磁路与铁心线圈电路(28)
电工学课件第6章磁路与铁心线圈电路
磁路与铁心线圈电路是电工学的重要内容，深入了解磁场来源、铁磁材料特 性和磁路磁阻，能帮助我们理解电磁铁和铁心线圈电路的工作原理和计算方 法。
磁场的来源与特性
电流
通过电流可以创建磁场，磁场的特性由其方向和强度决定。
永磁体
永久磁体是通过原子磁偶极子排列达到自发磁化的，其磁场具有持久性。
磁路
磁路是指通过磁介质的路径，它 对于指定的磁场强度和磁通量起 着重要的影响。
磁路阻抗
磁路阻抗是描述磁路对磁通量产 生阻碍程度的物理量。
磁通量
磁通量是指通过某个截面的磁场 总量，它和磁场强度、磁路面积 以及磁路阻抗之间存在关系。
电磁铁的工作原理和特点
1 电磁激励
电流通过线圈产生磁场，使铁芯具有磁性。
电动势 法拉第电磁感应定律
洛伦兹力定义
电路方程
电动势和线圈自感、电流变化 率的关系
电动势与线圈长度、磁感应强 度、线圈电流和外加磁场的关 系
磁场与磁感应强度的计算
安培定理
根据安培定理，通过封闭回路 的总磁感应强度等于通过该回 路的总电流。
磁场强度
磁场强度是单位长度内的磁通 量，与电流和回路形状有关。
磁感应强度
磁感应强度是介质内某点的磁 场强度，与磁导率和磁场强度 有关。
铁心线圈电路中的电动势和电路方程
现象 带电线圈的磁场变化
外加磁场中的线圈
电磁感应
电磁感应是指磁场与导体运动或改变状况相互作用产生的电流和电动势。
铁磁材料的特点及磁滞回线
1
磁导率高
铁磁材料具有较高的磁导率能够达到较高的磁化强度，在磁路中发挥重要作用。
3
磁滞回线
铁磁材料的磁滞回线描述了其磁化和去磁过程中的能量损耗和延迟现象。
电工学(第七版上册)秦曾煌主编
电路
电动势 E 电流 I 电流密度 J l 电阻 R S I + E R _
I E R E l S
l
S
F NI l Rm S
4. 磁路分析的特点 (1)在处理电路时不涉及电场问题，但在处理磁路时离 不开磁场的概念； (2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，但在处理磁 路时一般都要考虑漏磁通； (3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。 由于 不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律 不能直接用来计算，只能用于定性分析； (4)在电路中，当 E=0时，I=0；但在磁路中，由于有 剩磁，当 F=0 时， 不为零；
7
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 NI I 故相应点磁感应强度为 Bx Hx
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。
磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律 1. 引例 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 的磁通 。
解：根据安培环路定律，有
N匝 xBiblioteka H dl I设磁路的平均长度为 l，则有 B NI Hl l l S
S I
Hx
即有： Φ NI F
在例1(1)，(2)两种情况下，如线圈中通有同样大 小的电流0.39A，要得到相同的磁通 ，铸铁材料 铁心的截面积和硅钢片材料铁心的截面积，哪一 个比较小？ 【分析】 如线圈中通有同样大小的电流0.39A， 则铁心中的磁场强度是相等的，都是260 A/m。 查磁化曲线可得， B铸铁 = 0.05T、 B硅钢 =0.9T, B硅钢是B铸铁的18倍。 因 =BS，如要得到相同的磁通 ，则铸铁铁 心的截面积必须是硅钢片铁心的截面积的18倍。 结论：如果线圈中通有同样大小的励磁电流，要 得到相等的磁通，采用磁导率高的铁心材料，可 使铁心的用铁量大为降低。
第七章 磁路和铁心线圈电路
如图为磁性物质的滞回曲线。
B
1
不同物质的滞回曲线是不同的（见书） 2
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。）
4
2019/10/31
3
H
O6
5
返回
18
磁性物质的分类
根据WXH滞回曲线和磁化曲线WXH的不同，大致分成三类：WXH
乘积 I N 是产生磁通的原因，称为磁动势，用F 表示。
