1、1第第1章章 磁路磁路本章内容本章内容磁路的基本知识磁路的基本知识电磁学基本定律电磁学基本定律常用磁性材料及其特性常用磁性材料及其特性2第一节第一节 磁路的基本定律磁路的基本定律一、磁场的几个常用物理量一、磁场的几个常用物理量1.磁感应强度磁感应强度(磁密磁密) B 表征磁场表征磁场强弱强弱及及方向方向的物理量。单位：的物理量。单位：特斯拉特斯拉T(Wb/m2)右手螺旋定则：判断载流导体磁场的方向。右手螺旋定则：判断载流导体磁场的方向。磁感应强度线磁感应强度线(B(B线、磁力线线、磁力线) )的意义的意义 ? ?3磁通量磁通量F F垂直穿过某截面积的磁力线总和。单位：垂直穿过某截面积的磁力线总
2、和。单位：Wb磁场强度磁场强度H 计算磁场时引用的物理量计算磁场时引用的物理量( (实际也在存在的实际也在存在的) )。单位：。单位：A/m B=H :导磁材料的磁导率。导磁材料的磁导率。FSdA对于均匀磁场，若对于均匀磁场，若B与与S垂直，则垂直，则 ABF磁路的基本知识磁路的基本知识注意注意: :B B的大小与磁场环境有关的大小与磁场环境有关,H,H的大小与磁场内在因素有关的大小与磁场内在因素有关. .41.3.2 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 磁生电磁生电 1831年，法拉第发现了电磁学中最重要的规律年，法拉第发现了电磁学中最重要的规律电电磁感应定律磁感应定律 1）如果线圈中的磁
3、通随时间而变化，那么将在其中感应）如果线圈中的磁通随时间而变化，那么将在其中感应出电动势；出电动势； 2）感应电动势的大小与磁通的变化率成正比，即）感应电动势的大小与磁通的变化率成正比，即电磁学的基本定律电磁学的基本定律t ddt ddNeF 法拉第电磁感应定律奠定了电机学的理论基础。法拉第电磁感应定律奠定了电机学的理论基础。 F N线圈的磁链线圈的磁链磁通与其感应电势的正方向假定：右手螺旋定则磁通与其感应电势的正方向假定：右手螺旋定则5电磁学的基本定律电磁学的基本定律当磁通按正弦规律变化时，即当磁通按正弦规律变化时，即: :tmsinFF02sin(90 )mfNtF)90sin(20tEt
4、 ddNeF若取若取 0FFmm为参考相量，则：为参考相量，则： mfNjEF44. 4正弦磁通与其感应电势的波形图、相量图正弦磁通与其感应电势的波形图、相量图61.3.11.3.1安培环路定律安培环路定律电生磁电生磁 沿任何一条闭合回线沿任何一条闭合回线L，磁场强度，磁场强度H的线积分等于该闭合的线积分等于该闭合回线所包围的电流的代数和回线所包围的电流的代数和 在均匀磁场中，沿着回线在均匀磁场中，沿着回线 L 磁场强度磁场强度H 处处相等，则处处相等，则iNHLLkil dH电磁学的基本定律电磁学的基本定律 意义：意义： 有电流就会激发磁场，磁场和电流时同时存在的。有电流就会激发磁场，磁场和
5、电流时同时存在的。 电机和变压器计算的基础电机和变压器计算的基础7磁路的欧姆定律磁路的欧姆定律1.3 电磁学的基本定律电磁学的基本定律 磁路的概念：利用高导磁材料，可将磁力磁路的概念：利用高导磁材料，可将磁力线约束到特定的路径中，磁通所通过的路径称线约束到特定的路径中，磁通所通过的路径称为磁路。为磁路。 81.3 电磁学的基本定律电磁学的基本定律磁通量磁通量等于磁通密度乘以面积等于磁通密度乘以面积 FBAAdB对于均匀磁路，由全电流定律：对于均匀磁路，由全电流定律：NiHl mRAlBlHlNiFFF定义：磁动势定义：磁动势 F=Ni定义定义 为磁路的磁阻。为磁路的磁阻。 AlRm与电路的欧姆
