《电工电子 》课件-第四章 磁路基础知识

第四章磁路基础知识第一节铁磁材料

一、磁场的几个基本物理量1．磁感应强度（B）

磁感应强度是用来表示磁场中某点磁场的强弱和方向的物理量，它是一个矢量。

定义：

单位：特斯拉（T）图4-1左手定则示意图

◆磁感应强度的方向

◆磁感应线

◆均匀磁场2．磁通（Φ）

我们把磁感应强度B和与它所垂直穿过的平面面积ΔS的乘积，称为穿过该面积的磁感应强度矢量的通量，简称磁通。

定义：

Φ=BΔS

单位：韦伯（Wb）

Φ=BΔScosββ为B与ΔS的法线方向的夹角穿过单位面积的磁感应线数目就是磁感应强度B，而穿过某一面积S的磁感应线总数就是磁通Φ

磁感应线都是没有起止的闭合曲线磁场中任何封闭曲面的磁通恒等于零3．磁导率（μ）

反映物质导磁性能强弱的这个参数称为磁导率，不同的物质，μ有不同的数值。磁导率的单位是亨/米（H/m）真空的磁导率用μ0来表示，其值为μ0=4π×10-7H/m相对磁导率μr=B/B0，工程上μr=μ/μ0根据物质的导磁性能，把物质分成两类：第一类为“非铁磁物质”，如空气、铝、铜等，μr≈1，导磁性能差。

第二类为“铁磁物质”，如铁、钴等，μr>>1，导磁性能强第四章

4．磁场强度及安培环路定律

(1)磁场强度(H)

它只与产生它的电流有关，而与处于其中的介质的磁导率无关，磁场强度是矢量，方向与B相同。

单位：安/米（A/m）

（2）安培环路定律

式中，当电流I的方向与闭合路径的方向符合右手螺旋定则时取正，反之则取负。[例4-1]有一条长直导线通过的电流为I，求距离导线轴心为r处P点的磁场强度H。[例4-2]如图4-4所示的环形线圈，是一个均匀密绕在圆环上的线圈。设线圈内半径为r1，外半径为r2，线圈匝数为N，电流为I，求线圈中心线上的磁场强度。图4-3例4-1图图4-4例4-2图二、铁磁材料的磁化

1.磁化

物质由于在外磁场的作用下而显示出磁性，我们称该物质（材料）被磁化了。

2.磁化曲线b)c)

图4-5磁畴示意图图4-6测试磁化曲线示意图3.磁滞回线

不同的材料有不同的剩磁Br和矫顽磁力HC，于是根据磁滞回线的形状，常把铁磁材料分成两类：第一类称为软磁材料，它的磁滞回线狭长，Br和HC都很小，基本特征磁导率高，易于磁化和退磁。第二类称为硬磁材料，它的剩磁Br和矫顽磁力HC都很大，特点能保持很强的剩磁，不易退磁。图4-7磁滞回线图4-8不同材料磁滞回线1软磁材料2硬磁材料小结一、磁场的几个基本物理量B、H、Φ、μr二、铁磁材料的磁化软磁材料硬磁材料作业：P1044-54—4：34A/M、1.3×10-3Wb4—5：（1）500A/M（2）15924—9：（1）1.2T（2）1.4×10-2A第二节直流磁路简介一、磁路

磁通经过的路径叫做磁路。图4-9a、b、c所示分别为变压器、电机和电磁铁的铁心磁路。图4-9铁磁材料中的磁路

1．磁路的基尔霍夫第一定律

规定：穿入闭合曲面的磁通为正，穿出闭合曲面的磁通为负，则得出这一闭合曲面上穿出与穿入的磁通的代数和为零，即

在图4-10中，如已知磁通Φ1、Φ2，把闭合曲面S看成一个广义的点A，可以求出磁通Φ3

Φ1+Φ2-Φ3=0

所以

Φ3=Φ1+Φ2图4-10磁路第一定律二、磁路定律2．磁路的基尔霍夫第二定律

对于任一回路有：

对于图4-10所示磁路的回路ABCDA，有：

对于图4-10所示磁路的回路AFEBA（），有：

图4-10磁路第一定律H的参考方向与回路的绕行方向相同取+H的参考方向与回路的绕行方向相反取励磁电流的参考方向与回路绕行方向符合右手螺旋定则IN取+，反之取磁路中沿任意闭合回路磁位差Um的代数和等于磁Fm的代数和，数学表达式为：磁动势FmIN磁位差Um(安匝)(磁压)

3．磁路欧姆定律

设一段磁路的长度为截面积为S，磁介质的磁导率为μ，则磁路中有：

即

所以

式中

称为该段长度为l，截面积为S，磁导率为μ的磁路的“磁阻”。磁阻的单位为l/亨（l/H）。

电路中的一些物理量及其基本定律，我们比较了解，而磁路中的相关物理量和基本定律与电路中的有许多相似之处，现把它们列在表4-1中，进行对比，有利于我们对磁路中物理量和基本定律的理解。

表4-1磁路与电路比较第三节交流铁心线圈一、正弦电压下的铁心线圈

如图4-11所示，为一个具有闭合铁心的线圈，各量的参考方向如图。电压平衡方程式：

忽略uσ和uR，有：u

=uL图4-11交流铁心线圈

二、铁心损耗

1．磁滞损耗

铁心线圈中的铁心在交变磁通的作用下被反复磁化，磁畴的边界和方向反复改变而造成的能量损耗称为磁滞损耗。

2．涡流损耗由于铁心内同样有电阻，当涡流在铁心内流动时，就会引起有功功率损耗，使得铁心发热，称为涡流损耗。

3．铁心损耗图4-12铁心中的涡流第四节电磁铁

电磁铁是给有铁心的线圈通电，产生电磁力，来实现机械运动的多功能器件，它在电器元件、设备上有着广泛的应用。尽管电磁铁的结构形式多样，功能各异，但它们的基本组成都是相同的，由磁导率很高的软磁性材料铁心、衔铁、线圈三部分构成。如图8-13所示。一、直流电磁铁电磁吸合力的计算公式为

为空气隙中的磁感应强度，为空气的磁导率，

为全部吸合面的面积，为吸合力。二、交流电磁铁吸合力也随