磁路与磁路的欧姆定律

T
0
2 fdt 2Bm S0 105
显然 f 是交变的，存在过零值。会出现吸合不牢的现象。 通常在尾端留一切口，套上铜环（或称磁环），铜环产 生的感应电流阻碍φ的变化，致使穿过铜环的φ与其它φ存在 一相位差，结果产生两个相位不同的电磁吸力，平均后，不 再有过零点。 见教材P156 交流电磁 铁特点
从曲线上能明显看出，μ不是常数
导磁性 工程上利用它来使 磁通尽量地约束在有限的范围 内，提高电磁设备的利用率， 一般使用B-H 曲线的ab 段。 磁滞 B的变化滞后于H 的变化 如曲线的oa 段 磁饱和
c b
s B
μ
a o
H （ I）
铁磁材料 B-H，μ-H 曲线
当H 达到一定程度，B 不再随H 而增加，此为磁饱和。 如曲线的cs 段。 若对铁心线圈而言，磁饱和意为
B0
0
磁动势主 要降在空 气隙上
1 H 0 2

1 2
B0 S（ 0 ）
S 0
Fd dW
2 1 B0 2 0
S 0 d
电磁铁应用？
F
10 8
7
2 B0 S0
2 5 4B0 S0 10
#
N
8-2
直流电磁铁的特点
1. 励磁电流是由励磁线圈的外加电压U 和线圈电阻R 决定的 电流是恒定的，无感应电动势产生。 IU R 2. 无磁滞和涡流损耗，铁心可以使用整块的铸钢、软铁。
Fm NI
l Rm 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
路欧姆定律不能用来进行定量计算，只用做定性分析。
3. 磁路和电路有相似之处，但却有本质的区别。
四、磁路与电路的区别和联系
（因磁动势 NI 不变，磁阻Rm ↓→B ↑ ，所以吸力F↑） 1. 电流恒定，无感应电动势产生。 2. 无磁滞和涡流损耗，可使用整块铁心 3. 吸合后，励磁电流不变， F↑↑
通电演示
直流电磁铁通电演示
铁心 线圈 铁心 线圈 衔铁
衔铁
衔铁的吸合应是瞬间完成
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以下备用
4-8
交流电磁铁
铁心 线圈 衔铁
磁 路 磁通 ф 磁阻 Rm=L /μ s 磁导率 μ 磁动势 F E m=NⅠ m 磁路欧姆定律： Fm Ф=E m / Rm 电 路 电流 Ⅰ 电阻 R=ρ (L / S) 电阻率 ρ 电动势 E 电路欧姆定律： Ⅰ=E / R
五、电磁铁 第二节
1、电磁铁构造 铁心 线圈 铁心 线圈 衔铁 衔铁 2. 工作原理： 通电的铁心线圈对衔铁会产生吸力
1. 吸力是交变的，铁心需加分磁环。
2. 励磁电流吸合前大，吸合后减小。前后吸力不变
e N
Nm sin(t 90) 2f Nm sin(t 90)
d dt
Em
#
8-3
二、电压平衡方程式
u e eL iR
e 2fN m sin( t 90)
Em
有效值 E 2fNm / 2 4.44 fNm 忽略了漏磁感应电动势
8-1
二、磁路的基本定律
1. 磁路的基尔霍夫磁通定律
I1
N1
φ1
A
φ3
φ2
I2
N2
在节点A 处
φ 1+φ2 -φ3=0
2. 磁路的基尔霍夫磁压降定律
有分支磁路
任一闭合回路中均有：

Rm

NI
或
Hl NI
#
磁压降的代数和等于磁动势的代数和
8-1
三、磁性材料的磁性能
μ
I N
φ） （ B
u e
e L 和线圈内阻压降 iR 后，方程变为：
U E 4.44 fN m U 4.44 fN m 重要结论
或
外加电压不变时，交流铁心线圈的铁心内主磁通最大值几 乎是不变的。这是分析变压器和交流电动机时的重要概念。
#
8-3
三、交流电磁铁
铁心 线圈 衔铁
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。 铁心中的磁通是交变的，空气隙处的磁感应强度为：
知识回顾
1、什么是电路？
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。 演示
三、磁路的欧姆定律
说明：与电路类似，磁路也有欧姆定律 磁动势
磁阻 磁通
电路的欧姆定律
电压U
二、磁路的基本定律


