)永磁材料 其矫顽磁力较 大，磁滞回线 较宽。(磁铁)
磁感应强度 B 的大小及方向：
电流强度为 I 长度为 l 的电流元，在磁场中将受 到磁力的作用。实验发现，力的大小不仅与电流 元 I· l 的大小有关，还与其方向有关。 当 l 的方向与 B 的方向垂直时电流元受力为最大 F = F max ，此时规定，磁场的大小
Fmax B 的单位为特斯拉(T) B I l 磁场的方向，由 I l 、B 和 F 三个矢量成右旋系的
一、电磁关系
铁心如图所示， 磁动势 F = iN 产生 的磁通绝大多数通过铁 心而闭合，这部分磁通 称为工作磁通Φ。 u
i e eσ
N
Φ
Φσ
此外还有一少部分通过空气等非磁性材料而 闭合，这部分磁通称为漏磁通，用Φσ 表示。 这两个磁通在线圈中产生感应电动势e和eσ 。 e为主磁电动势，eσ 为漏磁电动势。
d di e N L dt dt
二、线圈两端的电压与电流之间的函数关系
据KVL有：
u iR e e
N i u
Φ Φσ
di iR e (L ) dt di iR L (e) dt
e eσ
u R u u 当 u U m sin t伏 为正弦量时，
H B/
工程上常根据安培环路定律来确定磁场与电流 的关系
电磁继电器构造
电磁继电器构造电磁继电器是一种电气控制设备，它可以在电路中起到开关、保护、转换等作用。
本文将从电磁继电器的构造、工作原理、应用领域等方面进行详细的介绍。
一、电磁继电器的构造电磁继电器由磁路系统、触点系统、弹簧系统和外壳系统四部分组成。
1. 磁路系统磁路系统是电磁继电器的核心部分，它由铁芯、线圈和磁路板组成。
铁芯是电磁继电器的主要磁路部件，它通常由软磁材料制成，如硅钢片、镍铁合金等。
线圈是电磁继电器的发热部件，通电时会产生电磁场，使铁芯磁化，从而吸合触点。
磁路板是将铁芯和线圈固定在一起的支撑部件。
2. 触点系统触点系统是电磁继电器的关键部分，它由动触点、静触点和触点弹簧组成。
动触点是由弹簧和触点杆组成的，通电时会受到电磁力的作用，向静触点方向运动，从而闭合电路。
静触点是固定在继电器上的触点，它与动触点接触时会闭合电路。
触点弹簧是将动触点和静触点分开的弹簧，通电时会拉动动触点，当电流断开时，触点弹簧会将动触点弹回原位。
3. 弹簧系统弹簧系统是用来控制触点运动的部分，它由闭合弹簧和断开弹簧组成。
闭合弹簧是使动触点闭合的弹簧，断开弹簧是使动触点断开的弹簧。
4. 外壳系统外壳系统是电磁继电器的保护部分，它由外壳和连接杆组成。
外壳是将磁路系统、触点系统和弹簧系统固定在一起的保护壳，连接杆是用来连接电气设备的。
二、电磁继电器的工作原理电磁继电器的工作原理是基于电磁感应现象的。
当继电器通电时，线圈中会产生电流，电流会在铁芯中产生磁场，使铁芯磁化。
磁化后的铁芯会吸引动触点，使动触点与静触点接触，从而闭合电路。
当电流断开时，线圈中不再产生磁场，铁芯失去磁化，动触点受到触点弹簧的作用，弹回原位，与静触点分开，电路断开。
三、电磁继电器的应用领域电磁继电器广泛应用于各个领域，如电力、机械、交通、电子、通信等。
在电力领域，电磁继电器可以用于控制电动机、保护电路等。
在机械领域，电磁继电器可以用于控制机器人、自动化生产线等。
在交通领域，电磁继电器可以用于控制信号灯、电梯等。
电磁阀的工作原理
电磁阀的工作原理电磁阀是一种常见的控制元件，广泛应用于工业自动化系统中。
它通过电磁力的作用来控制流体的通断，实现对流体的控制。
本文将详细介绍电磁阀的工作原理，包括结构组成、工作过程和应用领域等方面。
一、电磁阀的结构组成电磁阀主要由线圈、铁芯、阀体和密封件等组成。
