第6章磁路与铁心线圈电路
电工技术电路基本定律
干电池
U
R
R0
电珠
－
1.3 电压和电流的参考方向
一、电流和电流的参考方向
1、电流
def Δq
电流的大小用电流强度表示i：(t)
lim
Δt0
Δt
dq dt
电流的单位：安培 A。 如果在1秒钟内通过导体截 面的电量是11安库培仑，1库 1这秒仑时电流就是1安培，即
常用毫安（mA）和微安（μA）。 1（A）=103(mA)=106（μA）
电压的方向规定为从高电位指向低电位端，即为电压降低 的方向。
2、电压的参考方向 同样在电路中要给出电压的参考方向（参考极性），参
考极性的指定是任意的，参考极性确定了，就可从数值 上的正负来判明电压的实际方向。
电压参考方向的表示方法： 用箭头表示 ； 用双下标表示uAB；
用正负极性表示。
1.4 欧姆定律
电流的参考方向是任意指定的。
参考方向的表示方法： 电流：
I
箭标
aR b
双下标
Iab
实际方向与参考方向的关系： 实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值； 实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。
二、电压和电压的参考方向
1、电压
在电路a b 段电场力移动电荷所做的功与电荷量的比
值是一个恒定不变的量，这个比值只和电路的具体结
1、电阻元件——根据实际电阻器抽象出来的模型。
电阻的电路符号：
R，表示电阻的电阻值。
单位：欧姆（Ω），常用 千欧（kΩ）;兆欧（MΩ）。
1 kΩ=103Ω； 1 MΩ=106Ω
2、电阻元件的特性——消耗功率
根据电阻发热的特点做成了一些有用的电器，如电 炉、电熨斗等。
第6章-磁路和变压器
(a)无外场，磁畴排列杂乱无章。
(b)在外场作用下，磁畴排列逐 渐进入有序化。
磁性物质的磁化示意图
2. 磁饱和性
磁性物质因磁化产生的磁场是不会无限制增加的，当外磁场(或激 励磁场的电流)增大到一定程度时，全部磁畴都会转向与外场方向 一致。这时的磁感应强度将达到饱和值。
IN lx
I
其中N 为线圈的匝数；Hx 是半径为 x 处的磁场强度 。
乘积 I N 是产生磁通的原因，称为磁动势，用F 表示。
F IN 单位是安培
4. 磁导率
磁导率μ是表示磁场空间 媒质 磁性质的物理量，是物质导磁能力 的标志量。
前面已导出环形线圈的磁场强度 H ，可得磁感应强度 B 为
Bx
磁导率的单位
0.39
A
可见由于所用铁心材料不同，要得到相同的磁感应强度，则所需要的磁动势或励
磁电流是不同的。因此，采用高磁导率的铁心材料可使线圈的用铜量大为降低。
6.2 交流铁心线圈电路
铁心线圈分为两种：
1．直流铁心线圈电路
2．交流铁心线圈电路
直流铁心线圈通直流来励磁（如直流电机的励磁线圈、电磁吸盘 及各种直流电器的线圈）。因为励磁是直流，则产生的磁通是恒定的， 在线圈和铁心中不会感应出电动势来，在一定的电压U下，线圈电流I 只与线圈的R有关，P也只与I2R有关，所以分析直流铁心线圈比较简 单。本课不讨论。
t
qv
Fmax
F
I
B
B
l
B
l
I
S
N
同理，
vB F
三个矢量也构成右旋系关系。
如洛仑兹力公式所表示
F q v B
第6章 磁路与铁心线圈电路例题
一环型铁心线圈，尺寸如图示，铁心材料为铸钢，磁路中含有长度为两厘米的空气隙。
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。
15cm 10cm 0.2cm I解:磁路的平均长度为L=(10+15)/2*3.14=39.2cm 铸钢磁路的长度为L 1=39.2-0.2=39cm 查图6.1.5磁化曲线,当B=0.9T 时，H=500A/m ，于是H 1L 1=500·39·10-2=195A对空气隙H 0L 0= L 0B 0 / 0=1440ANI=H 1L 1+ H 0L 0=1635A ?例1直流电磁铁磁路如图示。
分在衔铁吸合前后的电流、磁通的变化情况。
IUΦ1）因电流只与电源电压和线圈电阻有关，所以，吸合前后电流不变：I=U/R2）因磁动势一定，F=NI吸合前，磁路中气隙大，磁阻大，Φ小；吸合后，磁路中气隙小，磁阻小，Φ大。
) (m R FΦ=例2在吸合过程中若外加电压U 不变,则Φ不变。
i u Φm RΦIN =∴电磁铁吸合后(气隙小）小电流小。
m R ∴如果气隙中有异物卡住，电磁铁长时间吸不上，线圈中的电流一直很大，将会导致过热，把线圈烧坏。
交流电磁铁磁路如图示。
分析在衔铁吸合前后的电流、磁通的变化情况。