根 据
Hl NI H B/ B /S
得

NI
l S
N
无分支磁路
磁阻Rm
导磁系 数μ 截面积S
磁路欧姆定律
#
安培环路定律 磁路欧姆定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律
一、磁场的基本物理量
1.磁通φ 2.磁感应 强度B 4.导磁 系数μ
3.磁场 强度H
#
8-1
第一节 磁路的基本概念和定律
一、磁场的基本物理量 1.磁通φ 2.磁感应 强度B 3.磁场 强度H 垂直穿过某一面积S 的磁力线的总根数。韦伯wb 穿过单位面积的磁力线根数。特斯拉T wb/m2
B
H
S
#
4-8
交、直流电磁铁的特点
1. 电流恒定，无感应电动势产生。
直流电磁
铁特点
2. 无磁滞和涡流损耗，可使用整块铁心
3. 吸合后，励磁电流不变， F↑↑ 1. 吸力是交变的，铁心需加分磁环。 2. 励磁电流吸合前大，吸合后减小。前后吸力不变 3. 铁心和衔铁均由硅钢片叠成，为减小铁损。
交流电磁 铁特点
3. 吸力
请看通电演示
电磁铁应用？
4.电磁铁的分类
线圈中通入直流电 线圈中通入交流电
i ～ N
直流电磁铁
直流电磁铁
交流电磁铁
交流电磁铁
空气间隙对励磁电流 励磁电流不变，与空 的影响 气间隙无关
磁滞损耗和涡流损耗 无 吸力 不变
励磁电流随空气间隙的增 大而增大
有 脉动变化
铁心结构
整块铸钢或工业纯铁 组成
B0 Bm sint
吸力
f
2 5 2 2 5 4B0 S 10 4Bm sin tS0 10 Fm 1 (1 cos 2t ) 2
T 1 T 0
F

2 fdt 2Bm S0 105
#
8-3
三、交流电磁铁
瞬时值
1 FT
有效值
f
Fm 1 (1 cos 2t ) 2
当电流I 增加到一定程度，φ不再随之增加。
关于磁滞 祥看请点击
#
8-1
几点说明：
l Rm S
1. 磁阻Rm 的大小取决于磁路的尺寸和材料的磁导率。
2.
很大，但不是常数，因此
Rm 也不是常数。所以磁
路欧姆定律不能用来进行定量计算，只用做定性分析。 通常磁路计算应用磁路基尔霍夫定律。 3. 磁路和电路有相似之处，但却有本质的区别。 祥见教材P149
或
或
BS
B H
安/米，A/m, A/cm
磁场中某点的B 与该点的磁导率μ的比值。

