电工电子技术基础2.3 磁路的基本概念
《电工电子技术基础》课程标准
《电工电子技术基础》课程标准课程编号：062040使用专业：城市轨道交通运营管理专业课程类别：基础学习领域课程修课方式：必修课教学时数：180一、课程定位和课程设计：（一）课程性质与作用《电工电子技术基础》课程是高职高专机电、数控等专业学生必修的一门技术基础课,包括电工技术、电机与控制以及模拟电子技术和数字电子技术等部分内容。
《电工电子技术基础》是研究电路的基本定律、基本分析方法及基本知识和应用；变压器、电动机以及常用控制电器的基本原理和应用；常用电子元件及模拟电子电路、数字电子电路的原理及应用。
《电工电子技术》是机电、数控等专业前导课程，后续课程有《单片机原理与应用》、《传感器与检测技术》、《液压与气压传动技术》《城轨交通供电》、《城轨电气控制及PLC技术》等。
《电工电子技术基础》又是学生考取中级和高级电工职业资格证书的核心课程。
（二）课程设计思路课程设计的总体思路：基于工作过程和工作任务的结构模式。
遵循以“应用为目的，以必须、够用为度”的原则，以“掌握概念、强化应用、培养技能”为重点，以“精选内容、降低理论、加强基础、突出应用”为主线，坚持基本知识点的学习，在相关知识的学习中注重培养学生分析问题、解决问题的能力。
结合现场参观、实践环节和课程设计等技能训练，突出对学生综合能力及创新能力的培养。
《电工电子技术》课程的任务是使学生在以有的物理知识基础上，掌握有关电工技术与电子技术方面必备的基本理论、基本知识和基本实践技能，为学好专业知识、从事生产第一线的专业技术工作以及进一步提高科学技术知识水平打下一定的基础，同时培养学生辩证唯物主义观点和分析问题、解决问题的能力。
二、课程目标（一）知识目标1、掌握电路的基本概念、基本知识，能用电路的基本定律对直流、交流电路进行分析计算。
2、掌握变压器、电动机的基本原理和应用，掌握常用控制电器的基本结构和功能，了解安全用电知识和安全用电措施。
3、掌握半导体元件的结构、工作原理和伏安特性，掌握基本放大电路的组成原理和分析方法，整流、滤波、稳压、调压电路的原理和应用。
电工电子技术-磁路及其基本定律
一个没有铁芯的载流线圈所产生的磁通是分布在整个空 间的，而当此线圈绕在闭合铁芯上时，由于铁芯的磁导率远 比周围空气或其他非磁性材料的磁导率大，因此，绝大多数 磁通将集中于铁芯内部，并构成回路。这部分磁通称为主磁 通。另外一小部分磁通经过铁芯外的非磁性材料而形成回路， 这部分磁通称为漏磁通。
磁路与电路的关系
Hl I
在下图所示磁路中，应用安培环路定律为：
Hl NI
上式中，线圈匝数与电流的乘积NI称为磁通势（磁动势 ），用字母F表示，即
F NI
2．磁路欧姆定律
NI F
l Rm
S 上式与电路的欧姆定律在形式上相似，故称为磁路欧姆 定律。因铁磁性材料的磁导率μ不是常数，因此，磁路的欧 姆定律通常不能用于定量计算，只能用于定性分析。
我们把这种人为造成的主磁通的闭合路径称为磁路。如 下图所示为几种铁芯构成的磁路。
1．安培环路定律
安培环路定律又称为全电流定律，它是计算磁路的基本 公式，其数学表形式， 即在磁场中，任选一磁力线作为闭合回线，若闭合回线上各 点的磁场强度H相等，且其方向与闭合回线的切线方向一致 ，则磁场强度H与闭合回线的长度l的乘积就等于闭合回线内 所包围的电流总和ΣI，其表达式为：
《电工电子学》知识点