1. 线圈：线圈是电磁阀的核心部件，通常由绝缘导线绕制而成。
当线圈通电时，会产生磁场，通过磁场的作用来控制阀门的开关。
2. 铁芯：铁芯是线圈的磁路部分，通常由铁制材料制成。
当线圈通电时，铁芯会被磁化，产生磁力，从而实现阀门的开关。
3. 阀体：阀体是电磁阀的主体部分，通常由金属材料制成。
阀体内部有一个或多个阀门，通过阀门的开关来控制流体的通断。
4. 密封件：密封件用于保证电磁阀的密封性能，通常由橡胶或聚四氟乙烯等材料制成。
密封件的质量会直接影响电磁阀的使用寿命和工作效果。
二、电磁阀的工作过程电磁阀的工作过程可以分为两个阶段：吸合阶段和脱扣阶段。
1. 吸合阶段：当线圈通电时，线圈产生的磁场会使铁芯吸引，铁芯与阀体之间的间隙被消除，阀门打开，流体开始通流。
在吸合阶段，电磁阀处于工作状态。
2. 脱扣阶段：当线圈断电时，磁场消失，铁芯失去磁化，阀门关闭，流体停止通流。
在脱扣阶段，电磁阀处于停止状态。
三、电磁阀的应用领域电磁阀广泛应用于各个领域，如工业自动化、液压控制、气动控制、冶金设备、石油化工等。
1. 工业自动化：在工业自动化系统中，电磁阀被用于控制各种流体介质，如水、油、气体等。
通过控制电磁阀的开关，可以实现对流体的精确控制，提高生产效率。
2. 液压控制：电磁阀在液压系统中起到重要的作用，通过控制液压油的进出，实现对液压缸、液压马达等执行元件的控制。
液压控制系统广泛应用于工程机械、船舶、冶金设备等领域。
3. 气动控制：电磁阀在气动系统中也扮演着重要的角色，通过控制气体的通断，实现对气缸、气动执行元件的控制。
气动控制系统广泛应用于自动化生产线、机床设备等领域。
磁路及交流铁心线圈
1．磁路的欧姆定律
式中
为磁阻,
2．磁路基尔霍夫第一定律
3．磁路基尔霍夫第二定律
为磁导。
二、交流铁芯线圈
励磁电流为直流时，称为直流铁心线圈（如直流电磁铁、 直流继电器的线圈），当励磁电流为交流时，称为交流铁心线 圈（如交流电机、变压器的线圈）。
i
+
– e
u –
e+–+
N
主磁通 ：通过铁心闭合的 磁通。 与i不是线性关系。
O
到饱和值，这种现象称为磁 饱和性。从图中还可看出B 和H不成正比，所以磁性材 料的μ不是常数。
H
磁性材料的磁化曲线
（3）磁滞特性 若将磁性材料进行周期性磁化，磁感应强度 B随磁场强
度H 变化的曲线称为磁滞回线，如图所示。
从图中可见，当 H 已减到零 时， B 并未回到零值，而等于 Br 。这种磁感应强度滞后于磁场
磁路及交流铁心线圈
一、磁路及其基本定律
（一）磁路的概念 磁力线所通过的路径称为磁路。磁路主要由具有良好导 磁性能的磁性材料构成，如：硅钢片，铸铁等。
i1
u1 e1Βιβλιοθήκη N1N2e2
当线圈（通常被称为励磁线圈或励磁绕组）中通入电 流（通常被称为励磁电流）时，在线圈周围会形成磁场， 由于铁心的导磁性能比空气要好得多，所以绝大部分的磁 通将在铁心内通过，我们称它为主磁通或工作磁通；同时 有少量磁通会通过空气交链，我们称它为漏磁通，工程中 通常忽略不计。主磁通和漏磁通所通过的路径分别称为主 磁路和漏磁路。
或
3. 磁场强度H 磁场强度是计算磁场时所用的一个物理量，它也是个 矢量，根据安培环环路定理，沿任意闭合路径，磁场强度 的线积分等于该回路所包围的导体电流的代数和。
磁路与铁芯线圈(电磁铁)
N
I
U
S
S
N
(a)
(b)
图9.7 直流电机和单相变压器磁路
9.2.1 磁路（二）
边缘 效应
主磁 通
I 漏磁 通
图 9.8 主磁通、 漏磁通和边缘效应
9.2.2 磁路定律（一）
1. 磁路的基尔霍夫第一定律
0
1 2 3 0
9.2.2 磁路定律（二）
D
A
1