FIN 2019/10/31
单位是安培
返回
10
7WXH.1.4
磁导率 WXH
WXH
磁导率μ是表示磁场空间 媒质 磁性质的物理量，也就是用
来衡量物质导磁能力的物理量。它与磁场强度的乘积就等
于磁感应强度，即 BH 前面已导出环形线圈的磁场强度 H x
0
1
S0 S1
l1
S1
0.8B 0(A /cm )
然后计算各段磁路的磁压降 Hl，进而求出磁路的 磁动势，应用磁路欧姆定律对磁路进行分析。
2019/10/31
返回
23
例一均匀闭合铁心线圈，匝数为 300，铁心中磁感
应WXH 强度为0.9T，磁路的WXH 平均长度为45cm,
WXH
试求：
I
(1)铁心材料为铸铁时线圈中的电流；
B Fmax I l
B 的单位为特斯拉(T)
2019/10/31
返回
5
WXH
WXH
WXH
磁场的方向，由 Il、 B和 F三个矢量成右手定则
的关系来定义。
电 工 基 础 元 月 联 考
电 工 基 础 元 月 联 考一、【选择题】（本题共50小题，每题2分，共100分） 1．关于电容器下列说法正确的是（ ）A 储能元件B.耗能元件C.既是储能元件又是耗能元件D 以上都不正确 2. 关于电容器下列说法正确的是（ ）A .电容就是电容器所带电荷量与它两极间的电压的比值B. 电容与电容器所带电荷量成正比C. 电容与电容器两极板间的电压成正比D.以上都不正确3. 可使平行板电容器两极板的电压增大一倍的是（ ） A.电容器充电完毕后与电源断开，将极板面积增大一倍B.电容器充电完毕后与电源断开，将极板间距离增大一倍C.电容器充电完毕后与电源断开，在两板充满介电常数为2电介质 4. 电容器串联时，总电容小于任意分连电容，是因为（ ） A.电容器串联时，相当于增大了极板面积B.电容器串联时，相当于减小了极板面积C.电容器串联时，相当于增大了极板距离D.电容器串联时，相当于减小了极板距离5.电容器串联时，每个极板上的电荷量都相等，是因为（ ） A.电路中的电流处处相等 B.电荷所通过的路径只有一条C.电路中没有电流,但有静电感应作用,即当电容的一个极板带有电荷时,由于静电感应,在另一个极板上也会带有等量的异种电荷. D.以上说法均不对6.一个电容为C μF 的电容器,和一个电容为2μF 的电容器串联,总电容为C μF 电容器的1/3倍,那么电容C 是( )A. 2μFB. 4μFC. 6μFD. 8μF 7.电路如图1所示,电容两端的电压 UC= ( )A.9VB.0C.1VD.10V8.电容C1 =C2 =C3 =C4=100μF ，串联后接入电压为220V 的电源上工作时,其储存的总电荷量为 0.005 C.若将这四个电容器并联后接于同一电源上工作,则储存的总电荷量为( )A.0.005CB. 0.008CC.0.05CD. 0.08C9.电路如图2所示,已知电容器C1的电容是C2的二倍,C1充过电,电压为U ，C2未充电.如果将开关S 合上,那么电容器C1两端的电压将为( )图11ΩA.1/2UB.1/3UC.2/3UD.U10.一个电容C 的平行板电容器与电源相连,开关闭合后,电容器极板间的电压为U,极板上的电荷量为q.在不断开电源的条件下,把两极板间的距离拉大一倍,则( )A.U 不变,q 和C 都减小一半B.U 不变,C 减小一半,q 增大一半C.q 不变,C 减小一半,U 增大一半D.U 、q 都不变, C 减小一半11.两只电容分别为C1和C2的电容器,其额定值分别为200pF/500V 、300pF/900V,串联后外加1000V 的电压,则( )A.C1击穿, C2不击穿B. C1先击穿, C2后击穿C.C2先击穿, C1后击穿D. C1 C2均不击穿12.如图3所示,每个电容器的电容都是3μF,额定工作电压都是100V,那么整个电容器组的等效电容和额定工作电压分别是( )A.4.5μF,200VB.4.5μF,150VC.2μF,150VD.2μF,200V13.在图4所示的电路中,R1=R2=200Ω,R3=100Ω,C=100μF ，S1接通,待电路稳定后,电容器C 中容纳一定的电荷量,然后,再将S2也接通,则电容器C 中的电荷量将( ) A.增加 B.减少 C.不变 D.无法判断 14.通常万用表“R ×1K Ω”档来检查较大容量电容器的质量,当发现( ),则说明电容器内部已经短路. A.指针偏转又很快回到起始位置 B.指针满偏后不再返回去C.指针偏转后,返回时不能回到起始位置,而停在某一刻度处D.指针根本不偏转15.