《电工电子学》知识点《电工电子学》是一门介绍电子技术与电工技术的课程，是许多工程类专业的基础课程之一。
下面将分别介绍一下《电工电子学》的主要知识点。
一、电路的基本概念1、电流：电荷在导体中流动的现象称为电流。
2、电压：电场力做功与电荷量的比值称为电压。
3、电阻：电流通过导体时，导体对电流的阻碍作用称为电阻。
4、欧姆定律：电流与电压成正比，与电阻成反比。
5、电源：提供电能并控制电流的装置称为电源。
二、电路的分析方法1、支路电流法：以支路电流为未知量，根据基尔霍夫定律列方程求解。
2、节点电压法：以节点电压为未知量，根据基尔霍夫定律列方程求解。
3、叠加定理：当多个激励同时作用时，响应等于各激励单独作用时响应的叠加。
4、戴维南定理：任何一个线性有源二端网络都可以等效成一个电压源和一个电阻串联的形式。
三、正弦交流电路1、正弦交流电的三要素：最大值、角频率和初相位。
2、相量表示法：将正弦量用相量表示，便于进行分析和计算。
3、交流电路中的功率：有功功率、无功功率和视在功率。
4、交流电路的稳定性：当外界条件变化时，交流电路能够保持稳定的状态。
四、三相交流电路1、三相交流电的产生：三相交流发电机产生的三相交流电。
2、三相交流电路的连接方式：星形连接和三角形连接。
3、三相交流电路的功率：三相有功功率和三相无功功率。
五、磁路与电机1、磁场的基本概念：磁力线、磁通、磁场强度等。
2、磁路的基本概念：磁阻、磁动势等。
3、电动机的基本概念：电动机的工作原理、结构、特性等。
4、发电机的的基本概念：发电机的工作原理、结构、特性等。
六、电子技术基础1、基本电子元件：电阻、电容、电感、二极管、三极管等。
2、放大电路：共射放大电路、共基放大电路、共集放大电路等。
3、滤波电路：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
4、反馈电路：正反馈和负反馈。
电工基础知识点汇总一、电是什么？电是一种物理现象，它遵循物理规律。
电是由电荷的运动而产生的。
电是一种能量形式，它可以被转换和利用。
《电工电子技术》课件——磁路的基本概念
电磁感应定律
例如：
闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁 感线的运动时，导体中就会产生电流，产生的 电流称为感应电流，产生的电动势（电压）称 为感应电动势。
产生电磁感应的两种形式
➢ 从形式上看，产生感应电动势有两种方法——切割磁力线和磁通 量变化。
电磁感应现象中电动势的方向可以 通过右手定则或楞次定律来确定。
磁路与变压器
主要 内容
磁路的基本物理量
磁路的基本物理量
当线圈中有电流流过时，产生的磁通 有很少一部分磁通沿铁芯以外的空 绝大部分集中在铁芯中，沿铁芯闭合。 间闭合。
主磁通，用字母Φ表示
漏磁通，用Φσ西格玛表示
磁路
主磁通所通过闭合路径称为磁路。
（a）电磁铁的磁路 （b）变压器的磁路
（c）直流电机的磁路
Φ= BS 或 B S
磁感应强度B 也被称为磁通量密度或磁通密度。
单位：韦[伯]（Wb）
磁动势类似于电路中的电动势 磁阻类似于电路中的电阻
主要 内容
磁路的基本物理量 法拉第电磁定律、楞次定律
电磁感应定律也叫法拉第电磁 感应定律。
电磁感应现象是指因磁通量变 化，产生感应电动势的现象。
磁路
电路是电流流过的路径，磁路是磁通的闭合路径，磁路中的磁通 就类似于电路中的电流。
磁感应强度B