电磁铁吸合前(气隙大）大电流大；m R 例3注意！信号源电动势E = 80V ，内阻R 0=400 Ω，负载电阻R L =4Ω。
1）负载直接接在信号源上时，信号源的输出功率。
1）将负载直接接到信号源上，得到的输出功率为：例4求：2）阻抗匹配时变压器的变比及输出功率功率。
W 16.04)400480()(220=⨯+=⨯+=L L R R R E P 解：2）阻抗匹配时应使R L =R 0将负载通过变压器接到信号源上变换阻抗。
1i E 2u 2i LR 1N 2N R 0输出功率为：21=10≈N N K 则变比：L L R K R 2= =400Ω´W 40400)40040080()(220=⨯+=⨯+=L L R R R E P ´´220/110V 的变压器的原副线圈的匝数为1000/500匝，如把原幅边匝数变成2/1匝，行不行？不行。
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。
电工第六章课后习题答案(1)
第6章习题解答6-1 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：B =0.9T 时，查图6-5曲线，铁心为铸钢时，H=700A/m, 铁心为硅钢片时，H=350A/m(1) A NL H I m A H 2.130045.0800,/800111=⨯===(2) A NL H I m A H 525.030045.0350,/350222=⨯===6-2 题图6-2为环形铁心线圈，其内径为10cm ，外径为15cm ，铁心材料为铸钢。
磁路中含有一空气隙，其长度为0.2cm 。
设线圈中通有1A 的电流，如要得到1T 的磁感应强度，试求线圈匝数。
解：1096.71041570⨯=⨯==-πμB H H 1592102.01096.7250=⨯⨯⨯=-δ铸钢铁心的磁场强度，查铸钢的磁化曲线， 磁路的平均总长度为2.3921510cm l =+=π1l =当 l H 11=NI = 6-3 有一交流铁心线圈，电源电压 U= 220 V 电路中电流 I=2 A ，功率表读数P=100W ，频率f=50Hz ，漏磁通和线圈电阻上的电压降可忽略不计，试求:(1)铁心线圈的功率因数；（2）铁心线圈的等效电阻和感抗。
解：(1)100cos 0.232202P U I ϕ===⨯(2) Ω==1102220I U Z由于线圈电阻R 可忽略不计，所以Ω====+=2541002'IP R R R R Fe Fe由于漏磁通可忽略不计，所以Ω=-=-==+=107251102222'FeFe Fe R ZX X X X6-4 如题图6-4所示，交流信号源的电动势 E=12V ，内阻 R 0=200Ω，负载为扬声器，其等效电阻为R L =8Ω。
要求:（1）当R L 折算到原边的等效内阻200Ω时，求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（2）当将负载直接与信号源联接时,信号源输出多大功率？解：(1)L LR K R R 20200=Ω==' 5=K 20()0.18O L LE P R W R R '=='+(2) 20()0.027O L LE P R W R R ==+6-5 有一单相变压器,100V A, U 1=220 V , U 2 =36 V ，一次绕组匝数N 1=1000匝、（1）试计算二次绕组N 2匝数？（2）若二次绕组接60W多少？解：6-6 , f=50Hz 。
大学_电工学(吉培荣著)课后答案下载_1
电工学（吉培荣著）课后答案下载电工学（吉培荣著）课后答案下载本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
本书是根据当前教学改革形势，在第六版的基础上作了精选、改写、调整、补充而修订编写的。
全书分上、下两册出版。
上册是电工技术部分;下册是电子技术部分。
各章均附有习题。
另编有配套立体化教材(见第七版序言)。
本书可作为高等学校工科非电类专业上述两门课程的教材，也可供社会读者阅读。
本书(第七版)由哈尔滨工程大学张保郁教授审阅。
本书第三版于1987年获全国优秀教材奖，第四版于1997年获国家级教学成果二等奖和国家级科学技术进步三等奖，第五版于获全国普通高等学校优秀教材二等奖，第六版于获国家级教学成果二等奖，并于获第七届全国高校出版社优秀畅销书一等奖，此外还被评为“高等教育百门精品课程教材建设计划”精品项目。
