电路基础》第10章：磁路与铁芯线圈电路
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亨每米，用符号H/m表示。 ❖ 由实验测得真空中的磁导率μ0=4π×10-7H/m，
为一常数。
12
❖ 相对磁导率μr ----任一物质的磁导率与真空的磁导率的比
值，即
μr =μ/μ0
式中 μr---相对磁导率；
μ---任一物质的磁导率；
μ0---真空的磁导率。 表明在其他条件相同的情况下，媒介质中的磁感应强度
南极
在无外力阻碍下，其中指向地球南极的磁极，用S表示
北极
指向地球北极的磁极，用N表示
2
❖ 磁场 ------磁体周围存在磁力作用的空间 它可看成一种传递磁力作用的特殊物质，磁场
是有强弱和方向的
❖ 磁场方向 在磁场中某点处放一个能自由转动的小磁针，小
磁针静止时N极所指的方向
3
S
N
图10-2 条形磁体的磁感线
7
❖ 均匀磁场 ------各点的磁感应强度的大小和方向相同的磁场。
NS
均匀磁场中的磁感线
在均匀磁场中，磁感线是等距离的平行直线
8
平面上如何表示B的方向
❖ “×”表示B的方向是垂直进入纸面 ❖ “·”表示垂直从纸面出来
9
2．磁通及磁通连续性原理
磁通Φ
----通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁感 线的总数
Φ= ∫BdS
用磁通量化磁场在一定面积上的分布情况。
10
磁通的连续性
❖ 磁通连续性即穿过任意闭合面上的磁通恒等 于零，即 Φ= ∮B.dS=0
❖ 磁通的连续性可以这样来理解，即穿进某一 闭合面的磁通，恒等于穿出此面的磁通。
❖ 由于磁通的连续性，可知磁感应线总是闭合 曲线
11
3．磁导率
❖ 用来表示媒介质导磁性能的物理量 ❖ 用字母μ表示，其单位名称是亨利每米，简称
在均匀磁场中， B=Φ/S
磁通Φ的单位为Wb，称为韦伯；面积的单位为m2； 磁感应强度B的单位是T，称为特斯拉，简称特。
6
❖ 磁感应强度B是个矢量。 B不但表示了某点磁场的强弱，而且还能表示出该点 磁场的方向。
❖ 某点磁感应强度B的方向 磁感线上该点的切线方向就是该点。
❖ B的大小 可以用特斯拉计进行测量。
22
H / A ·m － 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10×103
B/ T
1 .8
1 .6
1 .4 c
1 .2来自百度文库b
1 .0
0 .8
0 .6
0 .4
0 .2
a
c硅 钢 片 b铸钢
a铸 铁
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0×10 3 H / A ·m － 1
25
边 缘 效应
主磁通
I 漏磁通
主磁通
全部在磁路中闭合的磁通
漏磁通
不是全部在磁路中闭合的磁通
主磁通、 漏磁通和边缘效应 26
无分支磁路
磁路按 结构 分分支磁路 不对对称称分分支支磁磁路路
27
28
2 磁路定律 1） 磁路的欧姆定律
Φ
N
s
I
（a）无分支磁路
Φ
Rm 气隙
（b）等效磁路
29
HS Hl Fm Fm
4
磁感线特征
❖ (1)磁感线上任意一点的切线方向，就是该点的磁场 方向。
❖ (2)磁感线是互不交叉的闭合曲线。在磁体外部由N 极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，如图10-2所 示。
❖ (3)磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱。磁感线越 密表示磁场越强，越疏表示磁场越弱。
5
磁感应强度
❖ 磁感应强度(磁通密度 ) ---垂直通过单位面积的磁感线的多少
B0——通电线圈在真空中的磁感应强度，T；
μ0——真空的磁导率，H/m；
N——圆环线圈的匝数；
L——圆环的平均长度，m；
I——线圈中的电流，A。
15
❖ 将圆环线圈放入相对磁导率为μr的媒介质，
B=μrμ0 NI / L≈μNI/ L
磁场强度H
磁场中某点的磁感应强度B与媒介质磁导率μ的比值
H = B/μ 单位为安培每米，简称安每米，用符号A／m表示 场强度是矢量，在均匀媒介质中，它的方向和磁 感应强度的方向一致
几种常用铁磁材料的基本磁化曲线
23
10.3
1 磁路
用铁磁性材料制成一个导磁路径，常称为铁心。 将通电线圈绕在铁心上，这样由铁磁性材料所 构成的（包括必须有的气隙在内）通过磁通的 路径即为磁路。
