电路基础第10章 磁路与铁心线圈电路

第 10章磁路与铁心线圈电路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 磁路和磁路定律 10.4 恒定磁通磁路的计算 10.5 交流铁心线圈10.6 电磁铁 目 录教学内容磁场的基本物理量和基本定律，铁磁物质的磁化 。 教学要求1.深刻理解磁场的基本物理量和基本定律的含义 。2.掌握 铁磁物质的磁化和磁性材料的特点 。 教学重点和难点重点： 磁感应强度、磁通、磁场强度等 。难点： 磁化过程的理解 。 10-1 磁场的基本物理量和基本定律 一、磁感应强度 B磁感应强度 B：表示磁场中某点磁场的强弱和方向的物理量。 大小 ：磁感应线（即磁力线）的疏密。方向 ：该点磁力线切线方向。定义国际 制：特斯拉，简称特（ T）或韦伯 /米 2（ Wb/m2）电磁制：高斯（ Gs）。两者的关系是： 1T=104Gs 。B的单位如果磁场内各点的磁感应强度的大小相等，方向相同，这样的磁场则称为 均匀磁场 。二、磁通及磁通连续性原理磁通 ： 磁感应强度 B与垂直于磁场方向的面积 S的乘积 。均匀磁场且磁场方向垂直于 S面，则 =BS非均匀磁场，则取 B的平均值。若 S不是平面，或 B并非与 S垂直，=Sd=SBdS则磁通连续性原理 磁场中通过任何封闭曲面的磁通恒等于零 。dS的方向为该面积元的法线 n的方向，如图所示。 的单位国际制：韦伯（ Wb）电磁制：麦克斯韦（ Mx）两者的关系是： 1Wb=108Mx S B dS=0 （ 亨 /米）真空中的磁导率 为常数一般物质的磁导率 和真空中的磁导率之比，称为这种材料的相对磁导率，则称为磁性材料，则称为非磁性材料三、磁导率磁导率 ：表示物质导磁性能的一个物理量 。四、磁场强度及全电流定律磁场强度 H:是计算磁场时所引用的一个物理量。 国际制：安 /米（ A/m）电磁制：奥斯特（ Oe）两者的关系是： 1A/m=410-3OeH的单位全电流定律 （ 安培环路定律） l Hdl=I 磁场强度与磁感应强度的关系为 B=H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。例 10-1 一均匀密绕的环形螺管线圈如图 10-2所示，线圈匝数为 N，截面积为 S，环中心线的半径为 r，环材料的磁导率为 ，通以电流 I。试求环中心线上某点的磁场强度 H，并求该点的磁感应强度 B。解 :（ 1）求磁场强度 H根据全电流定律有 l Hdl = l Hdl =Hl而 I=IN所以 Hl=IN磁场强度 H= A/m说明： 磁场强度 H只与电流大小、线圈匝数、以及该点的几何位置有关，而与磁场介质的导磁性能（ ）无关， 即在一定电流值激励下，同一点的磁场强度不因磁场介质的不同而异。 （ 2）求磁感应强度 B所以 B=H结论 :B与 有关的，即当线圈内 介质不同 时，在同样电流值激励下，同一点的 B的大小就不同 ，当然线圈内的 磁通 也就不同了 。 10.2 铁磁物质的磁化一、铁磁物质的磁化磁畴 磁化 磁饱和 二、磁化曲线1起始磁化曲线 铁磁物质的起始磁化曲线 (B-H) -H曲线 非铁磁物质的 B-H曲线2磁滞回线矫顽力 HC剩磁 Br3.基本磁化曲线三、铁磁物质的分类与用途1软磁材料软磁材料是指磁滞回线形状狭窄的材料， 软磁材料一般用于交流电机、变压器、继电器、互感器、开关等产品的铁心和各种电感元件（如滤波器、高频变压器、录音录相磁头）的磁心。 