电工学（吉培荣著）：内容简介第1章电路的基本概念与基本定律1.1电路的作用与组成部分1.2电路模型1.3电压和电流的参考方向1.4欧姆定律1.5电源有载工作、开路与短路1.5.1电源有载工作1.5.2电源开路1.5.3电源短路1.6基尔霍夫定律1.6.1基尔霍夫电流定律1.6.2基尔霍夫电压定律1.7电路中电位的概念及计算习题第2章电路的分析方法2.1电阻串并联连接的等效变换2.1.1电阻的串联2.1.2电阻的并联2.2电阻星形联结与三角形联结的等效变换 2.3电源的两种模型及其等效变换2.3.1电压源模型2.3.2电流源模型2.3.3电源两种模型之间的等效变换2.4支路电流法2.5结点电压法2.6叠加定理2.7戴维宁定理与诺顿定理2.7.1戴维宁定理2.7.2诺顿定理2.8受控电源电路的分析2.9非线性电阻电路的分析习题第3章电路的暂态分析第4章正弦交流电路第5章三相电路第6章磁路与铁心线圈电路第7章交流电动机第8章直流电动机第9章控制电机第10章继电接触器控制系统第11章可编程控制器及其应用第12章工业企业供电与安全用电第13章电工测量附录部分习题答案中英文名词对照参考文献第14章半导体器件14.1半导体的导电特性14.1.1本征半导体14.1.2N型半导体和P型半导体 14.2PN结及其单向导电性14.3二极管14.3.1基本结构14.3.2伏安特性14.3.3主要参数14.4稳压二极管14.5双极型晶体管14.5.1基本结构14.5.2电流分配和放大原理14.5.3特性曲线14.5.4主要参数14.6光电器件14.6.1发光二极管14.6.2光电二极管14.6.3光电晶体管习题第15章基本放大电路15.1共发射极放大电路的组成15.2放大电路的`静态分析15.2.1用放大电路的直流通路确定静态值 15.2.2用图解法确定静态值15.3放大电路的动态分析15.3.1微变等效电路法15.3.2图解法15.4静态工作点的稳定15.5放大电路的频率特性15.6射极输出器15.6.1静态分析15.6.2动态分析15.7差分放大电路15.7.1静态分析15.7.2动态分析15.7.3共模抑制比15.8互补对称功率放大电路15.8.1对功率放大电路的基本要求15.8.2互补对称放大电路15.8.3集成功率放大电路15.9场效晶体管及其放大电路15.9.1绝缘栅场效晶体管15.9.2场效晶体管放大电路习题第16章集成运算放大器16.1集成运算放大器的简单介绍16.1.1集成运算放大器的特点16.1.2电路的简单说明16.1.3主要参数16.1.4理想运算放大器及其分析依据 16.2运算放大器在信号运算方面的应用 16.2.1比例运算16.2.2加法运算16.2.3减法运算16.2.4积分运算16.2.5微分运算16.3运算放大器在信号处理方面的应用 16.3.1有源滤波器16.3.2采样保持电路16.3.3电压比较器16.4运算放大器在波形产生方面的应用 16.4.1矩形波发生器16.4.2三角波发生器……第17章电子电路中的反馈第18章直流稳压电源第19章电力电子技术第20章门电路和组合逻辑电路第21章触发器和时序逻辑电路第22章存储器和可编程逻辑器件第23章模拟量和数字量的转换附录部分习题答案中英文名词对照参考文献电工学（吉培荣著）：图书目录点击此处下载电工学（吉培荣著）课后答案。
电工学习题_上
（请注意：为节省版面，排版比较紧凑，问答、计算题部分可在背面作答也可另加附页）第1章 电路的基本概念与基本定律1、设电路的电压与电流的参考方向如图1所示，已知0,0><I U ，则电压与电流的实际方向为（ ）。
A. a 点为高电位，电流由a 至bB. a 点为高电位，电流由b 至aC. b 点为高电位，电流由a 至bD. b 点为高电位，电流由b 至a图1 图2 2、电路如图2所示，ab 端电压=U （ ）。
A. 15V B. 4V C. 5V D. 10V3、电路如图3所示，若0,0,>>>R Is IsR Us ，则（ ）。
A. 电阻吸收功率，电压源与电流源发出功率B. 电阻与电压源吸收功率，电流源发出功率C. 电阻与电流源吸收功率，电压源发出功率D. 此电路不满足功率平衡图3 图44、电路如图4所示，2A 电流源发出的功率为（ ）。
A. 8W ； B.－8W ； C. 2W ； D. －4W 。
5、电路如图5所示，电压与电流的关系式为（ ）。
A.IR E U -=B. IR E U +=C. IR E U +-=D. IR E U --=图5 图66、电路如图6所示，则b 、c 两点间的电压bc U 为（ ）。
A ． 0V B. 2V C. 8V D. －2V图7 图87、电路如图7所示，已知图中4=Us V ，Ω=101R ，Ω=302R ，Ω=603R ，Ω=204R ，则端电压=U （ ）。
