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。
磁路与铁芯线圈电路(共14张PPT)
第3页，共14页。
3.磁场强度 磁场强度沿任一闭合路径l的线积分等于此闭合路径所包围的
电流的代数和。磁场强度 H的国际单位是安培/米（ A/m）。 它的方向与磁感应强度B的方向相同。 4.磁导率
解 :（1）由变压比的公式，可以求出副边的匝数为 N2U U1 2N1232601100180
（2）由有功功率公式P2=U2I2cosφ，灯泡是纯电阻负载， cosφ=1，可求得副边电流.11A 36
由变流公式，可求得原边电流为
I1 I2N N1 2 1.1111180000.18
【例4-1】 有一台电压为220/36 V的降压变压器，副边接一盏36 V、40 W的灯泡，试求:（1）若变压器的原边绕组N1=1100匝，副边绕组匝
的，线圈总是装 在铁芯上。开关电器中 数应是多少?（2）灯泡点亮后，原、副边的电流各为多少?
F=NI =Σ I
电磁铁的衔铁上还装有弹簧 铁芯线圈可以通入直流电来励磁（如电磁铁），产生的磁通是恒定的，在线圈和铁芯中不会感应出电动势来，在一定的电压下，线圈中的电流
上式中线圈匝数与电流乘积称为磁通势，用字母F表示，即
F=NI 磁通势的单位是安培（A）。联立上面几个式子，则有
铁损主要由两部分组成 （1）涡流损耗 （2）磁滞损耗
HS NI L/ S
如果线圈中的铁芯换上导磁性能差的非磁性材料，而磁通势 c时，减小电流使H由Hm逐渐减小，B将
磁感应强度B与垂直于磁力线方向的面积S的乘积称为穿过该面的磁通Φ，即
第4章 磁路与铁芯线圈电路
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
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。
磁路与铁芯线圈(电磁铁)课件
稀土永磁材料
如钕铁硼、钐钴等，具有高剩磁 、高磁能积和稳定的化学性质， 广泛应用于电机、发电机和变压
器等领域。
铁氧体磁性材料
成本低、稳定性好，主要用于制 作电磁铁、磁力离合器等。
纳米磁性材料
具有超顺磁性、高矫顽力等特点 ，在磁记录、磁流体等领域有广
阔的应用前景。
新型电磁铁的设计与应用
微型化设计
随着微电子技术的发展，电磁铁的尺寸越来越小，性能更加优异，可应用于微型电机、传感器等领域 。
2023 WORK SUMMARY
磁路与铁芯线圈(电磁 铁)课件
REPORTING
目录
• 磁路的基本概念 • 铁芯线圈的工作原理 • 电磁铁的应用 • 磁路与铁芯线圈的设计 • 磁路与铁芯线圈的实验研究 • 磁路与铁芯线圈的发展趋势
PART 01
磁路的基本概念
磁场与磁力线
磁场
磁力作用的空间，由磁体或电流 产生。
铁芯形成磁路，使磁场得以集中并通过。磁路中的磁阻会影响磁场的强度和分布 。
电磁感应与电动势
法拉第电磁感应定律
当磁场发生变化时，会在导体中产生 电动势，电动势的大小与磁通量变化 碍引起感 应电流的磁通量的变化。
PART 03
电磁铁的应用
直流电磁铁
总结词
利用直流电产生稳定磁场
使用不同材料的铁芯，研究其对磁场的影响。
电磁铁的应用实验
电磁吸力实验
通过电磁铁吸合不同质量的物体 ，观察吸力与电流、匝数的关系
。
电磁继电器实验
利用电磁铁控制电路的通断，实现 自动控制功能。
电磁感应实验
通过电磁感应现象，研究线圈中感 应电动势的产生和变化。
PART 06
磁路与铁芯线圈的发展趋 势
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。
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。
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。
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。
主变压器结构各部件作用
主变压器结构各部件作用主变压器是电力系统中的重要设备，用于改变电压的大小，以实现电能的传输和配送。
主变压器的结构主要包括铁芯、线圈、绝缘油箱、冷却装置等部件，每个部件都有其独特的作用，下面将分别对其进行介绍。
1.铁芯：主变压器的铁芯是由硅钢片叠压而成，用来传导磁场，降低磁阻，提高磁路的导磁性能。