B
4.导磁 描述导磁能力大小的物理量。通常使用相对导磁系数 r 系数μ 0 无量纲 真空导磁系数 r
0
#
8-1
第一节 磁路的基本概念和定律
安培环路定律 磁路欧姆定律
基尔霍夫定律 磁路欧姆定律 安培环路定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 与电路类似，磁路也有各种定律 安培环路定律 安培环路定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 安培环路定律 安培环路定律 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律沿任一闭合路径，H 的线积分等于包 围在这闭合路径内各电流的代数和 磁路欧姆定律 Hdl I 磁路欧姆定律 磁路欧姆定律 若磁场均匀则有 Hl NI 磁路欧姆定律 平均长 l 磁路欧姆定律 线圈N 匝 磁路欧姆定律 磁动势 磁通Φ I
Fm NI
l Rm S
ф=BS 通过线圈的电流I和线圈 匝数N的乘积 磁阻就是磁通通过磁路 时受到的阻碍作用
Fm Rm
U I R
电阻R
电流I
磁动势Fm 磁阻 Rm 磁通 ф=BS
线圈N 匝
平均长 l 磁导率μ
I N
截面积 S 磁 通 Φ
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)
由多层彼此绝缘的硅钢片 叠成
注意：即使是额定电压相同的交、直流电磁铁，也决不能互换使用
电磁铁的特点
1. 励磁电流是由励磁线圈的外加电压U 和线圈电阻R 决定的 电流是恒定的，无感应电动势产生。 IU R 2. 无磁滞和涡流损耗，铁心可以使用整块的铸钢、软铁。
3. 吸合后电磁力比吸合前大得多，但励磁电流不变。
减小涡流损耗的办法 减小磁滞损耗的办法
#
8-3
二、电压平衡方程式 大部分经铁心闭合 产生e i u ee L N φ φL
主磁通
漏磁通
线圈中 磁通 少部分经空气闭合 产生eL 线圈电阻上压降为 iR
根据KVL得：
u e eL iR
或
交流铁心线圈
电压平衡方程式
E E I R U L m sint
第八章
铁心线圈与变压器
作者： GSQ
第八章 铁心线圈与变压器
第一节 磁路的基本概念和定律 第二节 直流铁心线圈与直流电磁铁 第三节 交流铁心线圈与交流电磁铁
第四节 单相变压器
#
8-1
第八章 铁心线圈与变压器
本章介绍的基本物理量、基本定律以及磁性材料的磁性能。 在此基础上重点讨论铁心线圈电路和变压器。 第一节 磁路的基本概念和定律 电动机、继电器、电磁铁及变压器等电器都是基于电磁耦合 的原理工作的，我们已经学过了电路，现在再来研究磁路。
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磁路欧姆定律
磁通所通过的路径称为磁路。
磁路欧姆定律
磁路欧姆定律
磁路欧姆定律
磁路欧姆定律
磁路欧姆定律
磁路欧姆定律
磁路与电路的比较
电磁铁
电磁铁
电磁铁
电磁铁的实际应用
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。
交流电磁 铁特点
1. 吸力是交变的，铁心需加分磁环。 2. 励磁电流吸合前大，吸合后减小。前后吸力不变 3. 铁心和衔铁均由硅钢片叠成，为减小铁损。
第四章
磁场与电磁感应
§4-8 磁路欧姆定律
一、铁磁材料
1、磁化：使原来没有磁性的物质具有磁性的过程。
2、铁磁材料：磁化后，外部磁场消失，依然能保持其磁化的状态 而具有磁性的物质。（只有铁磁材料才能被磁化） 3、铁磁材料的磁化过程： 先让学生观看动画.
解释：铁磁物质可以看做是由许多被称为磁畴的小磁体所组成 的。无外磁场作用时，磁畴排列杂乱无章，磁性互相抵 消，对外不显磁性；在外磁场作用下，磁畴就会沿着外 磁场方向变成整齐有序的排列，所以整体就有了磁性。 4、铁磁材料分类： ①硬磁材料：不易磁化，不易退磁。 ②软磁材料：易磁化，易退磁。 ③矩磁材料：很易磁化，很难退磁。
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8-2
第二节 直流铁心线圈与直流电磁铁
铁心 线圈 线圈 衔铁 请看通电演示 衔铁 磁动势
2 B 0 1 2 0
一、直流铁心线圈 （磁路计算略） 二、直流电磁铁 1. 构成 2. 工作原理 铁心
通电的铁心线圈对衔铁会产生吸力 2 1 1 N 2 3. 吸力
W 2 LI
Fra Baidu bibliotek
2 I
I 1 NI 2
一、交流铁心线圈的损耗
P = △PCU + △Ph + △Pe 线圈电阻上的损耗 △PCU =I 2R
铜损△PCU
磁滞损耗 其大小与铁心材料反复磁化后的磁滞回线面积成正比
涡流损耗
交变磁通穿过铁心时，铁心既导磁又导电 ，因铁心在 交变磁通作用下产生感应电动势， 从而在垂直于磁 通方向的铁心平面内产生旋涡状的感应电流，叫涡流。 涡流在铁心内电阻上产生的损耗称涡流损耗。 增大涡流通路的电阻即用薄的材料叠成铁心 铁心尽量采用软磁材料
3. 吸合后电磁力比吸合前大得多，但励磁电流不变。
（因磁动势 NI 不变，磁阻Rm ↓→B ↑ ，所以吸力F↑） 1. 电流恒定，无感应电动势产生。 2. 无磁滞和涡流损耗，可使用整块铁心 3. 吸合后，励磁电流不变， F↑↑
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8-3
第三节 交流铁心线圈与交流电磁铁
铜损 磁滞损耗 涡流损耗 铁损 总损耗