磁路与铁芯线圈
磁路与磁路的欧姆定律
1、什么是电路
知识回顾
电流流通的路径
2、电路欧姆定律、电阻定律?
3、磁感应强度的公式？
二、磁路
1、概念：磁通所通过的路径称为磁路。 有分支磁路
无分支磁路
2、磁路组成：线圈、铁芯物质做 成的芯子。
4.导磁 系数μ
描述导磁能力大小的物理量。通常使用相对导磁系数 r
r
0
无量纲
0
真空导磁系数
#
8-1
第一节 磁路的基本概念和定律
二、磁路的基本定律 安培环路定律 磁磁路欧路姆欧定姆律定律基尔霍夫定律 安培环路定律 磁路欧姆定律
安培环磁路与 安路定电培欧路律环姆类H磁路定似d路定,安律磁l欧律路培磁姆安也环I路定有培路欧各律环磁定种沿在姆路路律定任这定定欧律磁一闭律律姆路闭合磁定欧合路路律姆路径欧定径内姆律各,H定电的律流线的积代分数等和于包围 磁路欧姆定律
例题：铸钢圆环上绕有线圈800匝,通有2A电流，环
平均周长为0.5m，截面积3.25×10-4m2,求线
圈磁动势、磁阻和磁通。（硅钢片的磁导率 为7500H/m
Fm NI
Rm
l S
Fm Rm
几点说明：
1. 磁阻Rm 的大小取决于磁路的尺寸和材料的磁导率。
l Rm S
2. 很大，但不是常数，因此 Rm 也不是常数。所以磁
#
8-3 三、交流电磁铁
铁心
交流电磁铁也是一种电磁器件,结构 形式与直流电磁铁类似。在工业部 门应用极为广泛。如冶金工业中用 于提放钢材的电磁吊车；夹持工件 的电磁工作台；传递动力的电磁离 合器；液压传动中的电磁阀；交流 接触器及接触器等。
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
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
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。
汽车电工电子基础 2常用电磁元件的认识
多电器设备如变压器、电磁铁、继电器、电动机等均
用铁磁材料来构成磁路。磁路的欧姆定律
是分析
磁路的基础。由于铁磁材料的磁阻不是常数，故它常
用于定性分析。
3 含有铁芯线圈的交流电路的主磁通
。这表
明当线圈匝数N 及电源频率f 为一定时，主磁通的幅值
Φｍ由励磁线圈外的电压有效值U 确定，与铁芯的材料
及尺寸无关。
图2-8 单相变压器的负载运行示意图
I1 N2 1 I2 N1 k
U1 E1 N1 k U2 E2 N2
3）阻抗变换
图2-8 变压器的阻抗变换作用
ZL
U1 I1
kU2 I2
k2 U2 I2
k2
ZL
k
2. 变压器的损耗与额定值
1）变压器的损耗和效率
损耗
铜损： 铁损： 主要包括磁滞损耗和涡流损耗
6 电磁铁是利用通电的铁芯线圈产生的电磁力或力矩吸 引衔铁或保持某种工件于固定位置，通过将电磁能转 化为机械能来实现各种控制的一种电器。电磁铁在汽 车上应用广泛，如汽车电喇叭发声、汽油泵进出油阀 的启闭、ABS油阀等都是由电磁铁来控制的。
37 继电器是自动控制电路中常用的一种元件，是用较小 的电流来控制较大电流的一种自动开关，在电路中起 着自动操作、自动调节、安全保护等作用。电磁式继 电器成本较低，便于控制执行部件，因此在汽车电路 中被广泛采用。
1. 开磁路点火线圈
图2-12 传统点火线圈的磁路
磁路的上、下部分从空气中 通过，漏磁较多。
图2-11 点火线圈结构示意图
2. 闭磁路点火线圈
铁芯形成闭合磁路，具有漏磁少、 转换效率高、体积小、质量轻、易 散热等优点。
图2-13 闭磁路点火线圈
第一章磁路
第一章 磁路
电力拖动中广泛应用的电机、变压 器及部分控制电机都是依靠电与磁相 互作用而运行的，它们的工作原理既 涉及电路又涉及磁路。
电机学
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
磁场基本物理量 磁性材料 磁路的计算 交流铁心线圈 电磁铁
电机学
1.1 磁场的基本物理量
• 磁感应强度B
