磁路与铁心线圈电路(9)
磁路和电路基础知识
第一章 磁路和电路基础知识电路是由电气元件和设备组成的总体。
它提供了电流通过的途径，进行能量的转换、 电能的传输和分配，以及信号的处理等。
例如，发电机将机械能转换为电能：电动机将电 能转换成机械能：变压器和配电线路把电能分配给各用电设备：电子放大器或磁放大器可 把所施加的信号经过处理后输出。
一台大型工程机械的电路是由若干简单电路组成的。
因此，掌握简单电路的规律、特 点和分析方法是学懂整机电路并指导实践的必要基础。
为了满足初学电工者的要求和节省 查阅参考书的时间，本章对大型工程机械电路中必要的磁路和电路基础知识有重点地作了 介绍。
1.1 磁路和磁化电和磁是紧密相关的，电流能产生磁场，而变动的磁场或导体切割磁力线又会产生电 动势。
初学电工者往往只注意电而不重视磁。
其实在很多情况下没有磁路知识是不可能学 懂电路的，例如电机、变压器、互感器、接触器和磁放大器等的工作原理都与磁密切相关。
图1.1是一个均匀密绕的空心环形线圈，匝数为 。
当电流I 通过线圈时，在环形线圈内就产生磁场。
环内磁力线是一些以o 为圆心的同心圆，其方向可用右手螺旋定则确定。
磁力线通过的路径称为磁路，环形线圈的磁路是线圈所包围的圆环。
图1.1 环形线圈(一)磁感应强度描述某点磁场强弱和方向的物理量称为磁感应强度。
它不但有大小而且有方向，是一个矢量。
它的方向与该点的磁力线方向一致。
环形线圈内中心线上P 点的磁感应强度lIw r Iw B μπμ==2 （1.1） 式中 μ --表征磁路介质对磁场影响的 物理量，叫做导磁率： r --P 点到圆心的距离：l --磁路的平均长度。
（二）磁通为了描述磁路某一截面上的磁场情况，把该截面上的磁感应强度平均值与垂直于磁感应强度方向的面积s 的乘积称为通过这块面积的磁通，即Bs =φ （1.2）（三）磁场强度为了排除介质对磁场的影响，使计算更加方便，引入磁场强度这个物理量，其定义是μB H =（1.3）环形线圈中P 点的磁场强度为 lIw BH ==μ （1.4） （四）磁势环形线圈中的磁通是因为在w 匝的线圈中通过电流I 而产生的，所以仿照电路中电势的意义把w 与I 的乘积称为磁势[]Iw F = （1.5）(五)磁阻描述磁路对磁通阻碍作用大小的物理量称为磁阻。
磁路和电路基础知识
第一章 磁路和电路基础知识电路是由电气元件和设备组成的总体。
它提供了电流通过的途径，进行能量的转换、 电能的传输和分配，以及信号的处理等。
例如，发电机将机械能转换为电能：电动机将电 能转换成机械能：变压器和配电线路把电能分配给各用电设备：电子放大器或磁放大器可 把所施加的信号经过处理后输出。
一台大型工程机械的电路是由若干简单电路组成的。
因此，掌握简单电路的规律、特 点和分析方法是学懂整机电路并指导实践的必要基础。
为了满足初学电工者的要求和节省 查阅参考书的时间，本章对大型工程机械电路中必要的磁路和电路基础知识有重点地作了 介绍。
1.1 磁路和磁化电和磁是紧密相关的，电流能产生磁场，而变动的磁场或导体切割磁力线又会产生电 动势。
初学电工者往往只注意电而不重视磁。
其实在很多情况下没有磁路知识是不可能学 懂电路的，例如电机、变压器、互感器、接触器和磁放大器等的工作原理都与磁密切相关。
图1.1是一个均匀密绕的空心环形线圈，匝数为 。
当电流I 通过线圈时，在环形线圈内就产生磁场。
环内磁力线是一些以o 为圆心的同心圆，其方向可用右手螺旋定则确定。
磁力线通过的路径称为磁路，环形线圈的磁路是线圈所包围的圆环。
图1.1 环形线圈(一)磁感应强度描述某点磁场强弱和方向的物理量称为磁感应强度。
它不但有大小而且有方向，是一个矢量。
它的方向与该点的磁力线方向一致。
环形线圈内中心线上P 点的磁感应强度lIw r Iw B μπμ==2 （1.1） 式中 μ --表征磁路介质对磁场影响的 物理量，叫做导磁率： r --P 点到圆心的距离：l --磁路的平均长度。
（二）磁通为了描述磁路某一截面上的磁场情况，把该截面上的磁感应强度平均值与垂直于磁感应强度方向的面积s 的乘积称为通过这块面积的磁通，即Bs =φ （1.2）（三）磁场强度为了排除介质对磁场的影响，使计算更加方便，引入磁场强度这个物理量，其定义是μB H =（1.3）环形线圈中P 点的磁场强度为 lIw BH ==μ （1.4） （四）磁势环形线圈中的磁通是因为在w 匝的线圈中通过电流I 而产生的，所以仿照电路中电势的意义把w 与I 的乘积称为磁势[]Iw F = （1.5）(五)磁阻描述磁路对磁通阻碍作用大小的物理量称为磁阻。
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。