A ．－10V B. －20V C.10V D. －2V8、电路如图8所示，3A 电流源发出的功率为（ ）。
A. －21W B. 21W C. －18W D. 18W9、图9所示电路端口电压电流关系为（ ）。
A. I U +=25B. I U -=25C. I U --=25D. I U +-=25图9 图1010、电路如图10所示，若将AB 两点短路，则（ ）。
第六章磁路与铁心线圈电路
§6.3 变压器
★ 工作原理
i1
＋ －
Φ i2 Φ σ1 Φ σ2
－ ＋ eσ2 －
u1
－
＋ － eσ1 ＋
e1
+ e2
＋
u2
－
z
N1
电磁关系
N2
u1
i1（N1 i1） Φ σ1 eσ 1 eσ2
Φ
e1 e2
i2（N2 i2） Φσ2
★ 电压变换 根据交流磁路的分析可得： 根据交流磁路的分析可得： E1＝4.44fN1Φm E2＝4.44fN2Φm
第六章 磁路与铁心线圈电路
主要内容： 主要内容：
◆ ◆ ◆ ◆
磁路及其分析方法 交流铁心线圈电路 变压器 电磁铁
§6.1 磁路及其分析方法
◆ 磁场的基本物理量 1、磁感应强度 磁感应强度B 是表示磁场空间某点的磁场强弱 和方向的物理量，是矢量。 大小：磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁 通（磁力线）。
u = iR − e − e σ
N i u e eσ
Φ
di = iR − e − ( − L σ ) dt di = iR + L σ + (−e) dt
Φσ
= u R + u σ + u′ 当 u = U sin ω t 伏 m
• • • •
为正弦量时，
上式中的各量可视作正弦量，于是上式可用相量表示： •
F=NI为磁通势 l为磁路的平均长度 Rm为磁阻
∫l H dl
= ∑ I（安培环路定律）
S为磁路的截面积
3、磁路与电路的比较 磁路 磁通势F 磁通Φ 磁感应强度B 电路 电动势E 电流I 电流密度J 电阻R
I
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。
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
6章 习题解答
第六章习题参考答案作业可选：6.1、6.2、6.3、6.5、6.6、6.8、6.9、6.106.1有一个线圈，其匝数N =1000，绕在由铸钢制成的闭合铁心上，铁心的截面积2F 20cm S e =，铁心的平均长度cm l Fe 50=。
如果要在铁心中产生磁通Wb 002.0=Φ，试问线圈中应该通入多大的直流电流？解答：真空的磁导率为H/m 10π470-⨯=μ。
铸钢的μ约为0μ的1000倍，44π10H/m μ-=⨯，磁场强度2440.0027.96104102010BH S μμπ--Φ===⨯=⨯⨯⨯⨯（A/m ） 根据磁路的基本定律可知：B lNi Hl l Sμμ===Φ24450100.0020.441020101000l i SN μπ---⨯=Φ=⨯=⨯⨯⨯⨯（A ） 6.2如果上题铁心中含有一个长度为δ=0.2cm 的空气隙（与铁心柱垂直），由于空气隙较短，磁通的边缘扩散可忽略不计，试问线圈中的电流必须多大才能使铁心中的磁感应强度保持上题中的数值？解答：40.00212010B S -Φ===⨯（T ） 空气隙的磁场强度50717.9610410BH μπ-===⨯⨯（A/m ） 磁路磁场强度27.9610H =⨯（A/m ）各段磁压降为：22=7.961050-0.210396.4e F Hl H l δ-=⨯-⨯⨯⨯=（）（）（A ）5207.96100.2101592H δ-=⨯⨯⨯=（A ） 总磁动势为：0396.415921988Ni Hl H δ=+=+=（A ） 电流 19881.9881000Ni i N ===（A ） 6.3为了求出铁心线圈的铁损，先将它接在直流电源上，测得线圈的电阻为1.71Ω；然后再接到交流电源上，测得电压120V =U ，功率W 70=P ，电流A 2=I ，求铁损和线圈的功率因数。
解答：由题可知 1.71R =Ω，221.712 6.84RI =⨯=（W ）2Fe cos P UI RI P φ==+∆⇒铁损2Fe 70 6.8463.16P P RI ∆=-=-=（W ）功率因素70cos 0.2921202P UI ϕ===⨯ 6.4有一个交流铁心线圈，接在Hz 50=f 的正弦电源上，在铁心中得到磁通的最大值为Wb 1025.22m -⨯=Φ。
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。