描述磁场强弱与方向的物理量 定义：单位正电荷以单位速度向垂直于磁场方向的方 向上运动时所受的机械力。 方向： B与产生磁场的电流方向符合右手螺旋定则。 单位：磁感应强度的单位: T（特斯拉） （高斯）
Φ2 B2
Φ3 B3 S3
2 B2S2 =1 6 10-4 =6 10-4 wb 截面S3中的磁通为： 3 1 2 10 104 6 104 4 104 wb 3 4 104 B3 0.8T 4 S3 5 10
电机学
例4：如图是一个对称磁路，中间柱截面积S3 是两边柱截面积S1或S2的两倍，假使N1I1=N2I2 ， 求Φ1 ，Φ2，Φ3的大小关系和B1，B2，B3的大 小关系。
电机学
磁路
电路
磁动势F 磁通Φ 磁感应强度B 磁阻Rm＝l/μS 欧姆定律φ＝NI/Rm 克希荷夫磁通定律ΣΦk=0 克希荷夫定律磁压定律 ΣIN=Σ(H l)
电动势E 电流I 电流密度J 电阻R＝l/rS 欧姆定律I=E/R 克希荷夫定律电流定律ΣI=0 克希荷夫定律电压定律 ΣE =Σ(IR)
1 2 , 3 21 2 2 B 1 =B 2 =B 3
电机学
例1.3.2 已知：l1=l3=60cm，l2=20cm， S2=S3=10cm2 ， S1=20cm2 ，Φ3=5*10-4wb，材料为铸钢，求磁动势。
电动机电感的基础知识
电动机电感的基础知识电感基础知识导体中的电流发生变化时，它周围的磁场就随着变化，并由此产生磁通量的变化，因而在导体中就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，此电动势即自感电动势。
这种现象就叫做自感现象。
对应到永磁同步电机中，电机的电枢包含线圈和铁芯，当线圈通过电流i时，载流线圈将产生感应磁动势F，此时磁路中将通过一定的磁通量Φ，根据安倍环路定律和磁路欧姆定律：F=Ni(1.1)Φ=FR m(1.2)i——线圈中通过的电流，单位A；N——线圈匝数;F——磁路的磁动势，单位为A；Φ——磁通，单位为Wb；R m——磁路的磁阻，单位为A/Wb。
N匝线圈所链过的磁通量之和，称之为磁链Ψ，单位为Wb：Ψ=NΦ(1.3)单位电流所产生的线圈磁链称为电感L，单位为H；L=Ψi(1.4)根据磁路的磁阻：R m=lμA(1.5)l——磁路平均长度，单位m；μ——相对磁导率;A——磁路截面积，单位为m2；得出：L=N2μAl(1.6)因此，电机电感仅与匝数、磁路结构、磁路饱和度有关，当电机制成以后，电感仅与磁路饱和度有关。
电感可分为自感、互感、漏感。
只存在单个线圈时，线圈的电感就是自感。
1.1自感以电机三相绕组为例，A、B、C三相绕组同时通入电流时，会产生三相磁通ΦA、ΦB、ΦC，对应三相磁链为ΨA、ΨB、ΨC，A相磁链ΨA不仅会匝链A相绕组，也会匝链B相、C相绕组。
A相磁链ΨA匝链A相绕组产生感应电动势，称为自感，记作L AA，同理，B相和C相的自感记作L BB和L CC。
1.2互感A相磁链ΨA匝链B相、C相绕组，称为互感，记作M BA、M CA。
B相磁链ΨB匝链A相、C相绕组，称为互感，记作M AB、M CB。
C相磁链ΨC匝链A相、B相绕组，称为互感，记作M AC、M BC。
1.3漏感当两个线圈没有完全耦合时，其中一个线圈中的磁通会有一部分无法和另一个线圈相匝链，单位电流产生的这部分磁场大小可以用漏感来衡量。
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。
变压器结构简介与工作原理
变压器结构简介与工作原理概述：变压器是一种电气设备，用于改变交流电的电压和电流。
它由两个或更多的线圈（称为绕组）和一个磁路铁芯组成。
本文将详细介绍变压器的结构和工作原理。
一、变压器结构：1. 铁芯：变压器的铁芯通常由硅钢片或镍铁合金制成。
它的主要作用是提供磁路，用于传导磁场。
铁芯由许多薄片叠加而成，以减少铁芯中的涡流损耗。
2. 一次绕组：一次绕组是变压器中的输入绕组，通常由较粗的导线制成。
它接收来自电源的电流，并产生磁场。