磁感应强度B的方向与该点磁力线的切线方向一致，与 产生该磁场的电流之间的方向关系符合右手螺旋定则。
磁感应强度是矢量，它的方向与该点磁场的方向相同。
单位：特斯拉 (T) 1 T = 1 Wb/m2
右手定则
右手定则内容∶
伸平右手使姆指与四指垂直，手心向 着磁场的N极，姆指的方向与导体运动的 方向一致，四指所指的方向即为导体中感 应电流的方向（感应电动势的方向与感应 电流的方向相同）。
磁路和变压器电工电子技术基础
磁路和变压器电工电子技术基础概述磁路和变压器是电工电子技术中重要的基础知识，它们在电力系统、通信系统以及各种电子设备中起着重要的作用。
本文将介绍磁路和变压器的基础概念、工作原理以及应用。
磁路的基础概念磁路是由磁性材料构成的路径，磁场通过磁路来传导。
磁路主要由磁性材料和空气间隙组成，其中磁性材料的主要作用是增强磁场强度。
磁通量和磁势磁通量是磁场通过磁路的量度，用Φ表示，单位是韦伯（Wb）。
磁通量的大小与磁场强度和磁路截面积成正比。
磁势是磁场在磁路中存在的力量，用Φ表示，单位是安培·匝（Am）。
磁路中的欧姆定律磁路中的欧姆定律类似于电路中的欧姆定律，描述了磁路中的磁势、磁通量和磁路电阻之间的关系。
根据磁路中的欧姆定律，磁势与磁通量的比例关系可以表示为Φ = R × Ψ，其中Φ表示磁通量，Ψ表示磁势，R表示磁路电阻。
磁路中的磁阻磁路中的磁阻决定了磁场通过磁路的难易程度。
磁阻与磁性材料的特性以及磁路的几何形状有关。
磁路中的磁阻可以通过磁路的长度、截面积以及磁性材料的磁导率来计算。
变压器的基本原理变压器是利用电磁感应原理而工作的电器，主要用于将交流电能从一个电路传输到另一个电路。
变压器可以将交流电的电压和电流进行变换，同时也可以提高或降低电压的大小。
变压器的结构典型的变压器由一个或多个绕组和一个铁芯构成。
绕组一般分为输入绕组和输出绕组，它们通过铁芯相连接。
铁芯主要起到增加磁路磁阻、导磁和集中磁感应线的作用。
变压器的工作原理变压器的工作原理基于电磁感应定律。
当输入绕组通电时，产生的磁场通过铁芯传导到输出绕组，由于磁场的变化，输出绕组中会产生感应电动势，从而产生输出电流。
变压器的变压比变压器的变压比是输入电压和输出电压之间的比值。
变压器的变压比可以通过绕组的匝数比来确定。
变压比的大小决定了变压器的升压或降压功能。
变压器的效率变压器的效率是指输出功率与输入功率之间的比值。
变压器的效率通常高达90%以上，主要损耗包括铜损、铁心损耗和额定功率损耗。
《电工电子技术》——磁路与变压器
已制成的变压器、互感器等，通常都无法从外观上看出 绕组的绕向，如果使用时需要知道它的同名端，可通过实验 方法测定同名端。
直流电感法
交流感应法
3.4 特殊变压器
3.4.1 自耦变压器
若变压器的原、副绕组有一部分是共用的，这类的变 压器叫自耦变压器。自耦变压器的原、副绕组之间既有磁 的耦合，又有电的联系。
在实际工作中可以选用不同匝数比的变压器，将负载阻抗变换 为所需要的阻抗值。在电子线路中常利用变压器的这种阻抗变 换作用实现阻抗匹配。
4. 变压器的外特性、损耗和效率 （1）变压器的外特性