24
永久磁铁
铁心
Φ 气隙
i Φ2
N
S
铁心
（a）磁电式仪表的磁路
Φ 原副 绕绕 组组
（b）心式变压器的磁路
u1 a
o
H
起始磁化曲线
19
1. 起始磁化曲线 (1) oa段----曲线上升缓慢 (2) ab段----B几乎是直线L升 （3） bc段----B的上升缓慢，形成曲线的膝部 （4） c点以后----B几乎不再上升，此段称为饱和段
由图可见μ不是常数，因为μ=B／H，在H变化过程中．B 跟着变化在实际使用铁磁材料时，可根据不同要求选择合 适的μ值范围。μ1称为起始磁导率。
是真空中磁感应强度的多少倍。
13
❖ 顺磁物质 μr稍大于1。如空气、铝、铬、铂等。
❖ 反磁物质 μr稍小于1。如氢、铜等。顺磁物质与反磁物 质一般被称为非磁性材料。
❖ 铁磁物质 μ铁r远氧大体于等1。如铁、钴、镍、硅钢、坡莫合金、
14
4．磁场强度及全电流定律
S
I
B
L
R U
B0=μ0NI/ L
N匝
16
10.2 铁 磁 物
10.1.1 铁磁性物质的磁化
铁磁物质会在外加磁场的作用下, 产生一个与外磁场 同方向的附加磁场, 这种现象叫做磁化。
(a)
(b)
(c)
17
10.1.2
磁化曲线是铁磁性物质的磁感应强度B与外磁场的磁场 强度H之间的关系曲线, 所以又叫B-H曲线。
18
B,u
cB=f(H) b
20
2. 磁滞回线
R S
+
EA
图10-8 磁化原理
B
Bm
a
b
Bc
-Hm c
Hc
-Hc O f +Hm H
Br e
d
-Bm
图10-9磁滞回线
利用图10-8所示磁化装置反复磁化铁磁材料后， 铁磁材料上可得到如图10-9所示的磁滞回线。
21
铁磁性物质的分类
B 软磁
O
H
B 硬磁
O
H
B 矩磁
O
H
不同铁磁材料的磁滞回线
l l Rm
S S
磁动势 Fm=NLRm=L/μS
当磁路的长度和铁心截面积已确定时，为了减小 磁动势，应尽量选用高磁导率的铁磁材料做铁 心．而且尽可能缩短磁路中不必要的气隙长度。
第10章 磁路与铁芯线圈电路
10.1 磁场的基本物理量和基本定律 10.2 铁磁物质的磁化 10.3 磁路与磁路定律 10.4 恒定磁通磁路的计算 10.5 交流铁芯线圈 10.6 电磁铁
1
10.1 磁场的基本物理量和基本定律
❖ 1．磁感应强度B
磁体
具有磁性的物体
磁极
任何磁体都有两个磁性最强的区域
为一常数。
12
❖ 相对磁导率μr ----任一物质的磁导率与真空的磁导率的比
值，即
μr =μ/μ0
式中 μr---相对磁导率；
μ---任一物质的磁导率；
μ0---真空的磁导率。 表明在其他条件相同的情况下，媒介质中的磁感应强度
南极
在无外力阻碍下，其中指向地球南极的磁极，用S表示
北极
指向地球北极的磁极，用N表示
2
❖ 磁场 ------磁体周围存在磁力作用的空间 它可看成一种传递磁力作用的特殊物质，磁场
是有强弱和方向的
❖ 磁场方向 在磁场中某点处放一个能自由转动的小磁针，小
磁针静止时N极所指的方向
3
S
N
图10-2 条形磁体的磁感线
7
❖ 均匀磁场 ------各点的磁感应强度的大小和方向相同的磁场。
NS
均匀磁场中的磁感线
在均匀磁场中，磁感线是等距离的平行直线
8
平面上如何表示B的方向
❖ “×”表示B的方向是垂直进入纸面 ❖ “·”表示垂直从纸面出来
9
2．磁通及磁通连续性原理
磁通Φ
----通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁感 线的总数
Φ= ∫BdS
用磁通量化磁场在一定面积上的分布情况。
10
磁通的连续性
❖ 磁通连续性即穿过任意闭合面上的磁通恒等 于零，即 Φ= ∮B.dS=0
❖ 磁通的连续性可以这样来理解，即穿进某一 闭合面的磁通，恒等于穿出此面的磁通。
❖ 由于磁通的连续性，可知磁感应线总是闭合 曲线
11
3．磁导率
❖ 用来表示媒介质导磁性能的物理量 ❖ 用字母μ表示，其单位名称是亨利每米，简称
在均匀磁场中， B=Φ/S
磁通Φ的单位为Wb，称为韦伯；面积的单位为m2； 磁感应强度B的单位是T，称为特斯拉，简称特。
6
❖ 磁感应强度B是个矢量。 B不但表示了某点磁场的强弱，而且还能表示出该点 磁场的方向。
❖ 某点磁感应强度B的方向 磁感线上该点的切线方向就是该点。
❖ B的大小 可以用特斯拉计进行测量。
22
H / A ·m － 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10×103
