电工学(第七版上册)
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不受外磁场的影响而互相抵消,不具有磁化特性。
非磁性材料的磁导率都是常数,有:
0 r1 当磁场媒质是非磁性材料时,有: B( )
B=0H
即 B与 H 成正比,呈线性关系。
由于
Φ
B ,
H NI
O
H( I )
S
l
所以磁通 与产生此磁通的电流 I 成正比,呈
线性关系。
2. 磁性物质 磁性物质内部形成许多小区域,其分子间存在的
2. 了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和 绕组的同极性端,理解变压器额定值的意义;
3. 掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用; 4.了解三相电压的变换方法; 5. 了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。
7.1 磁场的基本物理量
7.1.1 磁感应强度
磁感应强度B : 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
B
a •
BJ
磁感应强度直线;
B0
B BJ曲线和B0直线的纵坐标相 加即磁场的 B-H 磁化曲线。
O
磁化曲线 H
B-H 磁化曲线的特征:
B
Oa段:B 与H几乎成正比地增加;
b •B
ab段: B 的增加缓慢下来;
a •
BJ
b点以后:B增加很少,达到饱和。
有磁性物质存在时,B 与 H不成 O
正比,因此,磁性物质的磁导率
N匝 x
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
Bx Hx NI
I
lx
Hx S
由上例可见,磁场内某点的磁场强度 H 只与电流 大小、线圈匝数、以及该点的几何位置有关,与磁
场媒质的磁性() 无关;而磁感应强度 B 与磁场媒
质的磁性有关。
7.1.5 物质的磁性
1. 非磁性物质 非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章,几乎
一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整
齐,显示磁性,称这些小区域为磁畴。
在没有外磁场作用的普通磁性物质中,各个磁畴排 列杂乱无章,磁场互相抵消,整体对外不显磁性。
磁
外
畴
磁
场
在外磁场作用下,磁畴方向发生变化,使之与外
磁场方向趋于一致,物质整体显示出磁性来,称为 磁化。即磁性物质能被磁化。
7.2 磁性材料的磁性能
故得:
Hx
NI 2π x
NI lx
式中:N 线圈匝数;
N匝 x
Lx=2x是半径为x的圆周长;
Hx 半径x处的磁场强度; NI 为线圈匝数与电流的乘积。 I
Hx S
线圈匝数与电流的乘积NI ,称为磁通势,用字母 F 表示,则有
F = NI 磁通由磁通势产生,磁通势的单位是安[培]。
7.1.4 磁导率
磁感应强度B的方向: 与电流的方向之间符合右手螺旋定则。
磁感应强度B的大小:
B F lI
磁感应强度B的单位: 特斯拉(T),1T = 1Wb/m2
均匀磁场: 各点磁感应强度大小相等,方向相同的 磁场Fra Baidu bibliotek也称匀强磁场。
7.1.2 磁通
磁通 :穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总数。
在均匀磁场中 = B S 或 B= /S
a 0.2
O 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 a 铸铁 b 铸钢 c 硅钢片
10 103 H/(A/m)
c b
a H/(A/m) 1.0103
7.2.3 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。
磁性材料在交变磁场中反复磁化,其B-H关系曲线
安培环路定律(全电流定律)
Hdl I
5.2
I1 H
式中: H d l 是磁场强度矢量沿任意闭合
I2
线(常取磁通作为闭合回线)的线积分;
I 是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。
安培环路定律电流正负的规定: 任意选定一个闭合回线的围绕方向,凡是电流方
向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流
作为正、反之为负。
第7章 磁路与铁心线圈电路
7.1 磁场的基本物理量 7.2 磁性材料的磁性能 7.3 磁路及其基本定律 7.4 交流铁心线圈电路 7.5 变压器 7.6 电磁铁
第7章 磁路与铁心线圈电路
本章要求:
1. 理解磁场的基本物理量的意义,了解磁性材料的 基本知识及磁路的基本定律,会分析计算交流铁 心线圈电路;
在均匀磁场中 Hl = IN 或 H IN l
安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。
例: 环形线圈如图,其中媒质是均匀的, 试计算 线 圈内部各点的磁场强度。
解: 取磁通作为闭合回线,以 其 方向作为回线的围绕方向,则有:
Hdl I
H dlH xlxH x2x
I NI
H x2πxNI
I
N匝
x
Hx S
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
0
H 0H
B B0
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。
B0
磁化曲线 H
不是常数,随H而变。
B,
有磁性物质存在时,与 I 也不成
B
正比。
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
几种常见磁性物质的磁化曲线
B/T 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1.8 1.6 1.4 1.2 c
b 1.0 0.8 0.6 0.4
说明: 如果不是均匀磁场,则取B的平均值。 磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向垂直
的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。
磁通 的单位:韦[伯](Wb) 1Wb =1V·s
7.1.3 磁场强度
磁场强度H :介质中某点的磁感应强度 B 与介质
磁导率 之比。
B
H
磁场强度H的单位 :安培/米(A/m)
磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。
7.2.1 高导磁性
磁性材料的磁导率通常都很高,即 r 1 。
磁性材料能被强烈的磁化,具有很高的导磁性 能。
磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备 中,如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都 放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大 的励磁电流,便可以产生较大的磁通和磁感应强 度。
7.2.2 磁饱和性
磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着
外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定
程度时,磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与
外部磁场方向一致,磁化磁场的磁感应强度将趋向
某一定值。如图。
B
BJ 磁场内磁性物质在磁化磁场 作用下的磁感应强度曲线;
B0 磁场内不存在磁性物质时的
b •