当原绕组上外加电压和副绕组的负载功率因数cosφ2不变 时，副边端电压U2随负载电流I2变化的规律，称为变压器 的外特性。 从图中可看出，负载性质和功率因数不同时，从空载(I2=0) 到满载(I2=I2N)，变压器副边电压U2变化的趋势和程度是 不同的。，我们用副边电压变化率(或称电压调整率)来表示。 副边电压变化率ΔU(％)规定为：当原边接在额定电压和额 定频率的交流电源上，副边开路电压U2N和在指定的功率 因数下副边输出额定电流时的副边电压U2的算术差与副边 额定电压U2N的百分比值，即
r 0
4. 磁场强度H 同一通电线圈内的磁场强弱（用磁感应强度B来表征）， 不仅与所同电流的大小有关，而且与线圈内磁场介质的导磁性 能有关。
在通电线圈中，H这个单位只与电流的大小有关，而与线圈 中被磁化的物质，即与物质的磁导率μ无关。但通电线圈中的磁 感应强度B的大小却与线圈中被磁化的物质的磁导率μ有关。H 的大小由B与μ的比值决定，即磁场强度为
2.额定电流
额定电流是根据变压器允许温升而规定的电流值，以 安或千安为单位，变压器的额定电流有原边额定电流I1N和 副边额定电流I2N。
第一讲磁路的基本知识
《电工基础》教案课题：项目四第一讲磁路的基本知识教学目的:1、理解磁路中磁势磁阻的概念以及磁路的欧姆定律。
2、全电流定律及其应用。
教学重点:磁路中的欧姆定律和全电流定律的应用教学难点：磁势和磁阻的概念教学方法：启发式综合教学法教学课时：4课时教学过程时间分配新课讲授：导入：磁路系统广泛应用在电器设备之中，如变压器、电机、继电器等。
并且在电机和某些电器的磁路中，一般还需要一段空气隙，或者说空气隙也是磁路的组成部分。
图1—1是电机电器的几种常用磁路结构。
图(a)是普通变压器的磁路，它全部由铁磁材料组成；图(b)是电磁继电器磁路，它除了铁磁材料外，还有一段空气隙。
图(c)表示电机的磁路，也是由铁磁材料和空气隙组成；图(b)是无分支的串联磁路，空气隙段和铁磁材料串联组成；图(a)是有分支的并联磁路。
图中实（或虚）线表示磁通的路径。
(a) (b) (c)图1—1 几种常用电器的典型磁路(a) 普通变压器铁芯； (b) 电磁继电器常用铁芯； (c) 电机磁路1、磁感应强度（磁通密度）B描述磁场强弱及方向的物理量称为磁感应强度B。
为了形象地描绘磁场，往往采用磁感应线，常称为磁力线，磁力线是无头无尾的闭合曲线。
图1—3中画出了直线电流及螺线管电流产生的磁力线。
(a) (b)图1—3 电流磁场中的磁力线150’(a) 直线电流； (b) 螺线管电流磁力线的方向与产生它的电流方向满足右手螺旋关系，如图1—3(a)所示。
在国际单位制中，磁感应强度B 的单位为特（特斯拉），单位符号为T ，即211/T Wb m = （韦伯/米2）。
2、磁通Φ穿过某一截面S 的磁感应强度B 的通量，即穿过截面S 的磁力线根数称为磁感应通量，简称磁通。
用Φ表示。
即⎰⋅=ΦsdS B （1—1）图1—4 均匀磁场中的磁通在均匀磁场中，如果截面S 与B 垂直，如图1—4所示，则上式变为BS Φ= 或 B SΦ= （1—2） 式中，B 为磁通密度，简称磁密，S 为面积。
《电工电子技术基础》教案
《电工电子技术基础》教案第一章：电路基本概念与定律1.1 电路的基本元素电源开关电阻电容电感1.2 电路的基本连接串联电路并联电路混联电路1.3 欧姆定律电流（I）电压（V）电阻（R）1.4 功率与能量功率（P）能量（E）第二章：简单电路分析2.1 基尔霍夫定律电流定律（KCL）电压定律（KVL）2.2 电阻的测量伏安法欧姆表的使用2.3 电路的简化串联电阻的计算并联电阻的计算2.4 电路的功率分析电功率的计算电能的计算第三章：交流电路3.1 