l1′
2
l3′
I1
I2
N1 l1
N2 l2
0.621104Wb/cm2
0.621T
例9.1（五）
(4) 由图9.6 所示硅钢片和铸钢的基本磁化曲线得
H1 1.4 A / cm H 2 1.5 A / cm
空气中的磁场强度为
H3
B3
0
0.621
4 10 7
4942
在计算时一般应按下列步骤进行: (1) 按照磁路的材料和截面不同进行分段, 把材料和截面相同 的算作一段。 (2) 根据磁路尺寸计算出各段截面积S和平均长度l。
9.3 简单直流磁路的计算（二）
Sa (a)(b)ab(ab)
Sb
(r)2
2
r2r
a r
b
(a)
(b)
图9.11
(a) 矩形截面； (b) 圆形截面
教学方法
用比较的方法讲解本节
思考题
1、已知线圈电感L=Ψ/I=NΦ/I，试用磁路欧姆定律证明 L=N2μS/ l,并说明如果线圈大小、形状和匝数相同时，有铁心线圈和 无铁心线圈的电感哪个大？
2、为什么空心线圈的电感是常数，而铁心线圈的电感不是常 数？铁心线圈在未达到饱和与达到饱和时，哪个电感大？
同一铁芯上的两个线圈原理
同一铁芯上的两个线圈原理
铁芯是电感器中的重要部件，由磁导率高的磁性材料制成。
在同一铁芯上制作两个线圈可以实现许多电路和应用的功能，例如互感器、变压器和共模电感等。
同一铁芯上的两个线圈的原理基于电磁感应和磁耦合。
当两个线圈紧贴在同一铁芯上时，它们共享相同的磁路，这种磁路称为磁耦合。
当一个线圈中的电流变化时，它会在铁芯中产生磁场，这个磁场会穿过铁芯并传递到另一个线圈中。
当第二个线圈中有变化的磁场穿过它时，就会在线圈中产生电势差，即电感作用。
在互感器中，通常称为主线圈和次级线圈。
主线圈被连接到电源和电路中，而次级线圈则被用作检测电路中的信号。
通过调整主线圈中的电流，可以改变磁场的强度和方向，从而改变次级线圈中的电势差。
在变压器中，通常有两个或更多的线圈，它们位于同一铁芯上。
当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场穿过铁芯，引起其他线圈中的电势差。
通过不同数量的线圈来控制输入和输出的电压，从而实现变压器的功能。
在共模电感中，两个线圈被用于电路中的电源滤波和干扰抑制。
一个线圈作为进入电源的电流路径，而另一个线圈作为从电源返回的电流路径。
这对线圈的磁耦合显著地抑制了噪音和干扰。
在实际应用中，设计和制造具有特定电感值和耦合系数的同一铁芯上的两个线圈是复杂的，因此需要精确的计算和调整。
同时，正确的绕线和组装也很重要，以确保最小化电感器中的能量损耗和干扰。
第6章 磁路与铁心线圈电路
第六章磁路与铁心线圈电路★主要内容1、磁场的基本物理量2、磁性材料的磁性能3、磁路及其基本定律4、交流铁心线圈电路5、变压器★教学目的和要求1、理解描述磁场性质的四个有关物理量（磁感应强度、磁通、磁导率和磁场强度）的意义，并熟记它们的单位和符号，了解铁磁材料的磁化、磁滞的物理意义，掌握铁磁材料磁滞回线的概念，了解两类铁磁质的磁性能（磁滞回线的不同特点）和用途。
2、了解磁路的基本概念；了解交流铁心线圈电路的基本电磁关系，掌握交流铁芯线圈端电压与线圈磁通的关系（U≈E=4.44NfΦm）。
3、了解变压器的基本构造、工作原理、绕组的同极性端，掌握理想变压器的三种变换特性，并能利用这些特性对含有变压器的电路进行熟练地计算。
★学时数：6学时★重难点重点：①磁路基本定律、交流铁心线圈；②变压器的三个主要作用难点：①交流铁心线圈电路分析；②变压器与负载的关系★本章作业布置：课本习题P197—199页，6.1.4，6.3.2，6.3.4，6.3.5，6.3.6第六章 磁路与铁心线圈电路本章学习变压器的工作原理。