3. 二次绕组：二次绕组是变压器中的输出绕组，通常由较细的导线制成。
它接收来自一次绕组的磁场，并产生输出电压。
4. 绝缘层：绝缘层用于隔离绕组之间以及绕组与铁芯之间的电气接触，以防止电流短路和绝缘击穿。
5. 冷却系统：大型变压器通常配备冷却系统，以保持变压器在正常工作温度范围内。
冷却系统可以是自然冷却或强制冷却，常见的冷却介质包括油和冷却风扇。
二、变压器工作原理：变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律。
当一次绕组中的交流电流流过时，它会产生一个交变磁场。
这个交变磁场会穿过二次绕组，从而在二次绕组中感应出电压。
具体的工作过程如下：1. 输入电压：输入电源的交流电压施加在一次绕组上。
2. 磁场产生：一次绕组中的交流电流产生一个交变磁场。
3. 磁场传导：交变磁场通过铁芯传导到二次绕组。
4. 电压感应：交变磁场在二次绕组上感应出电压。
5. 输出电压：二次绕组的电压输出到负载中。
变压器的工作原理可以通过下述数学公式表示：V1 / V2 = N1 / N2 = I2 / I1其中，V1和V2分别代表一次绕组和二次绕组的电压，N1和N2分别代表一次绕组和二次绕组的匝数，I1和I2分别代表一次绕组和二次绕组的电流。
三、应用领域：变压器在电力系统中起着至关重要的作用。
它们用于输电、配电和电力转换。
以下是一些常见的应用领域：1. 电力输送：变压器用于将高压电能从发电厂输送到变电站，然后再通过变压器将电能分配到不同的用户。
电工基础白乃平
第9章 磁路与铁芯线圈
Sa (a )(b ) ab (a b)
Sb
(r
)2
2
r2
r
a r
b
(a)
(b)
图9.11 (a) 矩形截面； (b) 圆形截面
I
l0
l1 l2
S1＝ 8 cm2
l0
l1＝ 30 cm l0＝ 0.2 cm
S2＝ 8 cm2
图9.25 例9.4图
第9章 磁路与铁芯线圈
解 查图9.6, 铁芯中磁感应强度B=1.6T时, 磁场强度 H1=5300A/m。 铁芯中旳磁通
1 B1S1 1.6 8 104 1.28 103Wb
0
1 2 3 0
第9章 磁路与铁芯线圈
D
A
1
l1′
2
l3′
I1
I2
N1 l1
N2 l2
C
l1″
B
l3″
图 9.9 磁路示意图
3
l0
第9章 磁路与铁芯线圈
2. 磁路旳基尔霍夫第二定律
(Hl) (IN )
对于如图9.9所示旳ABCDA回路, 能够得出
H1l1 H1'l1' H1"l1" H2l2 I1N1 I2 N2
Z
' 0
R0'
jX
' 0
(R
R0' )
j( X s
X
' 0
)
6.245
j54.64
题库
第一章 电路的基本概念和基本定律一、选择题：1、两个电阻串联，R 1：R 2=3：1，总电压为60V ，则U 1的大小为（ ）。
A.10VB.15VC.30VD. 45V2、右图所示电路元件X （ ）。
A.吸收功率30WB.提供功率30WC.吸收功率15WD.提供功率15W3、在直流电路中，频率f=0，电容相当于（ ）。
A.短路B.开路C.电阻D.不能判断4、右图所示电路中的等效电阻Rab 为（ ）。
A.1ΩB.2ΩC.3ΩD.6Ω5、已知空间有a 、b 两点，电压U ab =18V ，a 点电位为V a =9V ，则b 点电位V b 为（ ）。
A.9VB.-9VC.27VD.-27V6、在直流电路中，频率f = 0，电感相当于（ ）。
A.短路B.开路C.电阻D.无法判定7、某元件功率为正（P>0），说明该元件（ ）功率，该元件是（ ）。
A.产生B.吸收C.电源D.负载8、右图所示电路中A 、B 两点间的等效电阻R AB 与电路中的电阻R L 相等，则R L 为（ ）。
A.40ΩB.30ΩC.20ΩD.10Ω9、若把电路中原来为－3V 的点，改为电位的参考点，则其他各点的电位将（ ）。
A.变高B.变低C.不变D.无法判定10、三个阻值相等的电阻串联时的总电阻是并联时总电阻的（ ）。