交流铁芯线圈电路
维护与保养建议
定期检查
定期检查线圈外观及紧固件，确保无松动。
润滑脂涂抹
在关键部位涂抹适量的润滑脂，以降低摩擦 和磨损。
清洁和除尘
保持线圈和铁芯的清洁，避免灰尘和杂质的 侵入。
预防性维护
根据实际情况制定预防性维护计划，提前发 现并处理潜在故障。
06 交流铁芯线圈电路的未来 发展与展望
新材料的应用
4. 根据设计需求，进行仿真分析和实 验验证，不断调整参数以达到最优性 能。
电路分析方法
解析法
通过建立数学模型来描述电路的物理特性，然后求解数学方程得 到电路的性能参数。
仿真法
利用计算机软件模拟电路的运行过程，通过调整参数观察性能变化， 从而找到最优设计方案。
实验法
通过搭建实际电路进行测试，收集数据并分析其性能表现，验证设 计的有效性。
感谢您的观看
THANKS
连接导线
用于连接电源、线圈和其他元件， 传导电流。
03 交流铁芯线圈电路的工作 特性
磁化曲线
磁化曲线：描述铁芯 磁感应强度B与线圈 电流I之间的关系。
在未饱和段，B随I线 性增加；在磁饱和段， B增加速度减缓；在 反向磁化段，B随I反 向增加。
磁化曲线分为未饱和 段、磁饱和段和反向 磁化段。
磁滞效应
02 交流铁芯线圈电路的组成 与元件
交流电源
交流电源
电源的特性
为电路提供电能，通常为市电 （220V/50Hz或110V/60Hz）。
电压和频率是交流电源的主要参数， 影响线圈的磁通量和感应电动势。
电源的作用
为线圈提供交变电流，使线圈产生交 变磁场。
铁芯
铁芯材料
通常采用硅钢片或铁氧体材料。
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
磁路定律及磁路、电路的比较
H1l1 H2l2 H0l0 N i
沿任一闭合磁路，各段磁路上的磁压之和恒等于 磁动势的代数和。
8.3.3 磁路的欧姆定律
这段磁路由磁导率为 的
材料构成，长为 l ，横截面积为
S，穿过的磁通为Φ，其磁压为
Um
Hl
B
l
Sl
l
S
Rm
该段磁路 的磁阻
Rm
l
S
Um
Fm
1/亨利（1/H）
应特别注意：铁磁材料的 值不是常数，导致Rm也
不是常数。所以以下公式仅有定性意义，不便实际计算。
Rm
l
S
Fm Rm
B H
计算时需根据基本磁化曲线，对每一个H 值查对应的B。
8.3.4 交流线圈的电抗
交流线圈的电感系数L为
L N N Fm N N i N 2 N 2 S
i
0
1 2 3 0
1 2 3
进入和穿出任一封闭面磁通的代数和等于零。 进入封闭面的磁通量等于穿出该封闭面的磁通量。
8.3.2 磁路的基尔霍夫第二定律
N i ——磁动势 （磁势 ） Hl ——磁压（磁压降）
磁动势是磁路中有磁场存在的根源。
图示无分支磁路，可按磁路材料不同、横截面积 不同分为三段，每段都为匀强磁场。磁路的基尔霍夫 第二定律表达式为：
内容简介
本教材理论推导从简，计算思路交待详细，概念述 明来龙去脉，增加例题数量和难度档次，章节分 “重计 算”及“重概念”两类区别对待，编排讲究逐步引深的 递进关系，联系工程实际，训练动手能力，尽力为后续 课程铺垫。借助类比及对偶手法，语言朴实简练，图文 印刷结合紧密，便于自学与记忆，便于节省理论教学时 数。适用于应用型本科及高职高专电力类、自动化类、 机电类、电器类、仪器仪表类、电子类及测控技术类专 业。
电器学原理 第九章 磁路计算 ppt
(见图9-3b)，求解无需再用微分方程。
14
§9-2 直流磁路方程
（1）根据Φ求得B值，并通过磁化曲线查得H值； （2）利用磁导计算公式，求Λδ和Rδ；
（3）运用公式，求线圈磁势IN。
不同的特点。 一、交流磁路的特点 二、交流并联电磁铁磁路计算的任务和方法 三、交流并联电磁铁磁路计算
33
§9-3 交流磁路计算
一、交流磁路的特点：
1、交流磁路的磁通势ＩＮ、磁通φ、
磁通密度Ｂ、磁场强度Ｈ都是正弦变化 的，可用相量或复数表示。 2、磁通势与磁通的相位不同。 对 单Ｕ直动式交流并联电磁铁和单Ｕ直动
二、交流并联电磁铁磁路计算的任务和方法：
１、计算任务：有两类。
⑴ 已知线圈的Ｕ和Ｎ，求工作气隙磁通φδm和线圈电流Ｉ？ ⑵ 已知线圈电压Ｕ和工作气隙磁通φδm，求线圈的Ｎ和Ｉ？ 2、以单U直动式电磁铁为例，方法：漏磁系数法 并联电磁铁的漏磁系数是指线圈总磁链与线圈匝数的比值所得平均
磁通对工作气隙磁通的比，即：
＝ N m
36
§9-3 交流磁路计算
三、交流并联电磁铁磁路计算：
分别讨论衔铁打开和衔铁闭合二种情况下，利用漏磁系数法进行
磁路计算的二种任务和方法。 （一）衔铁打开：此位臵工作气隙值较大，可以忽略导磁体的磁阻 与铁损耗、分磁环的损耗及非工作气隙磁阻，但不能忽略漏磁通。 现以单U形直动式交流电磁铁为例，说明其计算步骤。