铁芯的结构设计和材料选择直接影响主变压器的磁路损耗和铁损耗，对主变压器的性能和效率有着重要影响。
2.线圈：主变压器的线圈分为高压侧线圈和低压侧线圈，分别用来接通高压侧电网和低压侧负载。
线圈由绝缘导线绕成，能够耐受高压和大电流的作用。
线圈的匝数和结构设计决定了主变压器的变比和输出功率，是主变压器的关键部件之一3.绝缘油箱：绝缘油箱是主变压器内部线圈和绝缘介质的容器，能够提供良好的绝缘和冷却效果。
绝缘油箱通常采用油浸式设计，通过油的绝缘性能和散热效果，确保主变压器的正常运行。
同时，绝缘油还能抑制局部放电和减小绕组、铁芯的温升，延长主变压器的使用寿命。
4.冷却装置：主变压器的冷却装置用来散热，以保持主变压器内部的温度在安全范围内。
常见的冷却方法包括自然冷却、强迫风冷和冷却器冷却等，不同的冷却方式适用于不同的工作环境和负载条件。
合理设计的冷却装置能够有效地提高主变压器的功率因数和效率，减少损耗，降低运行成本。
5.油箱配件：主变压器的油箱配件包括油位计、油温计、油泵、绝缘控制器等，用来监测和控制主变压器内部的工作状态。
油位计和油温计能够实时监测油箱内的油位和油温，确保主变压器的正常运行；油泵用来循环冷却油并保持油温均匀；绝缘控制器则监测主变压器的绝缘状态，及时发现绝缘故障并采取措施，确保设备的安全性和可靠性。
综上所述，主变压器的结构各部件都起着不可替代的作用，协同工作，实现电压的改变和电能的传输。
通过科学的设计和合理的运行，主变压器能够提高电力系统的效率和稳定性，保障电力供应的可靠性和安全性。
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。
电磁铁磁力与铁芯移动距离的关系
电磁铁磁力与铁芯移动距离的关系
电磁铁是一种利用电磁感应原理工作的装置。
当电流通过线圈时,会产生磁场,从而吸引铁芯。
电磁铁的磁力与铁芯的移动距离之间存在一定的关系。
1. 磁力与距离的关系
电磁铁的磁力与铁芯移动距离成反比。
随着铁芯与线圈之间的距离增加,磁力会迅速减小。
当距离足够远时,磁力将变得很小,甚至可以忽略不计。
2. 磁力与电流强度的关系
电磁铁的磁力与通过线圈的电流强度成正比。
增加电流强度可以提高磁力,从而增加吸引铁芯的能力。
但是,过高的电流会导致线圈发热,甚至可能烧毁线圈。
3. 磁力与匝数的关系
电磁铁的磁力与线圈的匝数成正比。
增加线圈的匝数可以提高磁力,但同时也会增加电阻,导致需要更大的电流来维持相同的磁力。
4. 磁力与磁路长度的关系
电磁铁的磁力与磁路长度成反比。
磁路长度越短,磁力越大。
因此,在设计电磁铁时,应尽量缩短磁路长度,以提高磁力。
5. 磁力与材料的关系
电磁铁的磁力还与线圈和铁芯的材料有关。
使用高磁导率材料可以
提高磁力,而使用低磁导率材料会降低磁力。
通过对上述因素的调节和优化,可以设计出满足特定需求的电磁铁,并控制其磁力与铁芯的移动距离之间的关系。
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。
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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
图6 几种常用铁磁材料的基本磁化曲线 磁路与铁芯线圈 14
思考题
Il
磁路与铁芯线圈 2
磁场基本物理量
磁通（ Φ ）：磁感应强度 B 在面积 A 上的 通量。磁通是指通过与磁场方向垂直的某 一面积的磁力线总数。
磁通的SI单位：韦伯（Wb）
=F/Rm B=/S
式中Rm为磁阻。
如果磁场内各点的磁感应强度B大小相等， 方向相同，这样的磁场则称为均匀磁场。
磁路与铁芯线圈 3
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。
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。
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
教学方法 用比较的方法讲解本节
磁路与铁芯线圈 16
2.1 磁路（一）
磁路：磁通所通过的路径。
N
I
U
S
S
N
(a) 图7 直流电机和单相变压器磁(路b)
磁路与铁芯线圈 17
2.1 磁路（二）
边 缘 效应
理量，但它不包括磁介质因磁化而产生的 磁场，它的国际单位是A/m。故