如图5所示,已知C1=3μF ，C2=2μF 分别充电到U1=30V, U2=20V .则按图连接,线路中迁移的电荷量为( )A.2.4×10-3CB. 1.2×10-5 CC.3.0×10-3 CD.6.0×10-5C16.两只电容器C1 C2分别充电到U1 U2后,顺向并联,则总储能为( )图2图3图4BA图6B CA.WC=（C1+C2）（U1U2）2 /2B.WC=C1C2（U1+U2）2/2（C1+C2）C. WC=（C1+C2）（U21+U22）2 /2D.WC=（C1U1+ C2U2）2/2（C1+C2） 17.两只电容器C1 C2分别充电到U1 U2后,顺向串联,则总储能为( )A.WC = C1 U21 /2+ C2 U22 /2B. WC=C1C2（U1+U2）2/2（C1+C2）C.WC=（C1+C2）（U21+U22）2 /2D. WC=（C1U1+ C2U2）2/2（C1+C2）18.有一只5μF 的电容器已被充电至300V,现要将它放电至100V,则该电容器所储存的电场能减少了( )焦耳A.0.025B.0.225C.0.25D.0.219.收音机中常用双连可变电容器来调节频率,它是通过改变( )来改变电容的A.极板间的距离B.极板的有效面积C.电介质D.并联极板数目 20.地面上的小磁针静止时N 极指向( )A.南方B.北方C.东方D.西方21.关于磁场强度与磁感应强度,下列说法正确的是( )A.磁感应强度与介质的磁导率有关,与通电导体的电流和导体的形状无关B.磁场强度与介质的磁导率有关,与通电导体的电流和导体的形状无关C.磁感应强度与介质的磁导率无关,与通电导体的电流和导体的形状有关D.磁场强度与介质的磁导率无关, 与通电导体的电流和导体的形状有关22.一导体放入B=0.1T 磁场中, 如果通以I=5A 的电流,导体的长度为L=20CM ，B 与I 的夹角为30°,则导体在磁场中所受的力为( )A. 0.1NB.0.01NC.0.05ND. 0.05 Kg23.在图6中,匀强磁场的磁感应强度为B,导线在磁场中的有效长度为L 电流I,α角如图所示.图( )中的载流导体受力表达式F=BILsin α.24.有两条导线,AB 垂直于CD,并相隔一段很小的距离,其中导线AB 固定,导线CD 能够以中点O 为轴自由转动,如图7所示.当两条导线按图示方向通入电流时,则导线CD 将( ) A.顺时针方向转动,同时靠近导线AB B.逆时针方向转动,同时靠近导线AB C.顺时针方向转动,同时离开导线AB D.逆时针方向转动,同时离开导线AB25.在铁心线圈电路中,磁通与励磁电流之间的关系为( ) A.线性 B.非线性 C.正比 D.反比26.磁路的主要组成部分有( )A.铁心和衔铁B.铁心和工作气隙C.铁心、衔铁和工作气隙D.衔铁和工作气隙27.高斯计是用来测量( )A.温度B.湿度C.磁感应强度D.电场28.一线圈有1000匝,通入2A 的电流,所产生的磁通为4×10-3Wb ,则磁路的磁阻为( )A .8×10-61/HB .0.5×1061/H C.8 1/H D.2 1/H 29.组成变压器的磁路所使用的材料应是( )7A.相对磁导率μr 约等于1的材料B.相对磁导率 μr>>1的硬磁材料C.相对磁导率μr>>1的软磁材料D.相对磁导率μr>>1的矩磁材料 30.半导体收音机中的中波磁棒采用的是( )A.软磁铁氧体B.硬磁铁氧体C.硅钢D.坡莫合金 31.关于导体切割磁力线产生电磁感应现象的下列说法正确的是( )A.只要导体在磁场中运动就会有感应电流产生B.只要导体作切割磁力线运动就会有感应电流产生C.只要闭合导体作切割磁力线运动就会有感应电流产生D.只要闭合导体的一部分作切割磁力线运动就会有感应电流产生 32.一个导体线圈在匀强磁场中运动,如图8,能够产生感应电流的是( )A.线圈沿磁场方向平移,见a 图B.线图沿垂直磁场方向平移,见b 图C.线圈以自身的直径为轴转动,轴与磁场方向平行,见c 图D.线圈以自身的直径为轴转动,轴与磁场方向垂直,见d 图33.如图9所示,在一长直线中通有电流I,线框abcd 在纸面内向右平移,线框内( )A.没有感应电流产生B.产生感应电流,方向是adcbaC.产生感应电流,方向是abcdaD.不能肯定34.通电长直导线的一侧悬一闭合金属线圈,AB 在线圈平面内,如图10所示.当滑动变阻器的滑片向b 端移动,则( ) A.线圈中产生逆时针方向的电流,线圈向AB 运动 B.线圈中产生逆时针方向电流,线圈离开AB 运动 C.线圈中产生顺时针方向电流,线圈向AB 运动abcd图8IdV图 9E 图10D.线圈中产生顺时针方向电流,线圈离开AB 运动35.闭合的铜环用细丝悬挂，如图11所示。