857-电工与电子技术 考试大纲
知识点： 常用低压控制电器的结构和工作原理；继电接触控制电路的自锁、互锁、联锁、行程、时间等控 制方式；控制电路的过载、短路、失压保护；典型的继电接触控制电路。 基本要求： 1. 了解常用低压控制电器的结构和功能。 2. 掌握继电接触控制电路的自锁、互锁、联锁以及行程、时间等控制原则。 3. 掌握过载、短路、失压保护的方法。 4. 能读懂简单的控制电路图，并能设计简单的电气控制电路。
第十四章 二极管和晶体管 知识点： 半导体的特性；PN 结的构成及其单向导电性；二极管、稳压管、三极管的结构、工作原理及其 主要特性曲线和主要技术参数。 基本要求： 1. 掌握半导体、PN 结及其单向导电性 。 2. 掌握二极管、稳压管、三极管的基本结构和工作原理。 3. 掌握其主要特性曲线和主要技术参数。 第十五章 基本放大电路 知识点： 共射极放大电路、共集电极放大电路的工作原理和分析方法；判断电路的各种非线性失真现象并 用适当的方法改善电路；计算静态工作点、动态参数；差动放大电路、互补对称功率放大电路的 工作原理。 基本要求： 1. 掌握共发射极单管放大电路、射极输出器等放大电路的基本结构、工作原理。 2. 掌握静态工作点、动态参数的分析和计算。 3. 掌握了解差动放大电路、互补对称功率放大电路的工作原理。 第十六章 集成运算放大器 知识点： 集成运算放大器的基本组成和主要参数，理想运算放大器在信号运算、处理、波形产生、测量方 面的应用；集成功率放大器；运算放大电路中的负反馈。 基本要求： 1. 掌握了解集成运算放大器的基本组成和主要参数。 2. 掌握熟悉理想集成运算放大器的电路模型及其在信号运算、处理等方面的应用。 3. 掌握运算放大电路中的负反馈。
第四章 正弦交流电路
知识点： 正弦量的表示法方法、用相量法、复数法计算简单正弦交流电路；正弦交流电路中功率的概念和 计算、功率因数的提高；简单的谐振电路。 基本要求： 1. 掌握正弦量的表示法方法、正弦交流电路的相量法和复数法。 2. 掌握正弦交流电路的分析方法。 3. 理解正弦交流电的功率、功率因数的概念和计算方法。 4. 理解提高功率因数的意义；了解串、并联谐振。 第五章 三相电路 知识点： 三相交流电源的线电压、相电压；星形、三角形负载电路中的线电流、相电流；三相功率；中线 的作用。 基本要求： 1. 掌握对称三相交流电源的线电压、相电压关系。 2. 掌握星形、三角形负载电路中的线电流、相电流的计算方法。 3. 理解三相功率计算以及三相四线制中中线的作用。 第六章 磁路与铁心线圈电路 知识点： 磁路的基本概念、基本定律、交流铁心线圈电路的电流电压关系；变压器的工作原理、变压、变 流及功率变换功能，变压器的特性；电磁铁的工作原理。 基本要求： 1. 理解磁路的基本概念和基本定律。 2. 掌握变压器工作原理，变压、变流及功率变换功能。 3. 理解电磁铁的工作原理。 第七章 交流电动机 知识点： 三相异步电动机的结构特性、工作原理及额定值，三相异步电动机起动、调速和制动方式。 基本要求： 1. 理解三相异步电动机的工作原理。 2. 掌握其结构特性、三相异步电动机的转矩和机械特性。 3. 了解调速方法；掌握起动、反转方法。 第十章 继电接触器控制系统
秦曾煌《电工学电子技术》(第7版)(上册)(考研真题+习题+题库)(磁路与铁心线圈电路)【圣才出品】
第6章 磁路与铁心线圈电路一、选择题1．一空载变压器，其原端电阻为22Ω，当原边加上额定电压220V时，原绕组中电流为（）。
[北京工业大学研]A．10AB．大于10AC．小于10A【答案】C【解析】因为变压器原边不仅有电阻特性还有电感特性，所以原绕组的电流可表示为I＜＝10A。
I=UR2．某变压器的变比为10，已知原绕组电流10毫安，则副绕组电流为（）。
[西南大学研]A．1毫安B．100毫安C．1安【答案】B【解析】由，此题中K＝10，因此，I2＝100mA。
11221I NI N K==3．交流铁心线圈的铁心用相互绝缘的硅钢片叠成，而不是用整块硅钢，其目的是（）。
[武汉理工大学研]A．增加磁通B．减小磁滞损耗C．减小线圈铜损D．减小涡流损耗解析：采用相互绝缘的硅钢片叠成其目的就是为了减小涡流损耗。
【答案】D4．某单相变压器变比为220V/110V，容量为300V·A，问下列哪种规格的电灯能接在变压器的副边电路中使用。
（）[江苏大学研]A．220V，300WB．36V，60WC．110V，100WD．110V，500W【答案】C【解析】因为是白炽灯，所以变压器所有的容量都提供给有功功率。
B中灯额定电压太低，接上110V的电压会把灯泡烧坏。
