电工与电子技术课件第5章上
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四、磁导率 ：表征各种材料导磁能力的物理量
B
H 电工与电子技术课件第5章上
真空中的磁导率( 0)为常数
0 4107 （亨/米）
一般材料的磁导率 和真空中的磁导率之比，
称为这种材料的相对磁导率 r
r
0
r 1 ，则称为磁性材料
r 1 ，则称为非磁性材料
电工与电子技术课件第5章上
5.1.3 磁性材料的磁性能
性。如图为磁性物质的滞回曲线。
B
1
2
要使剩磁消失，通常需
进行反向磁化。将 B=0时
3
H
的 H 值称为 矫顽磁力 Hc，
O6
（见图中3和6所对应的 4
5
点。）
电工与电子技术课件第5章上
磁性材料的分类：
根据磁滞回线的不同，大致分成三类：
(1)软磁材料
其矫顽磁力较 小，磁滞回线 较窄。(铁心)
(2)永磁材料
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。
电工与电子技术课件第5章上
I3
H
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，安培环路定律可写成：
NIHL
NI：称为磁动势。一般
用 F 表示。
线圈 匝数N
I
F=NI
HL：称为磁压降。
电工与电子技术课件第5章上
磁路 长度L
(2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。
l
S
解：先从磁化曲线中查出磁场强度的 H值，然后再计算电流。
(1) H1=9000A/m， I1H N 1 l93 0 0 0 0 .40 0 5 1.5 3 A
(2) H2=260A/m，
I2H N 2l23 6 0 .0 4 0 0 5 0 .3A 9
在非均匀磁路（磁路的材料或截面积不同，或磁场
强度不等）中，总磁动势等于各段磁压降之和。
NIHL
总磁动势
I
例：
N
l0
NIHlH0l0
l
电工与电子技术课件第5章上
例 • 一均匀闭合铁心线圈，匝数为 300，铁心中磁感应强度
为0.9T，磁路的平均长度为45cm,
I
试求：
(1)铁心材料为铸铁时线圈中的电流；
• 磁性材料主要是指由元素铁、钴、镍及其合金 等材料。它们主要的磁性能如下。
一、高导磁性
磁性材料的磁导率很大，μr>>1，可达102~105量级。 分子电流和磁畴理论： •分子中电子的绕核运动和自转将形成分子电流，分子 电流将产生磁场，每个分子都相当于一个小磁铁。
•由于磁性物质分子的相互作用，使分子电流在局部形 成有序排列而显示出磁性，这些小区域称为磁畴。
第五章 磁路与变压器
电工与电子技术课件第5章上
第五章 磁路与铁芯线圈电路
• §5-1 磁路基础与磁路的基本定律 • §5-2 铁心线圈 • §5-3 变压器
电工与电子技术课件第5章上
§5.1 磁路基础与磁路的基本定律
5.1.1 磁路的基本概念
i
u1
s
线圈
线圈通入电流后，产 生磁通，分主磁通和漏 磁通。
B0 是真空情况下的磁 感应强度；
B B
μ
B 是介质中的磁感应 强度。
B0 H O
磁化曲线
磁性物质的μ不是常数，Φ与H也不存在正比关系。
电工与电子技术课件第5章上
三、磁滞性
在铁心线圈通有交变电流时，铁心将受到交变磁化。 但当H减少为零时，B 并未回到零值，出现剩磁Br。
磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称为磁滞
磁路中的 欧姆定律
电工与电子技术课件第5章上
磁路和电路的比较（一）
磁I
路
N
磁动势 磁通 磁压降
FIN Φ HL
I
电
+
电动势 电流 电压降
路
E UR
_
E IU
电工与电子技术课件第5章上
磁路与电路的比较 (二)
磁路
I N
电路 +I _E R
欧姆定律
磁阻
磁感应 强度
F Rm
Rm
l S
Φ B
S
电流 欧姆定律 电阻 强度
电工与电子技术课件第5章上
(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
非磁性材料没有磁畴的结构，所以不具有磁化特性。
电工与电子技术课件第5章上
二、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。
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。 电工与电子技术课件第5章上
二. 磁路的欧姆定律：
对于均匀磁路
NI HL B l l S
I N
S l
令：
Rm
l
s
Rm 称为磁阻
则： FNI LRmφ S
B S
B 的单位：特斯拉（Tesla）
1 Tesla = 104 高斯
单位：韦伯
电工与电子技术课件第5章上
三、磁场强度 H
H ：矢量。 方向与 B 的方向相同。 H 的大小： 只与产生该磁场的电流大小成正比，
与介质的性质无关。
B 的大小： 不仅与产生该磁场的电流大小有关，
还与介质的性质有关。
※单位：A/m。
IE R
R l S
JI S
电工与电子技术课件第5章上
安培环路 定律
NI HL
克氏 电压定律
E U
§5.2 铁心线圈电路
励磁电流：在磁路中用来产生磁通的电流
励磁电流
直流 ------- 直流磁路 交流 ------- 交流磁路
磁路分析
直流磁路 交流磁路
电工与电子技术课件第5章上
一、 直流铁心线圈电路
其矫顽磁力较 大，磁滞回线 较宽。(磁铁)
B
B
(3)矩磁材料
其剩磁大而矫 顽磁力小，磁 滞回线为矩形。 (记忆元件)
B
H
H
H
电工与电子技术课件第5章上
5.1.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.