A.6倍B.9倍C.3倍D.12倍二、填空题：1、电阻串联越多，其总阻值 ；电阻并联越多，其总阻值 。
2、两电阻并联时，阻值较大的电阻所消耗的功率较 。
3、一个手电筒的灯泡，当两端电压为3V 时，电流为300mA ，灯泡的电阻为 Ω，灯泡的功率是 w 。
4、右图所示电路，ab 端的等效电阻R= Ω。
5、右图所示电路中，开关S 打开时等效电阻ab R = ，开关S 闭合时等效电阻ab R = 。
三、判断题：（正确的填“√”，错误的填“×”。
）（）1、电功率大的用电器，电功也一定大。
（）2、电感元件具有“隔直通交”的特性，电容元件具有“通直阻交”的特性。
变压器输出电压不平衡的原因
变压器输出电压不平衡的原因变压器是一种将交流电能从一个电路传输到另一个电路的电气设备。
它通过电磁感应的原理，将输入电压转换为输出电压。
然而，在实际应用中，我们经常会遇到变压器输出电压不平衡的情况。
本文将探讨造成变压器输出电压不平衡的原因，并提供相应的解决方案。
变压器输出电压不平衡的一个常见原因是线圈匝数不一致。
在变压器的设计和制造过程中，线圈的匝数是非常关键的。
如果两个线圈的匝数不一致，就会导致输出电压的不平衡。
这是因为变压器是基于电磁感应原理工作的，匝数的差异会影响磁场的强度和分布，从而导致输出电压的不平衡。
解决这个问题的方法是在设计和制造过程中严格控制线圈的匝数，并进行严格的质量控制。
变压器输出电压不平衡的另一个常见原因是磁路不对称。
变压器的磁路是由铁芯和线圈组成的，如果磁路不对称，就会导致输出电压的不平衡。
磁路不对称可能是由于铁芯的制造问题、线圈的布置不当或者安装时的不当操作等原因造成的。
解决这个问题的方法是在制造和安装过程中，确保铁芯的质量和线圈的布置都符合设计要求，并且进行严格的检查和测试。
变压器输出电压不平衡的另一个可能原因是负载不平衡。
负载不平衡指的是在变压器的输出侧，各相之间的负载不均匀。
当负载不平衡时，变压器的输出电压也会不平衡。
这是因为负载不平衡会导致变压器输出侧电流的不平衡，从而影响输出电压的平衡。
解决这个问题的方法是在负载设计和使用过程中，合理安排负载的分布，尽量使各相之间的负载均匀。
变压器输出电压不平衡的原因还包括变压器内部的故障和损坏。
例如，变压器的绝缘材料老化、绝缘击穿等问题都可能导致输出电压的不平衡。
解决这个问题的方法是定期进行变压器的维护和检修，及时发现和解决潜在的故障和问题。
变压器输出电压不平衡的原因包括线圈匝数不一致、磁路不对称、负载不平衡以及变压器内部的故障和损坏等。
在实际应用中，我们应该重视这些问题，并采取相应的措施来解决。
只有确保变压器输出电压的平衡，才能保证电力系统的正常运行和设备的安全使用。
《电机与变压器》(1)磁路、变压器的用途、结构和类型
电机与变压器
1. 磁路的基本物理量
线圈通电后使铁芯磁化，形成铁芯磁路。 Φ u i
磁通Φ
(1) 磁通 通过磁路横截面的磁力线总量称 为磁通，用“Φ”来表示。单位是 韦伯[Wb]。
均匀磁场中，磁通Φ等于磁感应强度B与垂直于磁场方向 的面积S的乘积，即： BS 磁通是标量。其大小反映了与磁场相垂直的某个截面上 的磁场强弱情况。磁通的国际单位制中还有较小的单位称 为麦克斯韦[Mx]，韦伯和麦克斯韦之间的换算关系为：
电机与变压器
(4) 磁场强度
磁场强度也是表征磁场中某点强弱和方向的物理量，用大 写字母“H”表示。H也是矢量，H的方向也是置于磁场中该 点小磁针N极的指向。 磁感应强度是描述磁路介 磁场强度和磁 质的磁场某点强弱和方向的 感应强度有何 物理量，与介质的导磁率有 区别和联系？ 关；磁场强度是描述电流的 磁场强弱和方向的物理量。 与介质的导磁率无关。它们之间的联系为：
发电厂 10.5kV
„
降压
仪器 36V
降压
电机与变压器
2.变压器的基本结构和工作原理
1）. 变压器的基本结构
用硅钢片压制成的变压 器铁芯。变压器的磁路部 分
S N1 N2 u20
i10 A u1 X
Φ
a x
|ZL|
与电源相接的 一次侧绕组。
与负载相接的 二次侧绕组。
变压器的电路部分