7
§9-2 直流磁路方程
一、直流磁路的特点：
漏磁通与铁心磁阻均沿铁心长度分布。套于铁心柱上的励磁线圈产
生的磁势同样沿铁心长度分布。 以拍合式结构为例。虽然线圈磁势沿铁心长度的分布是均匀的，但 两铁心柱(或铁心与磁轭)之间的磁压降却是随铁心柱的高度的增加而增大， 这使得漏磁通和铁心磁阻的分布不均匀，出现“漏磁通的分布是上密下
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。
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
磁路习题集
磁路习题集(共4页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--磁路习题集一、填空题1．定量描述磁场中各点磁场强弱和方向的物理量是______，表示符号___,它的单位是___，表示符号____。
2．磁滞是指磁材料在反复磁化过程中的的变化总是滞后于的变化现象。
3．根据磁滞回线的形状，常把铁磁材料分成：_________、____________两类。
4．铁磁材料的磁化特性为______________、_____________、____________和_____________。
5．用铁磁材料作电动机及变压器铁心，主要是利用其中的____________特性，制作永久磁铁是利用其中的____________特性。
6．铁磁材料被磁化的外因是________________，内因是________________。
7．交流铁心线圈电流不仅与外加电压的有效值有关还与有关。
8．不计线圈电阻，漏磁通影响时，线圈电压与电源频率成比，与线圈匝数成比，与主磁通最大值成比。
9．交流铁心线圈的磁化电流是指。
10．铁心线圈在正弦电流激励下，其磁通波形为，电压波形为。
11．正弦电流激励下的铁心线圈其电压与有关。
12．铁心损耗是指铁心线圈中的与的总和。
13．涡流是指交变磁场在铁心里感应生成的旋涡状。
14．不计线圈内阻、漏磁通、铁损时，交流铁心线圈可看成是元件。
15．不计线圈内阻、漏磁通、交流铁心线圈的电路模型可由组成串联模型。
二、判断题1．硬磁材料的磁滞回线比较窄，磁滞损耗较大。
（）2．若要消除铁磁材料中的剩磁必须在原线圈中加以反向电流。
（）3．铁磁性物质磁化后的磁场强度可趋于无穷大。
（）4．铁磁物质在反复磁化过程中H的变化总是滞后于B的变化。
（）5．磁路的欧姆定律只适用一种媒介的磁路。
（）6．磁场强度的大小与磁导率有关。
（）7．在相同条件下，磁导率小的通电线圈产生的磁感应强度大。
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。
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r
0
H 0 H
B B0
也即当磁场媒质是某种物质时某点的磁感应强度 B与在同样电流下真空时该点的磁感应强度B0之比的 倍数。
自然界的所有物质按磁导率的大小，大体上可分 为磁性材料和非磁性材料。
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6.1.2 磁性材料的磁性能
磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。
磁感应强度B的方向: 与电流的方向之间符合右手螺旋定则。
磁感应强度B的大小: B F
磁感应强度B的单位: 特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2
均匀磁场: 各点磁感应强度大小相等，方向相同的 磁场，也称匀强磁场。
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2. 磁通
磁通 ：穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总数。 在均匀磁场中 = B S 或 B= /S
1. 高导磁性
磁性材料的磁导率通常都很高，即 r 1 (如 坡莫合金，其 r 可达 2105 ) 。
磁性材料能被强烈的磁化，具有很高的导磁性 能。
磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设 备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中 都放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太 大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应 强度。