D中灯500W，功率太大，超出了变压器的容量。
A中灯接在110V的电压上，功率只有300/4＝75W。
二、填空题1．二次绕组的额定电压与额定电流的乘积称为变压器的______。
[北京科技大学研]【答案】容量【解析】变压器的容量是用视在功率来表示的，S＝UI，因此此空应该填容量。
2．磁性材料的磁性能为______、______和______。
[武汉理工大学研]【答案】磁饱和性；磁滞性；高导磁性3．交流铁心线圈中的损耗分为______，其中______为可变损耗。
[武汉理工大学研]【答案】铁捌和铜损；铜损【解析】铁捌和铜损，其中铜损为可变损耗，它与线圈电流的大小有关系。
第六章磁路与铁心线圈电路
107 8π
Bm2 S0 sin2 t
f Fm
Fm sin2 t
1 2
Fm
1 2
Fm
cos2
tபைடு நூலகம்
O
t
吸力平均值为:
F1 T
T 0
fdt
1 2 Fm
107 16π
Bm2 S0 [N]
式中： Fm
107 8π
Bm2 S0
为吸力的最大值。
综合上述： (1) 交流电磁铁的吸力在零与最大值
之间脉动。衔铁以两倍电源频率在颤动， 引起噪音，同时触点容易损坏。为了消除 这种现象，在磁极的部分端面上套一个分 磁环（或称短路环），工作时，在分磁环 中产生感应电流，其阻碍磁通的变化，在
单位：韦伯（Wb）
e N d dt
单位：伏秒
三、磁场强度 H (magnetizing force)
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。
HB
单位：
B ：特斯拉
：亨/米
H ：安/米
四、磁导率 （Permeability）
真空中的磁导率( 0 )为常数
0 4 107 （亨/米）
第六章 磁路
磁路
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。
+ －
(a) 电磁铁的磁路 (b) 变压器的磁路
(c) 直流电机的磁路
6.1 磁场的基本物理量
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。
解
磁路的平均长度为 l＝（（10＋15）／2） ＝39.2cm
查铸钢的磁化曲线，当B＝0.9T 时，
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。
- 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)。
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；
•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( )
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
＝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
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。
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：
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。
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
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)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；
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。
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
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。
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)
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
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；