变压器是一种利用磁路传送电能，实现电压、电流和阻抗变换的重要设备。
§6.1 磁路及其分析方法在电机、变压器及各种铁磁元件中常用铁磁材料做成一定形状的铁心，铁心的磁导率比周围空气或其他物质高得多，因此铁心线圈中电流产生的磁通绝大部分经过铁心而闭合，这种人为造成的磁通闭合路径，称为磁路。
如图7.3-1和图6.1-1分别表示四极直流电机和交流接触器的磁路。
+-一、磁场的基本物理量这部分内容在普物中已基本讲过，这里简单复习一下。
电磁学中已讲过了，电流会产生磁场，通有电流的线圈内部及周围都有磁场存在。
在变压器、电动机等电工设备中，为了用较小的电流产生较强的磁场，通常把线圈绕在铁磁材料制成的铁心上。
由于铁磁性材料的导磁性能比非磁性材料好的多，因此，当线圈中有电流流过时，产生的磁通，绝大部分集中在铁心中，沿铁心面闭合，这部分铁心中的磁通称为主磁通，用Φ表示。
电工学第二版4 铁磁材料与磁路
三、磁滞回线
当铁磁材料的励磁电流交变 时，如图：
(1) i 减小为零时，铁磁材料中仍保留一部分剩余磁通， 称为剩磁； (2)磁滞现象： 的变化落后于 的变i 化，
使材料完全退磁需要反向i达到一定数值的现象称为磁滞现象。 (3)磁滞损失：磁畴反复转向引起的能量损失。磁滞损失：使铁芯发热。
铁磁材料的磁特性是：导磁能力强，磁通与励磁 电流为非线性关系，具有磁滞性和磁饱和性。
但不知绕向的两个互感线圈。试判断当i1减小时，在第二个线圈中产生互感电动 势e2的方向。（图中的M表示两线圈间具有互感关系）
小结
（1）铁磁材料因内部存在磁畴而具有磁特性。 （2）均匀磁路段的磁阻Rm=l/μS。闭合直流磁路的磁
Φ=NI/∑Rm=F/∑Rm， 常利用该式定性分析直 流磁路。
直流磁路没有磁滞损失和涡流损失； 交流磁路存在磁滞损失和涡流损失； 交流铁心线圈外加的正弦交流电压与磁通最大值的 关系是U=4.44fNΦm。。 • （3）同名端又叫同极性端
第一节铁磁材料的磁特性
磁介质:磁场中的物质称为磁介质。 导磁性－物质对磁场的影响能力 非铁磁材料:空气、木材、瓷、胶木、铜、铝之类的磁介
质，其导磁能力（即对磁场的增强程度）很弱且接近， 这类磁介质统称为非铁磁材料（又称为非铁磁物质） 铁磁材料:铁、钴、镍和它们的合金及氧化物之类的磁介 质，其导磁能力很强，这类磁介质统称为铁磁材料 （又称为铁磁物质）。
磁特性的根源在于铁磁材料内部存在着磁畴。
Φ
铁磁材料的分类
软磁物质：磁滞损失小（硅钢、纯铁、铸铁、铁镍合金）
软磁材料的磁滞现象不明显，剩磁及磁滞损失小，磁滞回线“瘦” 细狭长，适宜制作交流电气设备中的铁心。
硬磁物质：磁滞损失大（铬钢、钴钢、钨钢及铝镍钴合金）
多磁路变压器工作原理
多磁路变压器工作原理多磁路变压器是一种常用的电力变压器，其工作原理是利用多个磁路来实现电压的变换。
在多磁路变压器中，通过将主磁路和副磁路分别连接到不同的线圈上，可以实现输入电压和输出电压之间的变换。
多磁路变压器由铁芯和线圈组成。
铁芯通常由硅钢片叠压而成，以减小磁通损耗。
线圈由导线绕制而成，主磁路和副磁路分别绕在铁芯的不同部位。
主磁路通常用于输入电压的供应，而副磁路则用于输出电压的提取。
多磁路变压器的工作原理可以通过以下步骤来解释。
首先，当输入电压加到主磁路上时，通过感应作用，产生一个磁通。
这个磁通会通过铁芯传导到副磁路上，从而在副磁路上产生一个感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通变化时，会在线圈上产生感应电压。
然后，根据电磁感应定律，感应电压与磁通变化率成正比。