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
电工基础学习指导—磁路与铁心线圈
第八部份 磁路与铁心线圈一、学习目标与要求1．了解磁路的概念；2．了解磁路欧姆定律、磁路KCL 、KVL ；3．了解起始磁化曲线、磁滞回线、基本磁化曲线；4．了解正弦电压作用下电压与频率、磁通的关系，正弦电压作用下磁通和电流的波形，正弦电流作用下磁通与电压的波形，磁滞损耗、涡流损耗、铁心损耗的概念。
5．了解变压器的变压比、变流比，及变压器阻抗变换的意义。
二、本章重点内容1．磁路是指磁通经过的路径，通过闭合的铁心的大部分磁通称为主磁通，经空气自成回路的磁通称为漏磁通。
2．磁路中基本定律有： 磁路欧姆定律：m m R F R NI Φ==，与电路欧姆定律相对应； 全电流定律：n n 2211H l H l H l NI +++=Λ； 基尔霍夫磁通定律：0=∑Φ，与基尔霍夫电流定律相对应；基尔霍夫磁位差定律：0m===∑∑∑U lH NI ，与基尔霍夫电压定律相对应。
3．磁化。
铁磁性物质能被磁化，当铁磁性物质工作在交变的磁场中时，铁磁性物质反复被磁化。
4．交流铁心线圈在交变磁通作用下，铁心中的能量损耗称为铁心损耗。
铁心损耗包括涡流损耗和磁滞损耗。
6．电磁铁主要由线圈、铁心和衔铁三部分组成，铁心和衔铁采用软磁材料制成。
电磁铁分为交流电磁铁和直流电磁铁。
7．变压器的变压比：K N N E E U U ==≈212121； 变压器的变流比：K N N I I 11221=≈； 变压器的阻抗变换：L 2Z K Z ='。
三、本章内容的前后联系1．本章是为学习电机和各种电磁元件作基础的。
本章中有些内容，如磁场的基本物理量，已在第一、三章中阐述过；变压器、磁性材料的磁性能的部分内容，或多或少已在物理学中学过，在此可以复习自学。
2．在学习本章时，应对相关内容多作联系对比，例如：磁路与电路、交流铁心线圈电路与交流空心线圈电路、直流电磁铁与交流电磁铁等。
四、学习方法指导（一） 学习方法1．联系对比：将磁路与电路进行比较，将其相关物理量有机地联系在一起有助于理解磁路的概念。
电工学(第七版)上册秦曾煌第六章简版
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。
解：(1) 查铸铁材料的磁化曲线
当 B = 0.9 T 时，磁场强度 H = 9000 A/m，则
I Hl 9000 0.45 13.5 A
第6章 磁路与铁心线圈电路
在很多电工设备（如变压器、电机、电磁铁、电 工测量仪器等）中，不仅有电路的问题，同时还有磁 路的问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理论， 才能对以上电工设备进行全面分析。
在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材 料做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气 或其它物质的磁导率高的多，磁通的绝大部分经过 铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。
章目录 上一页 下一页 返回 退出
6.1 磁路及其分析方法
四极直流电机和交流接触器的磁路
If +
N
_
S
S
N
直流电机的磁路
交流接触器的磁路
章目录 上一页 下一页 返回 退出
6.1.1 磁场的基本物理量
1.磁感应强度B 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
方向:与电流的方向之间符合右手螺旋定则。 大小: B F
例如: 永久磁铁的磁性就是由 剩磁产生的；自励直流发电机 的磁极，为了使电压能建立，
• O •Hc H •
也必须具有剩磁。
磁滞回线
章目录 上一页 下一页 返回 退出
3. 磁滞性 剩磁也存在着有害的一面，
例如，当工件在平面磨床上加 工完毕后，由于电磁吸盘有剩 磁，还将工件吸住。为此要通 入反向去磁电流，去掉剩磁， 才能取下工件。
磁路与铁心线圈电路全
优化方法与技巧
• 仿真优化方法：通过计算机仿真 技术，模拟不同设计方案的工作 状态，选择最优方案。