变压器的主体结构是由铁芯和绕组两大部分构成的。变 压器的绕组与绕组之间、绕组与铁芯之间均相互绝缘。
H B
[A/m]
磁场强度H的单位有安每米和安每厘米，二者之间的换算 关系为： 1A/m=10-2A/cm
电机与变压器
2. 磁路欧姆定律
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8.1磁路及磁路基本定律
(3)基尔霍夫磁通定律。有分支磁路如图8.2所示。任取一闭 合面，根据磁通连续性原理，进入闭合面的磁通必等于流出 闭合面的磁通，即穿过闭合面的磁通的代数和为零，此称为 基尔霍夫磁通定律。
从图8.1可得出 3 1 2 0 即 3 1 2
亦即
表示磁路中沿任意闭合曲线磁位差的代数和等于沿该曲线磁
通势的代数和，此称基尔霍夫磁位差定律。
若将磁通势表示为磁位降(磁位差)方向，也可写成
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8.1磁路及磁路基本定律
NI lH Um 0
(8-8)
式(8.6)、式(8.7)、式(8.8)与电路的KCL, KVL相对应。
当励磁电流为直流时，磁路中产生恒定磁通，此磁路称为
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8.2铁磁性物质的磁化
铁磁性物质被磁化的性能，广泛地应用于电子和电气设备中， 如变压器、继电器、电机等，采用相对磁导率高的铁磁性物 质作为绕组的铁芯，可使同样容量的变压器、继电器和电机 的体积大大缩小，重量大大减轻;半导体收音机的天线线圈绕 在铁氧体磁棒上，可以提高收音机的灵敏度。
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。表8.1列出了磁路与电路对应 的物理量及其关系式。
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8.1磁路及磁路基本定律
(2)全电流定律。全电流定律是磁场计算中的一个重要定律， 可根据以下公式推导而来:
根据磁路欧姐定律： F / Rm
将
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8.1磁路及磁路基本定律
2.磁路中的基本定律
(1)磁路欧姐定律。磁路中也有类似电路欧姐定律的基本关系
式: 式中，
NI F 为磁通(对应于电流R)m，单R位m 为韦伯(Wb
)
;
(8-1) F=NI为磁
通位势为亨(对-1应(l于/H电)。动而势磁)，阻单在位计安算(时A)也;R有m为类磁似阻电(阻对计应算于的电关阻系)，式单
1.铁磁性物质的磁化 本来不具磁性的物质，由于受磁场的作用而具有磁性的现
象称为该物质被磁化。只有铁磁性物质才能被磁化，而非铁 磁性物质是不能被磁化的。
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8.2铁磁性物质的磁化
铁磁性物质能够被磁化的原因，是因为铁磁性物质是由许多 被称为磁畴的磁性小区域所组成，每一个磁畴相当于一个小 磁铁，在无外磁场作用时，磁畴排列杂乱无章，如图8.5 (a) 所示，磁性互相抵消，对外不显磁性。但在外磁场的作用下， 磁畴就会沿着磁场的方向做取向排列，形成附加磁场，从而 使磁场显著增强，如图8.5 (b)所示。有些铁磁性物质在去掉 外磁场以后，磁畴的大部分仍然保持取向一致，对外仍显示 磁性，这就成了永久磁铁。
恒定磁通磁路，当励磁电流为交流时，产生交变磁通，此称
为交变磁通磁路。
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8.2铁磁性物质的磁化
变压器中有硅钢片叠成的铁芯，电机的绕组是嵌放在由硅钢 片叠成的铁芯槽内。在第3章中己经介绍，硅钢片是高磁导率 (磁阻低)的铁磁性材料，能使磁通绝大部分通过由硅钢片叠 成的铁芯而形成闭合回路。铁磁性物质是如何被磁化?还具有 哪些特性?
