铁磁性物质的磁化曲线

铁、镍及其合金等铁磁性材料，其导磁能力很高，相对导磁 系数很大，可达数百甚至数万而且还具有磁饱和及磁滞的特点。 为此，下面研究铁磁性物质的磁化性质。
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第九章 磁路和铁心线圈电路
铁磁性物质的磁化性质一般由磁化曲线即B-H曲线表示
原因：磁场强度H 是决定于产生外磁场的电流； 磁感应强度B 是相当于电流在真空中所产生磁场和物质 磁化后的附加磁场的叠加，
◆ 安培环路定律：磁场强度矢量H沿任何闭合路径的线 积分等于穿过此路径所围成的面的电流代数和，即
l H dl I
例如：可写出图中的安培环路定律表达式为
r
rH
I1 dl
I2
H dl l
I1 I2
电流的方向和所选路径 方向符合右手螺旋法则 时为正，否则为负。
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第九章 磁路和铁心线圈电路
9.2 铁磁性物质的磁化曲线
d BdAcos BdA
nr
B
所以，曲面A的磁通为
A
Ad A BdA
dA
磁通的SI单位：韦伯（Wb）
均匀磁场：磁感应强度量值相等、方向相同的磁场。
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第九章 磁路和铁心线圈电路
如果是均匀磁场，且各点磁感应强度与面积 S 垂直，则该 面积上的磁通为
BA 或 B
A
又称磁感应强 度为磁通密度
第九章 磁路和铁心线圈电路
内容提要
1.磁感应强度、磁通及磁场强度等物理量概念。 2.磁通连续性原理和安培环路定律。 3.磁路的基尔霍夫定律，磁阻与磁导。 4.恒定磁通磁路的计算。 5.交流铁心线圈中波形畸变和交流铁心线圈电路 模型的计算。
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第九章 磁路和铁心线圈电路
9.1 磁场的主要物理量和基本性质
③外磁场通常是由电流产生的，为了反映外磁场和电流之间 的关系，引入一个辅助矢量H即磁场强度。它也是用来表征磁场 中各点的磁力大小、方向的物理量。但是，它的大小仅与产生该 磁场的电流大小和载流导体的形状有关。
其SI单位：安/米（A/m）。
磁场强度与磁感应强度的关系为
r H
r B
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第九章 磁路和铁心线圈电路 ◆ 磁导率
B F
Il
B
B 的SI单位：特斯拉(T)
磁感应强度的方向：由 I l、B
I l
和 F 三个矢量成右螺旋定则的关
系来决定。
r
Baidu Nhomakorabea
rr
F
(dF Idl B)
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第九章 磁路和铁心线圈电路
◆ 磁通（）：磁感应强度 B 在面积 A 上的通量。
设磁场中有一曲面A，在曲面上取一面积元dA ，dA处的磁感
应强度量值为B，方向与dA的夹角为α，则此面积元的磁通为
rr
B H
物质的磁导率 SI单位：H/m
0 4 107 H/m r 0
真空磁导率 相对磁导率
非铁磁物质的μ≈μ0 铁磁物质的μr很大，如硅钢片μr=6000～8000。
二 磁场的基本性质
◆ 磁通连续性原理：磁场中任一闭合面的总磁通恒
等于零，即
A BdA 0
磁感应线总是闭 合的空间曲线
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所以， B-H曲线表明了物质的磁化效应。
铁磁性物质的磁化曲线 B-H 可由实验测出
一 起始磁化曲线
起始磁化曲线，如图中曲线②。 H=0 、B=0 开始磁化 oa1段，B 随H 增大而增大，其增 长率不大。
B，μ
a3 ②
a2
B
μ
a1
① ③
O H1 H2 H3
H
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第九章 磁路和铁心线圈电路
a1a2段，B 随H 增大而急剧增大，其原因是铁磁性物质中的 B 较非铁磁性物质的B 大得多，故常要求铁磁性材料工作在a2点 附近。
H
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第九章 磁路和铁心线圈电路
从图中的曲线③ μ- H 可以看到，铁磁性物质的磁导率μ不 是常数，是随H 的变化而变化的。
开始阶段μ较小；随着H 的增大，μ达到最大值，而后随着 磁饱和的出现， H 再增大，μ值下降。
图中的起始磁化曲线可用磁畴理论予以说明。
二 磁滞回线
◆ 磁滞回线：铁磁性物质 在反复磁化过程中的B-H关 系（在+Hm 和-Hm 间，近似 对称于原点的闭合曲线）。如
交流电机或电器中的铁心常受 到交变磁化。
B
Bm
b Hm Br
O
Hc b
a
a
Hm H
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当H 由零增加到+Hm ，使 铁磁性物质达到饱和，对应的磁
感应强度为Bm ，之后，将H 减 小，B 要由Bm沿着比起始磁化曲 线稍高的曲线ab下降。
H 降为零而B 不为零，这种 B 的改变落后于H 的改变的现象 称为磁滞。
◆ 磁感应线：为使磁场的分布状况形象化，用磁感应线 描述磁场。
规定：磁感应线上的每一点的切线方向就是这一点的磁场方 向；在磁感应强度大的地方磁感应线密，小的地方疏。
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第九章 磁路和铁心线圈电路
◆ 磁场强度
①将不同的物质（磁介质）放入磁场中，对磁场影响是不同 的。
②不同的物质在外磁场的作用下，会被磁化而产生附加磁场， 附加磁场又反过来影响外磁场。
一 磁场的主要物理量
◆ 磁感应强度（B） 磁感应强度 B是表示磁场空间某点的磁场强弱和
方向的物理量。它是矢量。磁场对电流(或运动电荷)有 作用，而电流(或运动电荷)也将产生磁场。
电流(或运动电荷)
磁场
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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
B
Bm
b Hm Br
O
Hc b
a
a
Hm H
剩余磁感应强度（剩磁）：由于磁滞，铁磁性物质在磁场 强度减小到零时保留的磁感应强度（ Br ）。
矫顽磁场强度（矫顽力）：如要消去剩磁，需将铁磁性物 质反向磁化的磁场强度（ Hc ）。
物质按其磁化效应分为
非铁磁性物质 μ≈μ0 铁磁性物质 μ很大，不是常数
物质的磁性可用导磁系数来表示，或者用式
rr
B H
，以通
过物质中磁感应强度与磁场强度的关系来描述。真空或空气的导
磁能力很低，其导磁系数为 0 ，是一个不随磁场强度的大小而
变化的常数（ 0 4 107 H/m ）。所以，真空或空气中的磁感 应强度是随磁场强度成比例地变化的，如图中的直线①所示。
a2a3段，铁磁性物质中的B 的增长率反而变小，其原因是接 近饱和区。
a3点以后，B 的增长率就相当于空气中的B 的增长率，这种 现象称为磁饱和。a1 、a2 、a3点分别称为跗点、膝点、饱和点。
总的来看：铁磁性物质的B 和H 的关系是非线性的。
B，μ a2
a3 a4 ② B
μ
a1
① ③
O H1 H2 H3