优化方法与技巧
分阶段优化
将整个设计过程分为若干阶段，每个阶段进行局部优化。
多目标优化
同时考虑多个性能指标，进行多目标优化。
权衡取舍
在优化过程中，根据实际情况权衡不同性能指标的取舍。
设计实例与解析
01
磁阻
磁路中的阻碍磁通量通过 的阻力，与磁路的长度、 截面积和导磁材料的磁导 率有关。
磁路的基本定律
安培环路定律
磁场中穿过某一闭合曲线的磁通量等 于零，即磁场线不能从一点出发回到 同一点而不经过其他地方。
奥斯特实验定律
法拉第电磁感应定律
当磁场发生变化时，会在导体中产生 感应电动势。
电流产生磁场，电流越大，产生的磁 场越强。
影响电路的性能。
磁饱和
当磁路中的磁场强度过高时，铁 心会进入磁饱和状态，导致磁通 流量下降，影响电路的正常工作。
铁心线圈电路对磁路的影响
电流变化
01
铁心线圈电路中的电流变化会导致磁路中的磁场强度和方向发
生变化。
磁通量变化
02
铁心线圈电路中的电流变化会引起磁通量变化，进而影响磁路
的分布和平衡。
电磁感应
电磁铁是一种利用磁路和铁心线圈电 路的原理，产生强大磁力的电气设备。
电磁铁广泛应用于各种领域，如工业、 交通运输、医疗器械等，用于实现各 种自动化设备和装置的控制和驱动。
电磁铁主要由线圈和铁心组成，当电 流通过线圈时，产生磁场，该磁场与 铁心的相互作用产生强大的磁力。
05
磁路与铁心线圈电路的设 计与优化
设计原则与步骤
高效性
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。
磁路与铁心线圈电路课程课件
或
若磁路不均匀，由不同材料构成，则磁路的磁阻
应由不同的几段串联而成，即
I
右图所示继电器的磁路就是由三段 2
串联
l2
S2
0
1
S0 S1
l1
S1
电工与电子技术基础
例1: 有一环形铁心线圈，其内径为10cm，外径为 5cm，铁心材料为铸钢。磁路中含有一空气隙， 其长度等于 0.2cm。 设线圈中通有 1A 的电流， 如要得到 0.9T 的磁感应强度，试求线圈匝数。
电工与电子技术基础
第六章 磁路与铁心线圈电路
6.1 磁路及其分析方法 6.2 交流铁心线圈电路 6.3 变压器 6.4 电磁铁
电工与电子技术基础
6.1 磁路及其分析方法
实际电路中有大量电感元件的线圈中有铁心。线圈通电 后铁心就构成磁路，磁路又影响电路。因此电工技术不仅 有电路问题，同时也有磁路问题。
B
(3)矩磁材料 其剩磁大而矫 顽磁力小，磁 滞回线为矩形。 (记忆元件)
B
H
H
H
电工与电子技术基础
6.1.3 磁路的分析方法 • 为了使励磁电流产生尽可能大的磁通，在电磁设
备或电磁元件中要放置一定形状的铁心。绝大部 分磁通将通过铁心形成闭合路径——磁路。 图示为交流接触器的磁 路，磁通经过铁心和空 气隙而闭合。
矫顽磁力Hc： 使 B = 0 所需的 H 值。
磁性物质不同，其磁滞回 线和磁化曲线也不同。
B
Br• • O •Hc H
•
磁滞回线
电工与电子技术基础
按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：
(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)
电工基础第十三章《磁路和铁心变压器》习题
第十三章磁路和铁心线圈电路一、环形螺管线圈的外直径为32.5cm，内直径为27.5cm，匝数为1500匝，电流为0.45A。
试求在媒质为空气和铁(设其µt=1000)两种情况下线圈内部的磁通。
二、已知磁路如图13—24所示，图中尺寸单位均为mm，材料为铸铁，如果气隙中的磁通为16×10-4Wb，求线圈匝数为1500匝时的电流。
三、图13-25所示磁路全部由D21硅钢片叠成，叠厚度为40mm，图中尺寸单位均为mm，铁心左右两柱上各绕有一个线圈，匝数分别为N1=600匝，求：（1）当电流I1=3A，I2=0A时，磁路中的磁通。
（2）I1=I2=3A，两线圈的磁动势方向一致时磁路中的磁通。
（3）I1=I2=3A，但两线圈的磁动势方向相反时磁路中的磁通。
四、图13-26所示有分支磁路由D21硅钢片叠成，空气隙长度l01=l02=l03=1mm，图中尺寸单位均为mm，如要在铁心的中间铸内产生1×10-3Wb的磁通，试求所需磁动势;若线圈匝数为1320匝，求励磁电流I。