图8.4所示磁路可分为3段:上面为n形、下段为空气隙。设 其截面及长度分别为A1, A2, l1, l2，气隙长度为l3。
根据全电流定律，对图8.4所示磁路有
NI l1H1 l2H 2 l3H3
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8.1磁路及磁路基本定律
推广到任意磁路中有
NI lH
(8-7)
式中，若H的方向与闭合回线L的方向一致，则HZ取正号， 否则取负号;若电流I的方向与闭合曲线的方向符合右螺旋关 系，则NI前面取正号，否则取负号。由于励磁电流是线圈产 生磁通的来源，故称NI为磁路的磁通势F，单位为A。式(8.7)
Rm
1
A
(8-2)
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8.1磁路及磁路基本定律
式中I, A, ,u分别为磁路长度、磁路截面积及铁磁材料的磁导 率。
磁通势(磁动势)F，实验表明通电线圈产生的磁场强弱与线 圈内通入电流I的大小及线圈的匝数N成正比，把I与N的乘积 称为磁通势，即
F=NI
磁通势的单位为A。
从上面的分析可知，磁路中的某些物理量与电路中的某些
第8章磁路与铁芯线圈
8.1磁路及磁路基本定律 8.2铁磁性物质的磁化 8.3交流铁芯线圈 8.4电磁铁与变压器
8.1磁路及磁路基本定律
1.磁路的概念 (1)主磁通。在图8.1中，当线圈中通以电流后，沿铁芯、衔
铁和工作气隙构成回路的这部分磁通称为主磁通，占总磁通 的绝大部分。 (2)漏磁通。指没有经过工作气隙和衔铁，而经空气自成回 路的这部分磁通称为漏磁通。 (3)磁路。磁通经过的闭合路径称为磁路。磁路也像电路一 样，分为有分支磁路(如图8.2所示)和无分支磁路，如图8.1所 示。在无分支磁路中，通过每一个横截面的磁通都相等。变 压器、直流电机及电器铁芯构成的磁路如图8.3所示。
磁场强度H与磁路平均长度L的乘积，又称磁位差，用符号呱 表示，即
Um同的截面，并目是由不同的材料(如铁
芯和气隙)构成的，则可以把一个磁路分成许多段来考虑，即
把同一截面、同一材料划为一段，可得
或
NI l1H1 l2H2 ln Hn
NI lH Um
(8-5)
AB, Rm
1/ A, F NI 代入上式得 BA NI ANI
l / A l
即 B NI / l
又因为 B H ，所以 H NI / l
或
NI lH
(8-3)
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8.1磁路及磁路基本定律
上式表明，磁路中磁场强度H与磁路的平均长度L的乘积， 在数值上等于磁场的磁通势，称为全电流定律。
各种铁磁性物质，由于其内部结构不同，磁化后的磁性各 有差异，下面通过分析磁化曲线来了解各种铁磁性物质的特 性。
0
(8-6)
式(8.6)为基尔霍夫磁通定律表达式，与关于电路节点的定
律—基尔霍夫电流定律 i 0 相对应。
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8.1磁路及磁路基本定律
(4)基尔霍夫磁位差定律。如图8.4所示磁路。磁路可能由多 种尺寸、多种材料构成，有的还含有气隙。不同材料，u不 同，H不同;不同材料、不同尺寸，Rm不同，故需分段计算。