电磁学基本知识与基本定律
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软磁材料：磁滞回线窄、剩磁、矫顽力都小 硬磁材料：磁滞回线宽、剩磁、矫顽力都大
铁磁材料（ferromagnetic material）的磁滞回线
•单独由电流或者运动电荷所引起的磁场（不包括介
质磁化而产生的磁场时）则用磁场强度H表示，其单位为
A/m，是一个辅助物理量。。 •在充满均匀磁介质的情况下，若包括介质因磁化而产
生的磁场在内时，用磁感应强度B表示，是一个基本物
理量。
B H
此公式的深刻含义
在同样大小的电流作用下，铁芯线圈的磁通 比空心线圈的磁通哪个大？为什么？
和电流在电路中被导体所限制
是极为相似 。
铁心导磁率远大于空气 磁力线几乎被限定在铁心规定的路径中 铁心外部的磁力线很少
主磁路：主磁通所通过的路径。 漏磁路：漏磁通所通过的路径。 励磁线圈：用以激励磁路中磁通的载流线圈。
励磁电流：励磁线圈中的电流。
直流:直流磁路 ，例如:直流电机 交流:交流磁路， 例如:变压器
第1章 磁路
1.1 磁场的基本知识
磁通密度或磁感应强度 B
(magnetic flux density)
单位：特斯拉（T）
(magnetic induction)
用于表征磁场的强弱和方向。
磁通量 Φ
(magnetic flux)
单位：韦伯（Wb）
穿过某一截面积S的磁力线总数
B dS
Hc 矫顽力 coercive force
磁性材料的磁滞回线 (hysteresis loop)
1.3.2 磁化曲线与饱和现象
初始磁化曲线 initial magnitization curve 基本磁化曲线 normal magnitization curve
铁磁材料与非铁磁材料的磁化曲线
几种常见磁性物质的磁化曲线
NI
H l
i 1
n
i i
H 1l 1 , H 2l 2 , 称为磁路各段的磁压降
Ni H k lk H1l1 H 2l2 H
k 1
3
1.3 常用磁性材料及其特性
1.3.1 铁磁材料的磁化及磁滞回线
铁磁材料的磁化（magnetization）
Br 剩磁 residual magnetism
感应电势
E 4.44 fN m
磁通与感应电势的相量图
感应电势与磁场、 导体运动速度之间 的右手定则
e Blv
1.2.3 电磁力定律
通电导体产生的电磁 力与电流、磁场之间 的左手定则
f em Bil
1.2.4
磁路的欧姆定律
磁路：磁通所通过的路径。
是以高导磁性材料构成的使磁
通被限制在结构所确定的路径之中 的一种结构。
S
若对于均匀磁场，若B与S垂直，则 磁场强度 H
BS
单位：安培/米 （A/m）
(magnetic field strength) 为了分析磁场与电流的依存关系引入的辅助量
磁导率μ
单位：亨利/米（H/m） 真空的磁导率 μ0 、相对磁导率μr
(permeability)
反应导磁介质导磁性能的物理量
B/T
1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 103 H/(A/m)
c b
a 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
a H/(A/m) 1.0103
O
a 铸铁
b 铸钢
c 硅钢片
1.3.3 软磁材料与硬磁材料
Байду номын сангаас
B H
磁动势 MMF 单位：安培 （A）
（magnetomotive force）
F Ni
磁链 ψ （flux linkage）
N
B和H的联系与区别: •磁场强度和磁感应强度均为表征磁场性质（即磁场
强弱和方向）的两个物理量。
•由于磁场是电流或者说运动电荷引起的，而磁介质