Hdl I
I2 I1
：主磁通
u2
s ：漏磁通
铁心
（导磁性能好 的磁性材料）
磁路：主磁通所电经工与过电子的技术闭课件合第5路章上径。
5.1.2 磁场的基本物理量
电流 → 磁场 ←用磁力线描述 一、磁通（Φ）通过磁场中某一面积的磁力线的总数。
单位：Wb。
二、磁感应强度 （磁通密度）
B：矢量。其数值表示磁场的强弱， 其方向表示磁场的方向。
直流磁路的特点:
I
U R
（R 为线圈的电阻）
Φ
I
U
U一定 I一定
磁动势 F=IN 一定
磁通和磁阻成反比
电工与电子技术课件第5章上
(Φ F Rm )
二. 交流磁路的分析
交流激励
Φ 线圈中产生感应电势
和 Φ 产生
Φ
电路方程：
的感应 电势
i
Φ
u uR (el ) (e )
B
H 电工与电子技术课件第5章上
真空中的磁导率( 0)为常数
0 4107 （亨/米）
一般材料的磁导率 和真空中的磁导率之比，
称为这种材料的相对磁导率 r
r
0
r 1 ，则称为磁性材料
r 1 ，则称为非磁性材料
电工与电子技术课件第5章上
5.1.3 磁性材料的磁性能
性。如图为磁性物质的滞回曲线。
B
1
2
要使剩磁消失，通常需
进行反向磁化。将 B=0时
3
H
的 H 值称为 矫顽磁力 Hc，
O6
（见图中3和6所对应的 4
5
点。）
电工与电子技术课件第5章上
磁性材料的分类：
根据磁滞回线的不同，大致分成三类：
(1)软磁材料
其矫顽磁力较 小，磁滞回线 较窄。(铁心)
(2)永磁材料
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。
电工与电子技术课件第5章上
I3
H
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，安培环路定律可写成：
NIHL
NI：称为磁动势。一般
用 F 表示。
线圈 匝数N
I
F=NI
HL：称为磁压降。
电工与电子技术课件第5章上
磁路 长度L
(2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。
l
S
解：先从磁化曲线中查出磁场强度的 H值，然后再计算电流。
(1) H1=9000A/m， I1H N 1 l93 0 0 0 0 .40 0 5 1.5 3 A
(2) H2=260A/m，
I2H N 2l23 6 0 .0 4 0 0 5 0 .3A 9
在非均匀磁路（磁路的材料或截面积不同，或磁场
强度不等）中，总磁动势等于各段磁压降之和。
NIHL
总磁动势
I
例：
N
l0
NIHlH0l0
l
电工与电子技术课件第5章上
例 • 一均匀闭合铁心线圈，匝数为 300，铁心中磁感应强度
为0.9T，磁路的平均长度为45cm,
I
试求：
(1)铁心材料为铸铁时线圈中的电流；
• 磁性材料主要是指由元素铁、钴、镍及其合金 等材料。它们主要的磁性能如下。
一、高导磁性
磁性材料的磁导率很大，μr>>1，可达102~105量级。 分子电流和磁畴理论： •分子中电子的绕核运动和自转将形成分子电流，分子 电流将产生磁场，每个分子都相当于一个小磁铁。
•由于磁性物质分子的相互作用，使分子电流在局部形 成有序排列而显示出磁性，这些小区域称为磁畴。
第五章 磁路与变压器
电工与电子技术课件第5章上
第五章 磁路与铁芯线圈电路
• §5-1 磁路基础与磁路的基本定律 • §5-2 铁心线圈 • §5-3 变压器
电工与电子技术课件第5章上
§5.1 磁路基础与磁路的基本定律
5.1.1 磁路的基本概念
i
u1
s