2硬磁材料硬磁材料是指磁滞回线形状较宽的材料， 硬磁材料适宜制造永久磁铁，被广泛用于磁电式测量仪表、扬声器、永磁发电机及电信装置中。 3矩磁材料矩磁材料是指磁滞回线形状如矩形的材料。其特点是，当有很小的外磁场作用时，就能使之磁化，并达到饱和。去掉外磁场后，磁性仍然保持与饱和时一样。矩磁材料主要用于各种计算机的存储器磁心和远程自动控制、雷达导航、宇宙航行及信息处理显示等方面。小结1磁场的基本物理量（ 1）磁感应强度 B是 表示磁场中某点磁场的强弱和方向的物理量， B的大小由式 B=决定。（ 2）磁通 是描述磁感应强度在一定空间范围内积累效果的物理量， = 或 =BS。（ 3）磁导率 是表示物质导磁性能的物理量。真空的磁导率是 0，其他物质的磁导率一般用 表示， =r 0 ，非磁性物质的 r1，磁性物质的 r1 。（ 4）磁场强度 H是计算磁场时引用的一个物理量， H的大小由式 H= 决定，但由于 不是常数，所以铁磁物质的 H与 B需查 B-H曲线得到。2磁场基本定律（ 1）磁通连续性原理：磁场中通过任何封闭曲面的磁通恒等于零，即 S BdS=0（ 2）全电流定律：磁场强度 H沿任一闭合回线的线积分等于该闭合回线所包围的全电流，即 l Hdl=I。3铁磁物质的磁化铁磁物质由于其内部存在许多小磁畴，所以其在外磁场的作用下可呈现磁性，这就是铁磁物质的磁化。铁磁材料具有高导磁性、磁饱和性和磁滞性。4磁化曲线及铁磁物质的分类磁化曲线有起始磁化曲线、磁滞回线和基本磁化曲线。教学内容磁路和磁路定律，恒定磁通磁路的计算 。 教学要求1.深刻理解磁路和磁路定律，并正确应用之 。2.掌握 恒定磁通磁路的计算 。 教学重点和难点重点： 磁路定律，恒定磁通磁路正面问题的计算 。难点： 恒定磁通磁路反面问题的计算。 。 10.3 磁路和磁路定律一、磁路磁路是指由铁心所限定的磁通的路径 。： 主磁通： 漏磁通铁心（导磁性能好的磁性材料）i二、磁路定律1.磁路的基尔霍夫第一定律=0 2.磁路的基尔霍夫第二定律(Hl)=(IN) Um= Fm 穿过闭合面 S的所有磁通的代数和等于零。 磁路中沿任意 闭 合回路的磁 压 Um的代数和等于磁 动势 Fm的代数和 。 3.磁路的欧姆定律Um= Rm 对于均匀磁路推出 磁路的欧姆定律INSl注：由于磁性材料 是非线性的，磁路欧姆定律多用作定性分析，不做定量计算。令 磁阻附 :磁路和电路的基本量比较磁通磁压降磁动势电压降电动势电流电路 R+_EIU磁路IN磁阻 电阻附 :磁路和电路的基本定律比较欧姆定律基尔霍夫第 1定律磁路 电路基尔霍夫第 2定律10.4 恒定磁通磁路的计算当线圈中励磁电流为直流电流时，在磁路中产生恒定的磁通，这样的磁路称为 恒定磁通磁路 。磁路计算的目的在于找出磁通与磁动势（或励磁电流）之间的关系，一般可分为两类问题：正面问题 ：已知 磁通 磁动势反面问题 ：已知 磁动势 磁通一、 已知磁通求磁动势步骤：(1)将磁路分段。其原则是把磁路中材料相同且截面积也相同的部分划作一段。(2)计算各段磁路的长度 l。方法是先作出各段的中心线，然后根据所给的几何尺寸，算出各段中心线的平均长度 l。(3)计算各段磁路的截面积 S。对一般磁路，其截面积 S由几何尺寸算出。有时需要考虑硅钢片的 叠片系数 K 和气隙的边缘效应 ，前者使有效面积缩小，后者使有效面积增大。如 ：一般对厚度为 0.5mm的硅钢片， K取 0.9；对厚度为 0.35mm的硅钢片， K取 0.85。铁心截面为矩形时S0=（ a+l0）（ b+l0） ab+（ a+b） l0铁心截面为圆形时S0=（ r+） 2 r2+rl0