（除超导体以外不存在磁绝缘的概念，故一切物质均 为磁介质）在磁场中发生的磁化对源磁场也有影响 （场的迭加原理）。 •因此，磁场的强弱可以有两种表示方法。
磁通与其感应电势的参考方向
d d e N dt dt
当磁通按正弦规律变化时，即:
m sin t
0 0
则上式变为:
e(t ) 2fN m sin(t 90 ) 2 E sin(t 90 )
m m 0 为参考相量，则：
E j 4.44 fNm
漏 磁 通
主磁通
漏 磁 通
对于均匀磁路
l F Ni Hl Rm S m Bl
l Rm S
定义为磁路的磁阻 （reluctance）
磁阻的倒数
1 S m Rm l
称为磁导 （permeance）
由于与电路的欧姆定律相似,故又称为磁路的欧姆定律。
L
Ｈ dｌ ik
H dl I
流取正号，反之取负号。
i
( I 2 I3 )
计算电流代数和时，与绕行方向符合右手螺旋定则的电
I4
I1 I 2
I3
H
l
若闭合磁力线是由N 匝线圈电流产生，而 且沿闭合磁力线上 H 处处相等,则上式变 为:
HL Ni
1.2.2 磁生电的基本定律—法拉第电磁感应定律
磁力线是闭合的！
B dS 0
S
1 2 3 0
0
磁路的基尔霍夫第二定律
作用在任何闭合磁路的总磁动势恒等于各 段磁路磁位降的代数和。
磁路由不同材料或不同长度和截面积的 n 段组成，则
NI H 1 l 1 H 2 l 2 H n l n
1.2 基本电磁 （electromagnetic）定律
电生磁的基本定律——安培环路定律 磁生电的基本定律——法拉第电磁感应定律 电磁力定律 磁路的欧姆定律
1.2.1 电生磁的基本定律——安培环路定律
沿着任何一条闭合回线L，磁场强度H的线积分 等于该闭合回线所包围的总电流值（代数和）
1.2.5 线圈电感
L i
根据
N 以及磁路的欧姆定律
L N m N
2
2
S
l
电感与结构参数以及磁性材料之间的关系式
磁路的基尔霍夫第一定律（磁通连续性原理）
通过任意闭合曲面S 的净磁通量必定恒为零。 自然界不存在独立的磁场源。 磁场中，磁力线通过任意闭合面后必然会从相反方向再次通过。
铁磁材料（ferromagnetic material）的磁滞回线
•单独由电流或者运动电荷所引起的磁场（不包括介
质磁化而产生的磁场时）则用磁场强度H表示，其单位为
A/m，是一个辅助物理量。。 •在充满均匀磁介质的情况下，若包括介质因磁化而产
生的磁场在内时，用磁感应强度B表示，是一个基本物
理量。
B H
此公式的深刻含义
在同样大小的电流作用下，铁芯线圈的磁通 比空心线圈的磁通哪个大？为什么？
和电流在电路中被导体所限制
是极为相似 。
铁心导磁率远大于空气 磁力线几乎被限定在铁心规定的路径中 铁心外部的磁力线很少
主磁路：主磁通所通过的路径。 漏磁路：漏磁通所通过的路径。 励磁线圈：用以激励磁路中磁通的载流线圈。
励磁电流：励磁线圈中的电流。
直流:直流磁路 ，例如:直流电机 交流:交流磁路， 例如:变压器
第1章 磁路
1.1 磁场的基本知识
磁通密度或磁感应强度 B
(magnetic flux density)
单位：特斯拉（T）
(magnetic induction)
用于表征磁场的强弱和方向。
磁通量 Φ
(magnetic flux)
单位：韦伯（Wb）
穿过某一截面积S的磁力线总数
B dS
Hc 矫顽力 coercive force
磁性材料的磁滞回线 (hysteresis loop)
1.3.2 磁化曲线与饱和现象
初始磁化曲线 initial magnitization curve 基本磁化曲线 normal magnitization curve
铁磁材料与非铁磁材料的磁化曲线
几种常见磁性物质的磁化曲线
NI
H l
i 1
n
i i
H 1l 1 , H 2l 2 , 称为磁路各段的磁压降
Ni H k lk H1l1 H 2l2 H
k 1
3
1.3 常用磁性材料及其特性