交流电的基本概念交流电的定义交流电的表示方法3.2 交流电路的电阻分析电阻对交流电的影响电阻的阻抗计算3.3 交流电路的电容分析电容对交流电的影响电容的阻抗计算3.4 交流电路的电感分析电感对交流电的影响电感的阻抗计算第四章：磁路与变压器4.1 磁路的基本概念磁通量磁感应强度4.2 变压器的基本原理变压器的工作原理变压器的构造4.3 变压器的特性变压器的变压比变压器的效率4.4 变压器的应用电压变换电流变换第五章：半导体基础5.1 半导体的基本概念半导体的定义半导体的分类5.2 PN结的形成与特性PN结的形成过程PN结的特性5.3 半导体器件晶体二极管晶体三极管5.4 半导体电路的基本分析直流电路分析交流电路分析第六章：数字电路基础6.1 数字电路的基本概念数字信号与模拟信号数字电路的组成6.2 逻辑门电路与门（AND Gate）或门（OR Gate）非门（NOT Gate）与非门（NAND Gate）或非门（NOR Gate）6.3 逻辑函数与逻辑表达式逻辑函数的定义逻辑函数的表示方法逻辑函数的简化6.4 逻辑电路的设计半加器全加器译码器编码器第七章：触发器与计数器7.1 触发器的基本概念触发器的定义触发器的作用7.2 常见的触发器SR触发器JK触发器T触发器D触发器7.3 计数器的基本概念计数器的定义计数器的作用7.4 常见的计数器二进制计数器十进制计数器双向计数器第八章：模拟电子技术8.1 放大器的基本概念放大器的定义放大器的作用8.2 放大器的类型静态放大器动态放大器功率放大器8.3 放大器的分析方法微变等效电路分析法交流等效电路分析法8.4 反馈在放大器中的应用反馈的定义反馈的类型反馈的作用第九章：电力电子技术9.1 电力电子器件晶闸管整流器逆变器9.2 电力电子电路的应用电力控制电力调节电力转换9.3 电力电子技术的优势与挑战优势挑战9.4 电力电子技术的发展趋势发展历程未来发展趋势第十章：电工电子技术实验与调试10.1 实验基本知识与技能实验仪器的使用实验操作步骤数据处理与分析10.2 电工实验电阻测量电压与电流测量功率测量10.3 电子技术实验逻辑门电路测试触发器与计数器测试放大器测试10.4 综合实验与调试电路设计与搭建故障诊断与排除性能测试与优化重点和难点解析一、第二章的电路简化与功率分析：理解和应用串并联电路的简化方法，以及电功率的计算。
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Rm
l
S
式中， 为磁导率，单位 H/m；长度 l 和截面积 S 的单位
分别为 m 和 m2 。因此，磁阻 Rm 的单位为 1/亨(H1)。由于磁
导率 不是常数，所以 Rm 也不是常数。
3．磁路欧姆定律 (1) 磁路欧姆定律
通过磁路的磁通与磁动势成正比，与磁阻成反比，即
Em
Rm
上式与电路的欧姆定律相似，磁通 对应于电流 I ，磁动势
1．磁场对放置于其中的直线电流有力的作用，其大小为F =
BIl sin，方向可用左手定则判断。
2．通电线圈放在磁场中将受到磁力矩的作用。
五、铁磁性物质的磁化
1．铁磁性物质都能够磁化。铁磁性物质在反复磁化过程中， 有饱和、剩磁、磁滞现象，并且有磁滞损耗。
2．铁磁性物质的 B 随 H 而变化的曲线称为磁化曲线，它表示 了铁磁性物质的磁性能。磁滞回线常用来判断铁磁性物质的性质和 作为选择材料的依据。
六、磁路