五、图13-27所示分支磁路中，铁心①有铸钢制成，铁心②由D21硅钢片叠成，空气隙长度l01=l02=l03=1mm，尺寸单位均为mm，要使铁心②的每个边柱上有4. 8×10-4Wb的磁通，求400匝线圈中的励磁电流。
六、一个铁心线圈接到US=100V的工频正弦电压源时，铁心中磁通最大值Φm=2. 25×10-3Wb，试求线圈的匝数。
如将该线圈改接到Us=150V的工频正弦电压源，要保持ΦM不变，试问线圈匝数应该为多少？七、有一铁心线圈，试分析铁心中的磁感应强度、线圈中的电流和铜损I2R在下列几种情况下将如何变化：（1）直流励磁——铁心截面积加倍，线圈的电阻和匝数以及电源电压保持不变；（2）交流励磁——同（1）；（3）直流励磁——线圈匝数加倍，线圈的电阻及电源电压保持不变；（4）交流励磁——同（3）；（5）交流励磁——电流频率减半，电源电压的大小保持不变；（6）交流励磁——频率和电源电压的大小减半。
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。
磁路与铁心线圈电路ppt课件
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。
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。
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，也称匀强磁场。
6.1.2 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
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
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。
6.1 磁场的基本物理量
6.1.1 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。
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
B BJ曲线和B0直线的纵坐标相 加即磁场的 B-H 磁化曲线。
B
b •
B
a •
BJ
B0
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，磁性物质的磁导率不是常
线性关系。
电路基础题库+参考答案
电路基础题库+参考答案一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、在无分支磁路中，不计漏磁通时,即使各段材料不同，横截面积不同，但磁路各处横截面的（）仍相等。
A、//磁通；B、//磁导率。
C、//磁感应强度；D、//磁场强度；正确答案：A2、在计算动态电路初始值时, 的电感元件可以代之以( )。
A、无法确定。
B、开路C、短路D、阻抗；正确答案：B3、一台三相电动机绕组星形连接，接到的三相电源上，测得线电流，则电动机每组绕组的阻抗为( ) 。
A、11B、22C、38D、66正确答案：B4、在计算电容初始储能不为零的动态电路全响应的初始值时, 可将该电容元件代之以( )。
A、无法确定。
B、开路C、短路D、电压为的电压源正确答案：D5、RL串联或RC串联电路的零输入响应总是( )。
A、衰减的指数函数；B、增长的指数函数；C、恒定不变的数；D、无法确定。
正确答案：A6、三相总视在功率公式适用于( ) 中。
A、对称三相电路B、单相正弦交流电路C、任意三相电路D、不对称三相电路正确答案：A7、磁路中励磁线圈的电流与（）的乘积叫做磁通势。
A、//线圈匝数；B、// 磁导率。
C、//线圈电阻；D、//磁路的磁阻；正确答案：A8、在直流激励的一阶动态电路中，或的零状态响应的变化规律为 ( )。
A、可能按指数规律增长,也可能按指数规律衰减；B、总是按指数规律衰减为零；C、总是按指数规律增长到它的最大值；D、无法确定。
正确答案：C9、下列料中，属于软磁性材料的是（）。
A、//铬钢；B、//铜。
C、//硅钢；D、//钨钢；正确答案：C10、对称三相电源接对称△负载,线电流有效值为10A,则相电流有效值为( )。
A、10B、10*3C、10/3D、30正确答案：C11、对称Ｙ联接负载接于对称三相电源，不管有没有中线，中点电压都等于( )。
A、0B、中点电压C、相电压D、线电压正确答案：A12、对称三相电源接Y形对称负载,已知 , ,则三相的有功功率为( ) 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
