汽车电工电子技术基础课件：磁场

磁场2-1磁场当两个磁极靠近时，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。两个磁极互不接触，却存在相互作用力，这是因为在磁体的周围空间中存在一种特殊的物质——磁场。磁体和电流周围都存在磁场，就连地球也是一个大磁体，南极是N极，北极是S极。一、磁场与磁感线2-1磁场用放置磁针和撒铁屑的方法可以直观地显示磁场的特点，在这个基础上，用一些有方向的曲线来形象地描述磁场的分布，这样的曲线称为磁感线（见图2-1-1）。磁感线疏处磁场弱，密处磁场强。在磁场的某一区域内，如果磁感线是一些方向相同、分布均匀的平行直线，则称这一区域为匀强磁场。距离很近的两个异名磁极之间的磁场，除边缘部分外，就可以认为是匀强磁场（见图2-1-2）。2-1磁场实验表明，各种不同形状的磁体或通电导线产生的磁感线是不同的。例如，图2-1-3所示为蹄形磁铁的磁感线，图2-1-4所示为条形磁铁的磁感线。2-1磁场通电长直导线及通电螺线管的磁场方向可用右手螺旋定则来确定，具体方法见表2-1-1。2-1磁场

二、磁场的主要物理量2-1磁场磁场越强，磁感应强度越大；磁场越弱，则磁感应强度越小。普通永磁体磁极附近的磁感应强度一般为0.4～0.7特斯拉，电动机和变压器铁芯中心的磁感应强度可达0.8～1.4特斯拉，地面附近的磁场的磁感应强度只有5×10-5

特斯拉。磁感应强度B

是矢量，磁场中某点的磁感应强度B

的方向就是该点的磁场方向。2-1磁场

2-1磁场如果磁场不与所讨论的平面垂直（见图2-1-5b），则应以这个平面在垂直于磁场B的方向的投影面积S′与B的乘积来表示磁通。2-1磁场3. 磁导率磁导率是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，用μ表示，其单位为H/m（亨/米）。由实验测得真空中的磁导率μ0=4π×10-7H/m，为一个常数。自然界大多数物质对磁场的影响甚微，只有少数物质对磁场有明显的影响。为了比较媒介质对磁场的影响，把任一物质磁导率与真空磁导率的比值称为相对磁导率，用μr表示，即相对磁导率只是一个比值，它表明在其他条件相同的情况下，媒介质中的磁感应强度是真空中磁感应强度的多少倍。2-1磁场根据相对磁导率的大小，可将物质分为以下三类。（1）顺磁物质顺磁物质有空气、铝、铬、铂等，其μr稍大于1。（2）反磁物质反磁物质有氢、铜等，其μr稍小于1。顺磁物质与反磁物质一般被称为非铁磁物质。（3）铁磁物质铁磁物质有铁、钴、镍、硅钢、坡莫合金、铁氧体等，其相对磁导率μr远大于1，可达几百甚至数万以上，且不是一个常数。铁磁物质（也称铁磁材料）被广泛应用于电工技术及计算机技术等方面。2-1磁场根据不同的特点，可将铁磁材料分为三类，见表2-1-2。2-1磁场1. 磁路铁磁材料具有很强的导磁能力，所以常将铁磁材料制成一定形状（多为环状）的铁芯，这样就为磁通的集中通过提供了路径。三、磁路与磁路欧姆定律2-1磁场磁通所通过的路径称为磁路，图2-1-6所示为几种电气设备的磁路。磁路可分为无分支磁路和有分支磁路。图2-1-6b所示为无分支磁路，图2-1-6c和图2-1-6a所示为有分支磁路。磁路中除铁芯外往往还有一小段非铁磁材料，如空气隙等。由于磁感线是连续的，所以通过无分支磁路各处横截面的磁通是相等的。2-1磁场利用铁磁材料可以尽可能地将磁通集中在磁路中，但是与电路比较，磁路的漏磁现象要比电路的漏电现象严重得多。全部在磁路内部闭合的磁通称为主磁通，部分经过磁路周围物质而自成回路的磁通称为漏磁通（见图2-1-7）。在漏磁不严重的情况下可将其忽略，只考虑主磁通。由于制造和结构上的原因，磁路中常有空气隙。当空气隙很小时，其中的磁感线是平行且均匀的，只有极少数磁感线扩散出去形成所谓的边缘效应。2-1磁场通电线圈的匝数越多，电流越大，磁场越强，磁通也就越多。将通过线圈的电流I

和线圈匝数N

的乘积称为磁动势，用Fm表示，即Fm=NI磁动势的单位是安培（A）。磁动势的大小反映通电线圈磁场的强弱。电路中有电阻，磁路中也有磁阻。磁阻反映磁通通过磁路时所受到的阻碍作用，用符号Rm

表示。与导体的电阻相似，磁路中磁阻的大小与磁路的长度L成正比，与磁路的横截面积S

成反比，并与组成磁路材料的磁导率有关，其公式为式中，μ、L、S

的单位分别为H/m、m、m2，磁阻Rm的单位为1/亨（H-1）。2-1磁场2. 磁路欧姆定律通过磁路的磁通与磁动势成正比，与磁阻成反比，即上式与电路的欧姆定律表达式相似，故称为磁路欧姆定律。应当指出，式中的磁阻Rm

是指整个磁路的磁阻。如果磁路中空气隙较大，由于空气隙的磁阻远比铁磁材料的磁阻大，整个磁路的磁阻会大大增加；若要有足够的磁通就必须增大励磁电流或增加线圈的匝数，即增大磁动势。由于铁磁材料磁导率是非线性的，磁阻Rm

不是常数，所以磁路欧姆定律只能对磁路做定性分析。2-1磁场由以上分析可知，磁路中的某些物理量与电路中的某些物理量有对应关系，而且磁路中某些物理量之间的关系也与电路中某些物理量之间的关系相似。表2-1-3为磁路与电路的比较。应用链接电磁继电器是一类用小电流控制大功率电路通断的开关，主要由线圈、铁芯、衔铁及触点组成，其外形、基本结构和电路符号如图2-1-8所示。电磁继电器在汽车中的应用应用链接当线圈不通电时，衔铁在返回弹簧的拉引下，动触点紧压在常闭静触点上，动触点与常闭静触点接通，而与常开静触点分开。当线圈通以正常电流后，电流的磁场将衔铁吸向铁芯，动触点与常闭静触点分开，而紧压