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1、电工技术第第6 6章章 磁路与铁心线圈电路磁路与铁心线圈电路甄 洁1电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确第第6章章 磁路与铁心线圈电路磁路与铁心线圈电路6.3 变压器变压器6.4 电磁铁电磁铁(自学自学)6.1 磁路及其分析方法磁路及其分析方法6.2 交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路2电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.2.了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕了解变压器的基本结构、工作
2、原理、运行特性和绕了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；组的同极性端，理解变压器额定值的意义；组的同极性端，理解变压器额定值的意义；组的同极性端，理解变压器额定值的意义；3.3.掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；4 4.了解三相电压的变换方法和原、副绕组常用的连接了解三相电压的变换方法和原、副绕组常用的连接了解三相电压的变换方法和原、副绕组常用的连接了解三相电压的变换方法和原、副绕组常用的连接 方式
3、；方式；方式；方式；本章要求本章要求：第6章 磁路与铁心线圈电路1.1.理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁心线本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁心线本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁心线本知识及磁路的基本定律，会分析计算交流铁心线圈电路；圈电路；圈电路；圈电路；3电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确6.1
4、 磁路及其分析方法磁路及其分析方法1 1 1 1 磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度:表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量,磁感应强度是矢量磁感应强度是矢量磁感应强度是矢量磁感应强度是矢量,用用用用 B B 表示。表示。表示。表示。磁感应强度的大小磁感应强度的大小磁感应强度的大小磁感应强度的大小:用该点磁场作用于用该点磁场作用于用该点磁场作用于用该点磁场作用于1m1m长长长长,通有通有通有通有 1A1A 电流且垂直于电流且垂直于电流且垂直于电
5、流且垂直于该磁场的导体上的力该磁场的导体上的力该磁场的导体上的力该磁场的导体上的力 F F 来衡量，即来衡量，即来衡量，即来衡量，即 B B=F F/(l I)l I)。磁感应强度的方向磁感应强度的方向磁感应强度的方向磁感应强度的方向:电流产生的磁场电流产生的磁场电流产生的磁场电流产生的磁场,B B 的方向用右手螺旋定则确定；的方向用右手螺旋定则确定；的方向用右手螺旋定则确定；的方向用右手螺旋定则确定；6.1.1 磁场的基本物理量磁场的基本物理量:磁感应强度、磁感应强度、磁感应强度、磁感应强度、磁通、磁通、磁通、磁通、磁场强度、磁导率等。磁场强度、磁导率等。磁场强度、磁导率等。磁场强度、磁导率
6、等。永久磁铁磁场，在磁铁外部，永久磁铁磁场，在磁铁外部，永久磁铁磁场，在磁铁外部，永久磁铁磁场，在磁铁外部，B B 的方向由的方向由的方向由的方向由N N极到极到极到极到S S极。极。极。极。4电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2 2 磁通磁通磁通磁通磁通：磁通：磁通：磁通：磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度 B B与垂直与该磁场方向的面积与垂直与该磁场方向的面积与垂直与该磁场方向的面积与垂直与该磁场方向的面积S S的的的的 乘积，称为通过该面积的乘积，称为通过该面积的乘积，称为通过该面
7、积的乘积，称为通过该面积的磁通磁通磁通磁通，用，用，用，用 表示表示表示表示,即即即即 =BS =BS 或或或或 B=B=/S/S 均匀磁场均匀磁场均匀磁场均匀磁场:各点磁感应强度大小相等，方向相同的各点磁感应强度大小相等，方向相同的各点磁感应强度大小相等，方向相同的各点磁感应强度大小相等，方向相同的 磁场，也称磁场，也称磁场，也称磁场，也称匀强磁场匀强磁场匀强磁场匀强磁场。磁感应强度的单位磁感应强度的单位磁感应强度的单位磁感应强度的单位:国际单位制国际单位制国际单位制国际单位制:特特特特 斯拉斯拉斯拉斯拉(T T)T T=Wb/mWb/m2 2 (韦伯韦伯韦伯韦伯/米米米米2 2)电磁制单位
