电工学课件(哈工大)第七章

第7章

磁路与铁心线圈电路

哈尔滨工业大学

电工学教研室

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目录

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

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磁场的特性可用磁感应强度、磁通、磁场强度、磁磁导率等几个物理量表示。

一、磁感应强度

与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通（磁力线），可表示磁场内某点的磁场强弱和方向。

S I l F B Φ==B 的单位：特[斯拉]（T ）1T ＝104Gs Φ的单位：韦伯

矢量7.1 磁场的基本物理量

如磁场内各点的磁感应强度的大小相等，方向相同，这样的磁场则称为均匀磁场。

二、磁通

磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁通Φ。

Φ＝BS

Φ的单位：伏•秒，通称为韦[伯]Wb

或麦克斯韦Mx 1Wb＝108Mx

三、磁场强度

磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁感应强度和导磁率之比。

μB H =

H 的单位：安／米μ的单位：亨／米

安培环路定律（全电流定律）：

磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分,等于通过这个闭合路径内电流的代数和.即

矢量

H I 1I 2I 3电流方向和磁场强度的方向

符合右手定则，电流取正；

否则取负。

⎰

∑=I Hdl 在无分支的均匀磁路（磁

路的材料和截面积相同，各

处的磁场强度相等）中，如

环形线圈，安培环路定律可写成：I

x Hx

∑⎰=⨯==NI

I x H

l H Hdl x x x π2x x l NI H =其中l x ＝2 πx 是半径为x 的圆周长Hx 是半径x 处的磁场强度

F ＝NI 即线圈匝数与电流的乘积，称磁通势

单位为安[培]（A ）

四、磁导率

磁导率μ是一个用来表示磁场媒质磁性和衡量物质导磁能力的物理量。

讨论磁场内某一点的磁场强度H 与μ有关吗？

x x x l NI H B μμ ==由上两式可知，磁场内某一点的H 只与电流大小、线圈匝数及该点的几何位置有关，而与μ无关x

x l NI H =•真空中的磁导率为常数

m H /1047

0-⨯=πμ

•一般材料的磁导率μ和真空磁导率μ0的比值，称为该物质的相对磁导率μr

0μμμ=r 或0

0B B H H r ==μμμ磁性材料

非磁性材料

11>≈r r μμ返回

磁性材料的磁性能

一、高导磁性

指磁性材料的磁导率很高，

r

>>1，使其具有

被强烈磁化的特性。

二、磁饱和性

当外磁场（或励磁电流）增大到一定值时，磁性材料的全部磁畴的磁场方向都转向与磁场的方向一致，

磁化磁场的磁感应强度B

J 达到饱和值。

7.2 磁性材料的磁性能高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性

B B

B 0

B J b

a

磁化曲线

B 和μ与H 的关系

B £¬ μ

B

H

O

μ

注

当有磁性物质存在时

B 与H 不成比例，Φ与I 也不成比例。

三、磁滞性

当铁心线圈中通有交变电流（大小和方向都变化）时，铁心就受到交变磁化，电流变化时，B 随H 而变化，当H 已减到零值时，但B 未回到零，这种磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称磁性物质的磁滞性。

B

H 1

23

4

5

6O

磁滞回线

剩磁：当线圈中电流减到零

（H ＝0），铁心在磁化时所获的磁性还未完全消失，这时铁心中所保留的磁感应强度称为剩磁感应强度B r

根据磁性能，磁性材料又可分为三种：

软磁材料（磁滞回线窄长。常用做磁头、磁心等）、永磁材料（磁滞回线宽。常用做永久磁铁）、

矩磁材料（磁滞回线接近矩形。可用做记忆元件）。

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1

u 2

u i

Φ

s

Φ一、磁路

线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通Φ和漏磁通ΦS 。

线圈

铁心

7.3 磁路及其基本定律

二、磁路的欧姆定律

对于环形线圈

l

S

l B

Hl NI μμΦ

===Rm F

S

l NI =

=Φμ磁路的欧姆定律

说明

F=NI 为磁通势R m 为磁阻

l 为磁路的平均长度S 为磁路的截面积

I

N

Φ

R +

_

E

I

U

磁路与电路对照磁路

电路

磁通势F

电动势E 磁通Φ

电流I

磁感应强度B 电流密度J 磁阻R m

电阻R

S

l

Rm μ=

S

l R γ=