H=B/
磁路与铁芯线圈 5
1 铁磁性物质重点:磁化曲线
难点:磁化曲线
教学方法: 联系实际讲解本节
磁路与铁芯线圈 6
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。
磁路与铁芯线圈 20
3
l0
2.2 磁路定律（三）
2. 磁路的基尔霍夫第二定律：闭合磁路中各段 磁压的代数和等于各磁势的代数和。
(Hl) (IN)
对于如图9所示的ABCDA回路, 可以得出
H1l1 H1'l1' H1"l1" H2l2 I1N1 I2N2
UmFm
磁路与铁芯线圈 21
2.3 磁路的欧姆定律
消失，磁滞损耗小，磁导率高。（铁心） ▪ 硬磁材料：回线较宽。剩磁不易消失， 适
宜制作永磁体。（磁铁）
磁路与铁芯线圈 12
1.3 铁磁性物质的分类（一）
B 软磁 硬磁
O
H
图5 软磁和磁硬路磁与铁材芯线料圈的磁滞回线
13
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
▪ 1、磁动势——通过线圈的电流与线圈匝数 的乘积。Um
▪ 2、磁阻——磁通通过磁路时所受的阻碍作 用。Rm(与电阻对比)
磁路与铁芯线圈 22
2.3 磁路的欧姆定律
HS
Hl lUlm
Um Rm
S S
磁路与铁芯线圈 23
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？
主磁通
I 漏磁通
图 8 主磁磁通路与、铁芯漏线磁圈 通和边缘效应
18
2.2 磁路定律（一）
1. 磁路的基尔霍夫第一定律：汇集于磁路中任意处的 磁通的代数和为0.
0
1 2 3 0
磁路与铁芯线圈 19
2.2 磁路定律（二）
D
A
1
l1′
2
l3′
I1
I2
N1 l1
N2 l2
C
l1″
B
l3″
图 9 磁路示意图
图 3 起始磁化曲线
磁路与铁芯线圈 9
1.2 磁化曲线（三）
1. 起始磁化曲线
(1) OP段 ：B随H增大，但增大不快 (2) PQ段 ： B急剧增大 （3） QR段 （4） R点以后 磁滞——铁磁材料在反复磁化过程中，磁感应强
度B的变化总是落后于磁场强度H的变化的现 象。
磁路与铁芯线圈 10
2. 磁滞回线
磁路与铁芯线圈
1 铁磁性物质 2 磁路与磁路定律 3 简单直流磁路的计算 4 交流铁芯线圈及等效电路 5 电磁铁
磁路与铁芯线圈 1
磁场基本物理量
▪ 磁感应强度的大小：
在磁场中一点放一段长度为l 、电流强度为 I 并与磁场方向垂直的
导体，如导体所受电磁力为F ，则该点磁感应强度的大小为
BF
B
Il
B 的单位：特斯拉(T)
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？
磁路与铁芯线圈 15
2 磁路和磁路定律
目的与要求: 掌握磁路基尔霍夫定律，磁
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？
磁路与铁芯线圈 24
3 简单直流磁路的的计算 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
教学方法 用比较法
磁路与铁芯线圈 25
3 简单直流磁路的计算（一）
(a)
(b)
(c)
图 1 铁磁磁路性与物铁芯质线圈的磁化
7
1.2
磁化曲线:铁磁性物质的磁感应强度B与外磁场的磁场强 度H之间的关系曲线, 所以又叫B-H曲线。
I＋
－
A
1
2
Us
1′ S
2′
N L
S
Rw
图 2 B-H磁曲路与线铁芯测线圈量电路
8
1.2 磁化曲线（二）
B R
Q
max
P
0
H
0
H
(a)
(b)
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4 交变磁磁路与化1铁1芯(磁线圈滞回线)
1.3 铁磁性物质的分类（一）
▪ 软磁材料：回线狭长，剩磁、矫顽力均 较小，磁滞不明显，没有外 磁场时磁性基本
磁场基本物理量
▪ 磁导率——是表征物质导磁能力的物理量， 它表明了物质对磁场的影响程度。
▪ 主要导磁物质的相对磁导率
物质
空气 铝
r（H/m） 1．000 000 365
1．000 214
物质
硅钢片 坡莫合金
r （H/m）
103 104
磁路与铁芯线圈 4
磁场基本物理量
▪ 磁场强度H ▪ 磁场强度H——是表征磁场强弱和方向的物