6、定律相似与电路的欧姆定律相似, ,故又称为故又称为磁路的欧姆定律。磁路的欧姆定律。i i9 线圈电感线圈电感电磁学的基本定律电磁学的基本定律iL根据：根据：F N_电感与结构参数以及磁性材料之间的关系式。电感与结构参数以及磁性材料之间的关系式。AlNiFFlANL2得：得：i i10 磁路和电路的差别磁路和电路的差别1）电路中有电流）电路中有电流I 时，就有功率损耗；而在直流磁路中，时，就有功率损耗；而在直流磁路中，维持一定磁通量，铁心中没有功率损耗；维持一定磁通量，铁心中没有功率损耗；2）电路中的电流全部在导线中流动；而在磁路中，总有一）电路中的电流全部在导线中流动；而在磁路中，总有一部分漏
7、磁通。部分漏磁通。3）电路中导体的电阻率在一定的温度下是恒定的；而磁）电路中导体的电阻率在一定的温度下是恒定的；而磁 路路中铁心的导磁率随着饱和程度而有所变化。中铁心的导磁率随着饱和程度而有所变化。4）对于线性电路，计算时可以用叠加原理；而在磁路中，）对于线性电路，计算时可以用叠加原理；而在磁路中，B和和H之间的关系为非线性，因此计算时不可以用叠加原理。之间的关系为非线性，因此计算时不可以用叠加原理。11常用铁磁材料及其特性常用铁磁材料及其特性 一、铁磁物质的磁化一、铁磁物质的磁化 在外磁场的作用下，磁畴顺着外磁场方向转向，在外磁场的作用下，磁畴顺着外磁场方向转向，排列整齐，显示出磁性。排列整
8、齐，显示出磁性。1.4.1 铁磁材料的磁化及磁滞回线铁磁材料的磁化及磁滞回线12二、磁化曲线和磁滞回线二、磁化曲线和磁滞回线1、起始磁化曲线、起始磁化曲线物体从无磁性开始，磁物体从无磁性开始，磁场强度场强度H(i)由零逐渐增由零逐渐增加时，磁通密度加时，磁通密度B将随将随之增加。用之增加。用B=f (H)描述描述的曲线就称为起始磁化的曲线就称为起始磁化曲线。曲线。HiBO O磁饱和现象磁饱和现象 adbcB=f (H)= B/H导磁性能的导磁性能的非线性现象非线性现象 i i132、磁滞回线、磁滞回线剩磁剩磁当当H从零增加到从零增加到Hm时，时，B相应地从零增加到相应地从零增加到Bm；然后再逐
9、渐减小然后再逐渐减小H，B值将沿值将沿曲线曲线ab下降。下降。当当H=0 时，时，B=Br剩磁。剩磁。磁滞回线磁滞回线当当H在在Hm和和 Hm之间反复变化之间反复变化时，呈现磁滞现时，呈现磁滞现象的象的BH闭合曲线，称为磁滞闭合曲线，称为磁滞回线。回线。i i143、基本磁化曲线、基本磁化曲线 对同一铁磁材料，选对同一铁磁材料，选择不同的择不同的Hm反复磁化，得反复磁化，得到不同的磁滞回线。到不同的磁滞回线。 将各条回线的顶点连接将各条回线的顶点连接起来，所得曲线称为基本起来，所得曲线称为基本磁化曲线。磁化曲线。i i151.4.2 软磁材料与硬磁材料软磁材料与硬磁材料1、软磁材料、软磁材料磁滞回线较窄。磁滞回线较窄。 硅钢片、铸铁、铸钢、铁氧体等。硅钢片、铸铁、铸钢、铁氧体等。 用于制作电器设备的铁心。用于制作电器设备的铁心。 2、硬磁材料、硬磁材料磁滞回线较宽。磁滞回线较宽。 铷铁硼、铁钴钐。铷铁硼、铁钴钐。 用于制作永久磁铁。用于制作永久磁铁。 B BH(iH(i) )B BH(iH(i) )161.4.3 铁心损耗铁心损耗铁耗铁耗 nhhmpfVHdBC fB V 222eempCf B V2221.32()nFehehmemFempppC fBC f BVCfB G17第一章第一章 结束结束