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
2021/3/9
总目录 章目录 返回 上一页11 下一页
7.2 磁性材料的磁性能
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 (如坡 莫合金，其 r 可达 2105 ) 。
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。
N匝
x
Hx S I
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]。
2021/3/9
总目录 章目录 返回 上一页7 下一页
7.1.4 磁导率
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：
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
是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线。 B
剩磁感应强度Br (剩磁) ： 当线圈中电流减小到零(H=0)
Br •
时，铁心中的磁感应强度。
矫顽磁力Hc： 使 B = 0 所需的 H 值。
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
2021/3/9
总目录 章目录 返回 上一页1 下一页
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；
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，磁性物质的磁导率不是常
B0
磁化曲线 H
数，随H而变。
B,
有磁性物质存在时，与 I 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
2021/3/9
总目录 章目录 返回 上一页14 下一页
N
300
(2)查硅钢片材料的磁化曲线，
当 B=0.9 T 时，磁场强度 H=260 A/m，则
I Hl 260 0.45 0.39 A
N
300
结论：如果要得到相等的磁感应强度，采用磁导率
高的铁心材料，可以降低线圈电流，减少用铜量。
2021/3/9
总目录 章目录 返回 上一页25 下一页
在例1(1)，(2)两种情况下，如线圈中通有同样大
磁感应强度B :
表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
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，也称匀强磁场。
2021/3/9
总目录 章目录 返回 上一页3 下一页
3. 磁路与电路的比较 磁路
磁通势F
磁通
磁感应强度B
磁阻 R m l
S
I
N
F NI
Rm
l
S
2021/3/9
ห้องสมุดไป่ตู้
电路
电动势 E 电流 I 电流密度 J 电阻 R l
S
I
+
_E
R
I E R
E l
S
总目录 章目录 返回 上一页21 下一页
4. 磁路分析的特点 (1)在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不 开磁场的概念；
小的电流0.39A，要得到相同的磁通 ，铸铁材料
0 4π 107 H/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 0 H
B B0
2021/3/9
总目录 章目录 返回 上一页8 下一页
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。
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
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 d l Hx lx Hx 2 x
I NI
Hx 2π x NI
I
N匝
x
Hx S
2021/3/9
总目录 章目录 返回 上一页6 下一页
故得： Hx
NI 2π x
NI lx
式中：N 线圈匝数；