B/ T
1 .8
1 .6
1 .4 c
1 .2来自百度文库b
1 .0
0 .8
0 .6
0 .4
0 .2
a
c硅 钢 片 b铸钢
a铸 铁
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0×10 3 H / A ·m － 1
25
边 缘 效应
主磁通
I 漏磁通
主磁通
全部在磁路中闭合的磁通
漏磁通
不是全部在磁路中闭合的磁通
主磁通、 漏磁通和边缘效应 26
无分支磁路
磁路按 结构 分分支磁路 不对对称称分分支支磁磁路路
27
28
2 磁路定律 1） 磁路的欧姆定律
Φ
N
s
I
（a）无分支磁路
Φ
Rm 气隙
（b）等效磁路
29
HS Hl Fm Fm
4
磁感线特征
❖ (1)磁感线上任意一点的切线方向，就是该点的磁场 方向。
❖ (2)磁感线是互不交叉的闭合曲线。在磁体外部由N 极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，如图10-2所 示。
❖ (3)磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱。磁感线越 密表示磁场越强，越疏表示磁场越弱。
5
磁感应强度
❖ 磁感应强度(磁通密度 ) ---垂直通过单位面积的磁感线的多少
B0——通电线圈在真空中的磁感应强度，T；
μ0——真空的磁导率，H/m；
N——圆环线圈的匝数；
L——圆环的平均长度，m；
I——线圈中的电流，A。
15
❖ 将圆环线圈放入相对磁导率为μr的媒介质，
B=μrμ0 NI / L≈μNI/ L
磁场强度H
磁场中某点的磁感应强度B与媒介质磁导率μ的比值
H = B/μ 单位为安培每米，简称安每米，用符号A／m表示 场强度是矢量，在均匀媒介质中，它的方向和磁 感应强度的方向一致
几种常用铁磁材料的基本磁化曲线
23
10.3
1 磁路
用铁磁性材料制成一个导磁路径，常称为铁心。 将通电线圈绕在铁心上，这样由铁磁性材料所 构成的（包括必须有的气隙在内）通过磁通的 路径即为磁路。
24
永久磁铁
铁心
Φ 气隙
i Φ2
N
S
铁心
（a）磁电式仪表的磁路
Φ 原副 绕绕 组组
（b）心式变压器的磁路
u1 a
o
H
起始磁化曲线
19
1. 起始磁化曲线 (1) oa段----曲线上升缓慢 (2) ab段----B几乎是直线L升 （3） bc段----B的上升缓慢，形成曲线的膝部 （4） c点以后----B几乎不再上升，此段称为饱和段
由图可见μ不是常数，因为μ=B／H，在H变化过程中．B 跟着变化在实际使用铁磁材料时，可根据不同要求选择合 适的μ值范围。μ1称为起始磁导率。
是真空中磁感应强度的多少倍。
13
❖ 顺磁物质 μr稍大于1。如空气、铝、铬、铂等。
❖ 反磁物质 μr稍小于1。如氢、铜等。顺磁物质与反磁物 质一般被称为非磁性材料。
❖ 铁磁物质 μ铁r远氧大体于等1。如铁、钴、镍、硅钢、坡莫合金、
14
4．磁场强度及全电流定律
S
I
B
L
R U
B0=μ0NI/ L
N匝
16
10.2 铁 磁 物
10.1.1 铁磁性物质的磁化
铁磁物质会在外加磁场的作用下, 产生一个与外磁场 同方向的附加磁场, 这种现象叫做磁化。
(a)
(b)
(c)
17
10.1.2
磁化曲线是铁磁性物质的磁感应强度B与外磁场的磁场 强度H之间的关系曲线, 所以又叫B-H曲线。
18
B,u
cB=f(H) b
20
2. 磁滞回线
R S
+
EA
图10-8 磁化原理
B
Bm
a
b
Bc
-Hm c
Hc
-Hc O f +Hm H
Br e
d
-Bm
图10-9磁滞回线
利用图10-8所示磁化装置反复磁化铁磁材料后， 铁磁材料上可得到如图10-9所示的磁滞回线。
21
铁磁性物质的分类
B 软磁
O
H
B 硬磁
O
H
B 矩磁
O
H
不同铁磁材料的磁滞回线
l l Rm
S S
磁动势 Fm=NLRm=L/μS
当磁路的长度和铁心截面积已确定时，为了减小 磁动势，应尽量选用高磁导率的铁磁材料做铁 心．而且尽可能缩短磁路中不必要的气隙长度。
第10章 磁路与铁芯线圈电路
10.1 磁场的基本物理量和基本定律 10.2 铁磁物质的磁化 10.3 磁路与磁路定律 10.4 恒定磁通磁路的计算 10.5 交流铁芯线圈 10.6 电磁铁
1
10.1 磁场的基本物理量和基本定律
❖ 1．磁感应强度B
磁体
具有磁性的物体
磁极
任何磁体都有两个磁性最强的区域