1.3.1 铁磁材料的磁化及磁滞回线
铁磁材料的磁化（magnetization）
Br 剩磁 residual magnetism
感应电势
E 4.44 fN m
磁通与感应电势的相量图
感应电势与磁场、 导体运动速度之间 的右手定则
e Blv
1.2.3 电磁力定律
通电导体产生的电磁 力与电流、磁场之间 的左手定则
f em Bil
1.2.4
磁路的欧姆定律
磁路：磁通所通过的路径。
是以高导磁性材料构成的使磁
通被限制在结构所确定的路径之中 的一种结构。
S
若对于均匀磁场，若B与S垂直，则 磁场强度 H
BS
单位：安培/米 （A/m）
(magnetic field strength) 为了分析磁场与电流的依存关系引入的辅助量
磁导率μ
单位：亨利/米（H/m） 真空的磁导率 μ0 、相对磁导率μr
(permeability)
反应导磁介质导磁性能的物理量
B/T
1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 103 H/(A/m)
c b
a 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
a H/(A/m) 1.0103
O
a 铸铁
b 铸钢
c 硅钢片
1.3.3 软磁材料与硬磁材料
Байду номын сангаас
B H
磁动势 MMF 单位：安培 （A）
（magnetomotive force）
F Ni
磁链 ψ （flux linkage）
N
B和H的联系与区别: •磁场强度和磁感应强度均为表征磁场性质（即磁场
强弱和方向）的两个物理量。
•由于磁场是电流或者说运动电荷引起的，而磁介质
（除超导体以外不存在磁绝缘的概念，故一切物质均 为磁介质）在磁场中发生的磁化对源磁场也有影响 （场的迭加原理）。 •因此，磁场的强弱可以有两种表示方法。
磁通与其感应电势的参考方向
d d e N dt dt
当磁通按正弦规律变化时，即:
m sin t
0 0
则上式变为:
e(t ) 2fN m sin(t 90 ) 2 E sin(t 90 )
m m 0 为参考相量，则：
E j 4.44 fNm
漏 磁 通
主磁通
漏 磁 通
对于均匀磁路
l F Ni Hl Rm S m Bl
l Rm S
定义为磁路的磁阻 （reluctance）
磁阻的倒数
1 S m Rm l
称为磁导 （permeance）
由于与电路的欧姆定律相似,故又称为磁路的欧姆定律。
L
Ｈ dｌ ik
H dl I
流取正号，反之取负号。
i
( I 2 I3 )
计算电流代数和时，与绕行方向符合右手螺旋定则的电
I4
I1 I 2
I3
H
l
若闭合磁力线是由N 匝线圈电流产生，而 且沿闭合磁力线上 H 处处相等,则上式变 为:
HL Ni
1.2.2 磁生电的基本定律—法拉第电磁感应定律
磁力线是闭合的！
B dS 0
S
1 2 3 0
0
磁路的基尔霍夫第二定律
作用在任何闭合磁路的总磁动势恒等于各 段磁路磁位降的代数和。
磁路由不同材料或不同长度和截面积的 n 段组成，则
NI H 1 l 1 H 2 l 2 H n l n
1.2 基本电磁 （electromagnetic）定律
电生磁的基本定律——安培环路定律 磁生电的基本定律——法拉第电磁感应定律 电磁力定律 磁路的欧姆定律
1.2.1 电生磁的基本定律——安培环路定律
沿着任何一条闭合回线L，磁场强度H的线积分 等于该闭合回线所包围的总电流值（代数和）
1.2.5 线圈电感
L i
根据
N 以及磁路的欧姆定律
L N m N
2
2
S
l
电感与结构参数以及磁性材料之间的关系式
磁路的基尔霍夫第一定律（磁通连续性原理）
通过任意闭合曲面S 的净磁通量必定恒为零。 自然界不存在独立的磁场源。 磁场中，磁力线通过任意闭合面后必然会从相反方向再次通过。