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。
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。
即有： Φ
NI l
F Rm
S
式中：F=NI 为磁通势，由其产生磁通；
Rm 称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用； l 为磁路的平均长度；
S 为磁路的截面积。
2. 磁路的欧姆定律
若某磁路的磁通为，磁通势为F ，磁阻为Rm，则
F
Rm
此即磁路的欧姆定律。
2021/3/9
总目录 章目录 返回 上一页20 下一页
7.3.2 磁路的欧姆定律
磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律
1. 引例 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 的磁通 。
解：根据安培环路定律，有
N匝
Hdl I
设磁路的平均长度为 l，则有 NI Hl B l l S
x
Hx S I
2021/3/9
总目录 章目录 返回 上一页19 下一页
具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用 来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。 (3)矩磁材料
具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线 接近矩形，稳定性良好。在计算机和控制系统中用 作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰 铁氧体等。
2021/3/9
总目录 章目录 返回 上一页17 下一页
(2) 求各段磁场强度 Hi
根据各段磁路材料的磁化曲线 Bi=f ( Hi) ,求B1，
B2 ，……相对应的 H1， H2 ，……。
(3) 计算各段磁路的磁压降 （Hi li ）
(4) 根据下式求出磁通势（ NI ）
n
NI Hili i 1
2021/3/9
总目录 章目录 返回 上一页24 下一页
即
2021/3/9
NI H 1l 1 H 2 l 2 H n l n
n
NI Hili i 1
总目录 章目录 返回 上一页23 下一页
基本步骤: （由磁通 求磁通势F=NI ）
(1) 求各段磁感应强度 Bi 各段磁路截面积不同，通过同一磁通 ，故有：
B1 S1 , B2 S2 , ... , Bn Sn
磁性物质不同，其磁滞回线
• O •Hc H •
和磁化曲线也不同。
磁滞回线
2021/3/9
总目录 章目录 返回 上一页15 下一页
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
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
(2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路 时一般都要考虑漏磁通；
(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。
由于 不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律
不能直接用来计算，只能用于定性分析；
(4)在电路中，当 E=0时，I=0；但在磁路中，由于有剩
磁，当 F=0 时， 不为零；
2021/3/9
7.3 磁路及其基本定律
7.3.1 磁路的概念
在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材料做 成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其 它物质的磁导率高的多，磁通的绝大部分经过铁心 形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。
N
If + –
S
S
N
直流电机的磁路
交流接触器的磁路
2021/3/9
总目录 章目录 返回 上一页18 下一页
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。