1. 磁通经过的闭合路径称为磁路。磁路中的磁通、磁动势 和磁阻的关系，可用磁路欧姆定律来表示，即
Em
Rm
其中，Rm
l
S
，Em = NI
2. 由于铁磁性物质的磁导率 不是常数，因此磁路欧姆
定律一般不能直接用来进行磁路计算，只用于定性分析。
2．磁路
磁通经过的闭合路径叫磁路。磁路和电路一样，分为有分支磁 路和无分支磁路两种类型。
图 5-12 给出了无分支磁路，图 5-13 给出了有分支磁路。在无 分支磁路中，通过每一个横截面的磁通都相等。
图 5-12 主磁通和漏磁通
图 5-13 有分支磁路
二、磁路的欧姆定律
1．磁动势
通电线圈产生的磁通 与线圈的匝数 N 和线圈中所通过
2.3 磁路的基本概念
一、磁路 二、磁路的欧姆定律
一、磁路
1．主磁通和漏磁通 如图 5-12 所示，当线圈中通以电流后，大部分磁感线沿铁心、 衔铁和工作气隙构成回路，这部分磁通称为主磁通；还有一部分磁 通，没有经过气隙和衔铁，而是经空气自成回路，这部分磁通称为 漏磁通。
图 5-12 主磁通和漏磁通
叫穿过这个面的磁通， = BS。
3．磁导率
磁导率是描述媒介质导磁性能的物理量。某一媒介质的磁导率
与真空磁导率之比，叫这种介质的相对磁导率
r
0
0 = 4 107 H/m
4．磁场强度
磁感应强度 B 与磁导率 之比称为该点的磁场强度
H B ， 或 H IN
l
四、磁场对电流的作用力
Em 对应于电动势 E ，磁阻 Rm 对应于电阻 R 。因此，这一关系称 为磁路欧姆定律。
(2) 磁路与电路的对应关系
磁路中的某些物理量与电路中的某些物理量有对应关系，同时 磁路中某些物理量之间与电路中某些物理量之间也有相似的关系。
图 5-14 是相对应的两种电路和磁路。
图 5-14 对应的电路和磁路
表 5-2 列出了电路与磁路对应的物理量及其关系式。
表 5-2 磁路和电路中对应的物理量及其关系式
电 电流
电阻
电阻率 电动势 电路欧姆定律
路 I
R l
s
E I=E/R
磁 磁通
磁阻
磁导率 磁动势 磁路欧姆定律
路
Rm
l
s
Байду номын сангаасEｍ＝I N
= Eｍ/Rｍ
本章小结
一、磁场 二、电流的磁效应 三、描述磁场的物理量 四、磁场对电流的作用力 五、铁磁性物质的磁化 六、磁路
一、磁场
1．磁场是磁体周围存在的一种特殊物质，磁体通过磁场发生 相互作用。
2．磁场的大小和方向可用磁感线来形象的描述：磁感线的疏 密表示磁场的强弱，磁感线的切线方向表示磁场的方向。
二、电流的磁效应
1．通电导线周围存在着磁场，说明电可以产生磁，由电产生 磁的现象称为电流的磁效应。电流具有磁效应说明磁现象具有电本 质。
的电流 I 的乘积成正比。
把通过线圈的电流 I 与线圈匝数 N 的乘积，称为磁动势， 也叫磁通势，即
Em = NI
磁动势 Em 的单位是安培(A)。
2．磁阻
磁阻就是磁通通过磁路时所受到的阻碍作用，用 Rm 表示。 磁路中磁阻的大小与磁路的长度 l 成正比，与磁路的横截面积 S 成反比，并与组成磁路的材料性质有关。因此有
2．电流产生的磁场方向与电流的方向有关，可用安培定则， 即右手螺旋定则来判断。
三、描述磁场的物理量
1．磁感应强度 B
B 是描述磁场强弱和磁场方向的物理量，它描述了磁场的力效 应。当通电直导线与磁场垂直时，通过观察导线受力可知导线所在 处的磁感应强度
B F Il
2．磁通 匀强磁场中，穿过与磁感线垂直的某一截面的磁感线的条数，