第6章磁路与铁心线圈电路
合集下载
相关主题
- 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)。
为， 试计算线圈内部 的磁通 。
解：根据安培环路定律，有
Hdl I
设磁路的平均长度为 l，则有
NIH l B l
Sl
N匝 x
Hx S I
即有： Φ NI F
Βιβλιοθήκη Baidu
l
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。
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
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
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；
(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；
x Hx
I
Hdl Hxlx Hx2x I NI
NI H x lx
F＝NI即线圈匝数与电流的乘积，称磁通势 单位为安[培]（A）
讨论
磁场内某一点的磁场强度H与有关吗？
Bx
Hx
NI lx
Hx
NI lx
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 无关
6.2.3 磁路的分析计算
B
1
2
剩磁：当线圈中电流减到零
3
O
6
（H＝0），铁心在磁化时所 H 获的磁性还未完全消失，这
5 4
时铁心中所保留的磁感应强 度称为剩磁感应强度Br
磁滞回线
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
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。
6.1 磁场的基本物理量和基本性质
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。
B=0H
即 B与 H 成正比，呈线性关系。
Φ
由于 B ,
H NI
O
S
l
H( I )
所以磁通 与产生此磁通的电流 I 成正比，呈
线性关系。
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。
第6章 磁路与铁心线圈电路
6.1 磁场的基本物理量和基本性质 6.2 磁路概念及磁路的安培环路定律 6.3 交流励磁下的铁芯线圈电路 6.4 电磁铁 6.5 变压器
第6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；
B
bB
a
BJ
B， B
B0
0 磁化曲线
H
O
H
B和与H的关系
注 当有磁性物质存在时
B与H不成比例，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。
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。
B S
矢量
B的单位：特[斯拉]（T） 1T＝104Gs
的单位：韦伯
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。
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。
几种常见磁性物质的磁化曲线
B/T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 103
H/(A/m) 1.8
1.6
1.4
1.2 c
c
b
b
1.0
0.8
0.6
0.4 a
0.2
a
H/(A/m)
O 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0103
a 铸铁 b 铸钢 c 硅钢片
磁性材料的磁性能
高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性
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BJ达到饱和值。
开关元件和逻辑元件）。
返回
6.2 磁路概念及磁路的安培环路定律
6.2.2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
HdlI
I2
I3
I1
电流方向和磁场强度的方向
H
符合右手定则，电流取正；
否则取负。
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：
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
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
＝BS
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 感应强度和磁导率之比。
H B
H的单位：安／米
的单位：亨／米
矢量
四、磁导率
磁导率 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。
•一般材料的磁导率 和真空磁导率 0 的比值，称为 该物质的相对磁导率 r
•真空中的磁导率为常数
041 07H/m
r
0
或
r
H B 0H B0
r 1非磁性材料
r 1磁性材料
返回
5 物质的磁性
1)非磁性物质
非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎
不受外磁场的影响而互相抵消，不具有磁化特性。
非磁性材料的磁导率都是常数，有：
0 r1 当磁场媒质是非磁性材料时，有： B( )
解：根据安培环路定律，有
Hdl I
设磁路的平均长度为 l，则有
NIH l B l
Sl
N匝 x
Hx S I
即有： Φ NI F
Βιβλιοθήκη Baidu
l
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。
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
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
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；
(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；
x Hx
I
Hdl Hxlx Hx2x I NI
NI H x lx
F＝NI即线圈匝数与电流的乘积，称磁通势 单位为安[培]（A）
讨论
磁场内某一点的磁场强度H与有关吗？
Bx
Hx
NI lx
Hx
NI lx
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 无关
6.2.3 磁路的分析计算
B
1
2
剩磁：当线圈中电流减到零
3
O
6
（H＝0），铁心在磁化时所 H 获的磁性还未完全消失，这
5 4
时铁心中所保留的磁感应强 度称为剩磁感应强度Br
磁滞回线
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
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。
6.1 磁场的基本物理量和基本性质
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。
B=0H
即 B与 H 成正比，呈线性关系。
Φ
由于 B ,
H NI
O
S
l
H( I )
所以磁通 与产生此磁通的电流 I 成正比，呈
线性关系。
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。
第6章 磁路与铁心线圈电路
6.1 磁场的基本物理量和基本性质 6.2 磁路概念及磁路的安培环路定律 6.3 交流励磁下的铁芯线圈电路 6.4 电磁铁 6.5 变压器
第6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；
B
bB
a
BJ
B， B
B0
0 磁化曲线
H
O
H
B和与H的关系
注 当有磁性物质存在时
B与H不成比例，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。
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。
B S
矢量
B的单位：特[斯拉]（T） 1T＝104Gs
的单位：韦伯
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。
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。
几种常见磁性物质的磁化曲线
B/T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 103
H/(A/m) 1.8
1.6
1.4
1.2 c
c
b
b
1.0
0.8
0.6
0.4 a
0.2
a
H/(A/m)
O 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0103
a 铸铁 b 铸钢 c 硅钢片
磁性材料的磁性能
高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性
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BJ达到饱和值。
开关元件和逻辑元件）。
返回
6.2 磁路概念及磁路的安培环路定律
6.2.2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
HdlI
I2
I3
I1
电流方向和磁场强度的方向
H
符合右手定则，电流取正；
否则取负。
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：
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
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
＝BS
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 感应强度和磁导率之比。
H B
H的单位：安／米
的单位：亨／米
矢量
四、磁导率
磁导率 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。
•一般材料的磁导率 和真空磁导率 0 的比值，称为 该物质的相对磁导率 r
•真空中的磁导率为常数
041 07H/m
r
0
或
r
H B 0H B0
r 1非磁性材料
r 1磁性材料
返回
5 物质的磁性
1)非磁性物质
非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎
不受外磁场的影响而互相抵消，不具有磁化特性。
非磁性材料的磁导率都是常数，有：
0 r1 当磁场媒质是非磁性材料时，有： B( )