因此，当主磁路上的磁通变化时，副磁路上的感应电压也会发生变化。
这样，通过调整主磁路和副磁路的匝数比例，可以实现输入电压和输出电压之间的变换。
多磁路变压器在实际应用中具有许多优点。
首先，由于采用了多个磁路，可以实现更高的功率传输效率。
此外，多磁路变压器还具有较小的尺寸和重量，适用于各种场合的安装和使用。
多磁路变压器还具有较好的稳定性和抗干扰能力。
由于主磁路和副磁路相互独立，因此在输入电压波动或外部干扰的情况下，不会对输出电压产生影响。
这使得多磁路变压器在电力系统中具有重要的应用价值。
总结起来，多磁路变压器是一种利用多个磁路实现电压变换的电力变压器。
通过将主磁路和副磁路分别连接到不同的线圈上，可以实现输入电压和输出电压之间的变换。
多磁路变压器具有功率传输效率高、尺寸小、重量轻、稳定性好和抗干扰能力强等优点，广泛应用于电力系统中。
通过了解多磁路变压器的工作原理，我们可以更好地理解其在电力系统中的作用和应用。
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I＋
－
A
1
2
S
Us
1′ S
2′
Rw 图 9.2 B-H 曲线测量电路
N L
9.1.2 磁化曲线（二）
B R
Q
max
P
0
H
0
H
(a)
(b)
图 9.3 起始磁化曲线
9.1.2 磁化曲线（三）
1. 起始磁化曲线
9.3 简单直流磁路的计算（三）
(3) 由已知磁通Φ, 算出各段磁路的磁感应强度B=Φ/S。 (4) 根据每一段 的磁感应强度求磁场强度, 对于铁磁材料可查基本磁化曲线(如图9.6所示)。
对于空气隙可用以下公式:
H 0 B 0 0 4 B 1 0 70 0 .8 16 B 0 0 (A /m ) 8 13 B 0 0 (A /c)
图 9.6 几种常用铁磁材料的基本磁化曲线
教学方法
联系实际讲解本节
思考题
1、铁磁性物质为什么会有高的导磁性能？ 2、制造电喇叭时要用到永久磁铁，制造变压器时要用到铁心，试说明它们在铁磁性 材料时有何不同？ 3、什么是基本磁化曲线？什么是起始磁化曲线？ 4、铁磁性材料的μ不是常数， μ的最大值处在起始磁化曲线的哪个部位？
9.2.2 磁路定律（一）
1. 磁路的基尔霍夫第一定律
0
1 2 3 0
9.2.2 磁路定律（二）
D
1
I1
N1 l1
C
A
l1′
2
I2
N2
l2
l1″
B
l3′
3
l0
l3″
图 9.9 磁路示意图
9.2.2 磁路定律（三）
2. 磁路的基尔霍夫第二定律
(Hl) (IN)
对于如图9.9所示的ABCDA回路, 可以得出
软磁 硬磁
O
H
图9.5 软磁和硬磁材料的磁滞回线
9.1.3 铁磁性物质的分类（二） H / A ·m － 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10×103
B/ T
1 .8
1 .6
1 .4 c
1 .2 b
1 .0
0 .8
0 .6
0 .4
0 .2
a
c硅 钢 片 b铸钢
a铸 铁
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0×10 3 H / A ·m － 1
H1l1 H1'l1' H1"l1" H2l2 I1N1 I2N2
UmFm
9.2.3 磁路的欧姆定律
HS
Hl lUlm
Um Rm
S S
教学方法
用比较的方法讲解本节
思考题
1、已知线圈电感L=Ψ/I=NΦ/I，试用磁路欧姆定律证明 L=N2μS/ l,并说明如果线圈大小、形状和匝数相同时，有铁心线圈和无铁心线圈的电感哪 个大？