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6.1 磁路及其分析方法
四极直流电机和交流接触器的磁路
If +
N
_
S
S
N
直流电机的磁路
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交流接触器的磁路
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6.1.1 磁场的基本物理量
1.磁感应强度 磁感应强度B :
表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
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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。
解：（1）查铸铁材料的磁化曲线， 当 B=0.9 T 时，磁场强度 H=9000 A/m，则
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。
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在很多电工设备（像变压器、电机、电磁铁电 工测量仪器等）中，不仅有电路的问题，同时还有 磁路的问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理 论，才能对以上电工设备进行全面分析。
6.1.3 磁路的分析方法
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
为， 试计算线圈内部 的磁通 。
解：根据安培环路定律，有
N匝
Hdl I
设磁路的平均长度为 l，则有
NI Hl B l l S
x
Hx S I
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即：安培环路定律（全电流定律）
Hdl I
I1 H
式中： H d l 是磁场强度矢量沿任意闭合
I2
线(常取磁通作为闭合回线)的线积分；
I 是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。
安培环路定律电流正负的规定： 任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方
即有： Φ
NI l
F 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。
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剩磁产生的；自励直流发电机
•
的磁极，为了使电压能建立，
也必须具有剩磁。
磁滞回线
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3. 磁滞性 但剩磁也存在着有害的一面， 例如，当工件在平面磨床上加 工完毕后，由于电磁吸盘有剩 磁，还将工件吸住。为此要通 入反向去磁电流，去掉剩磁， 才能取下工件。 矫顽磁力Hc：
BJ
b点以后：B增加很少，达到饱和。 有磁性物质存在时，B 与 H不成 O
正比，磁性物质的磁导率不是常
B0
磁化曲线 H
数，随H而变。
B,
有磁性物质存在时，与 I 不成
B
正比。
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
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具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用 来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。 (3)矩磁材料
具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线 接近矩形，稳定性良好。在计算机和控制系统中用 作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰 铁氧体等。
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B0 磁场内不存在磁性物质时的 磁感应强度直线；