线圈
线圈通入电流后，产 生磁通，分主磁通和漏 磁通。
B0 是真空情况下的磁 感应强度；
B B
μ
B 是介质中的磁感应 强度。
B0 H O
磁化曲线
磁性物质的μ不是常数，Φ与H也不存在正比关系。
电工与电子技术课件第5章上
三、磁滞性
在铁心线圈通有交变电流时，铁心将受到交变磁化。 但当H减少为零时，B 并未回到零值，出现剩磁Br。
磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称为磁滞
磁路中的 欧姆定律
电工与电子技术课件第5章上
磁路和电路的比较（一）
磁I
路
N
磁动势 磁通 磁压降
FIN Φ HL
I
电
+
电动势 电流 电压降
路
E UR
_
E IU
电工与电子技术课件第5章上
磁路与电路的比较 (二)
磁路
I N
电路 +I _E R
欧姆定律
磁阻
磁感应 强度
F Rm
Rm
l S
Φ B
S
电流 欧姆定律 电阻 强度
电工与电子技术课件第5章上
(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
非磁性材料没有磁畴的结构，所以不具有磁化特性。
电工与电子技术课件第5章上
二、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。
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。 电工与电子技术课件第5章上
二. 磁路的欧姆定律：
对于均匀磁路
NI HL B l l S
I N
S l
令：
Rm
l
s
Rm 称为磁阻
则： FNI LRmφ S
B S
B 的单位：特斯拉（Tesla）
1 Tesla = 104 高斯
单位：韦伯
电工与电子技术课件第5章上
三、磁场强度 H
H ：矢量。 方向与 B 的方向相同。 H 的大小： 只与产生该磁场的电流大小成正比，
与介质的性质无关。
B 的大小： 不仅与产生该磁场的电流大小有关，
还与介质的性质有关。
※单位：A/m。
IE R
R l S
JI S
电工与电子技术课件第5章上
安培环路 定律
NI HL
克氏 电压定律
E U
§5.2 铁心线圈电路
励磁电流：在磁路中用来产生磁通的电流
励磁电流
直流 ------- 直流磁路 交流 ------- 交流磁路
磁路分析
直流磁路 交流磁路
电工与电子技术课件第5章上
一、 直流铁心线圈电路
其矫顽磁力较 大，磁滞回线 较宽。(磁铁)
B
B
(3)矩磁材料
其剩磁大而矫 顽磁力小，磁 滞回线为矩形。 (记忆元件)
B
H
H
H
电工与电子技术课件第5章上
5.1.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.
Hdl I
I2 I1
：主磁通
u2
s ：漏磁通
铁心
（导磁性能好 的磁性材料）
磁路：主磁通所电经工与过电子的技术闭课件合第5路章上径。
5.1.2 磁场的基本物理量
电流 → 磁场 ←用磁力线描述 一、磁通（Φ）通过磁场中某一面积的磁力线的总数。
单位：Wb。
二、磁感应强度 （磁通密度）
B：矢量。其数值表示磁场的强弱， 其方向表示磁场的方向。
直流磁路的特点:
I
U R
（R 为线圈的电阻）
Φ
I
U
U一定 I一定
磁动势 F=IN 一定
磁通和磁阻成反比
电工与电子技术课件第5章上
(Φ F Rm )
二. 交流磁路的分析
交流激励
Φ 线圈中产生感应电势
和 Φ 产生
Φ
电路方程：
的感应 电势
i
Φ
u uR (el ) (e )