(1) OP段 (2) PQ段 （3） QR段 （4） R点以后
2. 磁滞回线
9.1.2 磁化曲线（四）
B
Bm
a
b Br
B
Bm3 Bm2 Bm1
－H m －H c cO
f
Hm
H
O Hm1 Hm2 Hm3
H
e
d
－Bm
(b ) (a)图9.4 交变磁化(磁滞回线)
9.1.3 铁磁性物质的分类（一）
B
0.621104Wb/cm2
0.621T
例9.1（五）
(4) 由图9.6 所示硅钢片和铸钢的基本磁化曲线得
H1 1.4 A / cm H 2 1.5A / cm
空气中的磁场强度为
H3
B3
0
0.621
4 10 7
在计算时一般应按下列步骤进行: (1) 按照磁路的材料和截面不同进行分段, 把材料和截面相同的算作一段。 (2) 根据磁路尺寸计算出各段截面积S和平均长度l。
9.3 简单直流磁路的计算（二）
Sa (a)(b)ab(ab)
Sb
(r)2
2
r2r
a r
b
(a)
(b)
图9.11
(a) 矩形截面； (b) 圆形截面
9.2 磁路和磁路定律
目的与要求
掌握磁路基尔霍夫定律，磁路欧姆定律
重点与难点
重点: 磁路基尔霍夫定律，磁路欧姆定律 难点: 磁路基尔霍夫定律，磁路欧姆定律
9.2.1 磁路（一）
N
S
S
N
I U
(a)
(b)
图9.7 直流电机和单相变压器磁路
9.2.1 磁路（二）
边 缘 效应
主磁通
I 漏磁通
图 9.8 主磁通、 漏磁通和边缘效应
2、为什么空心线圈的电感是常数，而铁心线圈的电感不是常 数？铁心线圈在未达到饱和与达到饱和时，哪个电感大？
9.3 简单直流磁路的计 算
目的与要求
掌握恒定磁通磁路的计算
重点与难点
重点: 恒定磁通磁路的计算 难点: 恒定磁通磁路的计算
9.3 简单直流磁路的计算（一）
第一种是先给定磁通, 再按照给定的磁通及磁路尺寸、材料求出磁通势, 即已知Φ求NI; 另一种是给定NI, 求各处磁通, 即已知NI 求Φ。 本节只讨论第一种情况。
9.3 简单直流磁路的计算（四）
(5) 根据每一段的磁场强度和平均长度求出H1l1 , H2l2……。 (6) 根据基尔霍夫磁路第二定律, 求出所需的磁通势。
NI H 1 l1 H 2 l2
例9.1（一）
已知磁路如图9.12所示, 上段材料为硅钢片, 下段材料是铸钢, Wb时, 所需要的磁动势？ 若线圈的匝数为1000匝, 求
激磁电流应为多大？
解 (1) 按照截面和材料不同, 将磁路分为三段l1, l2, l3。
例9.1（二）
(2) 按已知磁路尺寸求出:
l1 275220275 770mm 77cm S1 5060 3000mm2 30cm2 l2 3522035 290mm 29cm S2 6070 4200mm2 42cm2 l3 22 4mm 0.4cm S3 6050(6050)2 3220mm2 32.2cm2
磁路与铁芯线圈
9.1 铁 磁 性 物 质
目的与要求
掌握铁磁性物质及其分类
重点与难点
重点:磁化曲线 难点:磁化曲线
9.1.1 铁磁性物质的磁化
磁化:铁磁物质会在外加磁场的作用下, 产生一个与外磁场 同方向的附加磁场, 这种现象叫做磁化。
(a)
(b)
(c)
图 9.1 铁磁性物质的磁化
9.1.2
例9.1（三）
50
170
50
60
70
l1
I 硅钢
310
70
1
2 l3
l2
铸钢
2
图9.12 例9.1图
例9.1（四）
(3) 各段磁感应强度为
B1
S1
2.0103 30
0.667Wb/cm2
0.667T
B2
S2
2.0103 42
0.476104Wb/cm2
0.476T
B3
S3
2.0103 32.2