B BJ曲线和B0直线的纵坐标相 加即磁场的 B-H 磁化曲线。
B
b•
B
a•
BJ
B0
O
磁化曲线 H
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B-H 磁化曲线的特征：
B
b
Oa段：B 与H几乎成正比地增加； ab段：B 的增加缓慢下来；
•B
a •
因 =BS，如要得到相同的磁通 ，则铸铁铁
心的截面积必须是硅钢片铁心的截面积的17倍。
结论：如果线圈中通有同样大小的励磁电流，要
得到相等的磁通，采用磁导率高的铁心材料，可 使铁心的用铁量大为降低。
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例2: 有一环形铁心线圈，其内径为10cm，外径为
5cm，铁心材料为铸钢。磁路中含有一空气隙，
其长度等于 0.2cm。 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。
解: 空气隙的磁场强度
B1 S1 , B2 S2 , ... , Bn Sn
(2) 求各段磁场强度 Hi
根据各段磁路材料的磁化曲线 Bi=f ( Hi) ,求B1，
B2 ，……相对应的 H1， H2 ，……。
(3) 计算各段磁路的磁压降 （Hi li ）
(4) 根据下式求出磁通势（ NI ）
n
NI Hili i 1
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5. 磁路的分析计算 主要任务: 预先选定磁性材料中的磁通 (或磁感应 强度)，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料, 求产生预定的磁通所需要的磁通势F=NI ， 确定线 圈匝数和励磁电流。
基本公式:
设磁路由不同材料或不同长度和截面积的 n 段 组成，则基本公式为：
NI H 1l 1 H 2 l 2 H n l n
即
n
NI Hili
i 1
H1l1, H 2l2, 称为磁路个段的磁压降
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基本步骤: （由磁通 求磁通势F=NI ）
(1) 求各段磁感应强度 Bi 各段磁路截面积不同，通过同一磁通 ，故有：
I Hl 9000 0.45 13.5 A
N
300
(2)查硅钢片材料的磁化曲线，
当 B=0.9 T 时，磁场强度 H=260 A/m，则
I Hl 260 0.45 0.39 A
N
300
结论：如果要得到相等的磁感应强度，采用磁导率
高的铁心材料，可以降低线圈电流，减少用铜量。
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磁导率 的单位：亨/米（H/m） μ的单 位 Wb/m2 V s Ω s H A/m A m m m
由实验可测得：真空的磁导率为：
0 4π 107 H/m
因为它是一个常数，将其它物质的磁导率和它 比较是很方便的。
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4.磁导率
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。
磁路和电路往往是相关的，因此在这里要研究 磁路和电路的关系以及磁和电的关系。
本章结合磁路和铁心线圈电路的分析，讨论变 压器和电磁铁的工作原理，作为应用实例。
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。
(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；
(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。
由于 不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律
不能直接用来计算，只能用于定性分析；
(4)在电路中，当 E=0时，I=0；但在磁路中，由于有剩
磁，当 F=0 时， 不为零；
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第6章 磁路与铁心线圈电路
6.1 磁路及其分析方法 6.2 交流铁心线圈电路 6.3 变压器 6.4 电磁铁
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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；