8、电磁制单位电磁制单位电磁制单位:高斯高斯高斯高斯(GsGs)1T=101T=104 4 GsGs 磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通位面积所通过的磁通位面积所通过的磁通位面积所通过的磁通,故又称故又称故又称故又称磁通密度磁通密度磁通密度磁通密度。简称。简称。简称。简称磁密磁密磁密磁密。5电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确磁通的单
9、位：磁通的单位：3 3 3 3 磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度HH ：计算磁场时所引用的一个物理量。计算磁场时所引用的一个物理量。计算磁场时所引用的一个物理量。计算磁场时所引用的一个物理量。国际单位制国际单位制国际单位制国际单位制:韦韦韦韦 伯伯伯伯(WbWb)WbWb=伏伏伏伏 秒秒秒秒电磁制单位电磁制单位电磁制单位电磁制单位:麦克斯韦麦克斯韦麦克斯韦麦克斯韦(MxMx)1Wb=101Wb=108 8 Mx Mx 借助磁场强度建立了借助磁场强度建立了借助磁场强度建立了借助磁场强度建立了磁场与产生该磁场与产生该磁场与产生该磁场与产生该磁场的电流之间的关系。磁场
10、的电流之间的关系。磁场的电流之间的关系。磁场的电流之间的关系。磁场强度方向与产生磁场的电流方向之磁场强度方向与产生磁场的电流方向之磁场强度方向与产生磁场的电流方向之磁场强度方向与产生磁场的电流方向之间符合右手螺旋定则。间符合右手螺旋定则。间符合右手螺旋定则。间符合右手螺旋定则。I IHH单位：单位：单位：单位：国际单位制国际单位制国际单位制国际单位制:安每米（安每米（安每米（安每米（A/mA/m)电磁制单位电磁制单位电磁制单位电磁制单位:奥斯特奥斯特奥斯特奥斯特（OOe e）1 A/m=41 A/m=41010-8-8 OeOe6电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带
11、着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 真空的磁导率为常数，用真空的磁导率为常数，用真空的磁导率为常数，用真空的磁导率为常数，用 0 0表示，有：表示，有：表示，有：表示，有：4 4 磁导率磁导率磁导率磁导率磁导率：磁导率：磁导率：磁导率：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导 磁能力磁能力磁能力磁能力,用符号用符号用符号用符号 表示。表示。表示。表示。、B B、HH的关系为的关系为的关系为的关系为相对磁导率：相对磁导率：相对磁导率：相对磁导率：任
12、一种物质的磁导率任一种物质的磁导率任一种物质的磁导率任一种物质的磁导率 和真空的磁导率和真空的磁导率和真空的磁导率和真空的磁导率 0 0的比的比的比的比值，用值，用值，用值，用 r r 表示表示表示表示。磁导率的单位：亨磁导率的单位：亨磁导率的单位：亨磁导率的单位：亨/米（米（米（米（H/mH/m）7电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 根据上述有根据上述有根据上述有根据上述有可见，相对磁导率也就是当磁场媒质是某种物质时可见，相对磁导率也就是当磁场媒质是某种物质时可见，相对磁导率也就是当磁场媒质
13、是某种物质时可见，相对磁导率也就是当磁场媒质是某种物质时某点的磁感应强度与在同样电流值下真空时该点的某点的磁感应强度与在同样电流值下真空时该点的某点的磁感应强度与在同样电流值下真空时该点的某点的磁感应强度与在同样电流值下真空时该点的磁感应强度之比值。磁感应强度之比值。磁感应强度之比值。磁感应强度之比值。8电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 在物质的分子中，由于电子环绕原子核运动和本在物质的分子中，由于电子环绕原子核运动和本在物质的分子中，由于电子环绕原子核运动和本在物质的分子中，由于电子环绕原
14、子核运动和本身自转运动而形成分子电流，相应产生分子电流磁场。身自转运动而形成分子电流，相应产生分子电流磁场。身自转运动而形成分子电流，相应产生分子电流磁场。身自转运动而形成分子电流，相应产生分子电流磁场。由于不同物质的分子电流磁场的属性不同，使物质呈由于不同物质的分子电流磁场的属性不同，使物质呈由于不同物质的分子电流磁场的属性不同，使物质呈由于不同物质的分子电流磁场的属性不同，使物质呈现为磁性物质和非磁性物质。现为磁性物质和非磁性物质。现为磁性物质和非磁性物质。现为磁性物质和非磁性物质。6.1.2 磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能 磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。在此主磁性材料主要指铁、镍
15、、钴及其合金等。在此主磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。在此主磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。在此主要介绍其磁性能。要介绍其磁性能。要介绍其磁性能。要介绍其磁性能。9电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确磁性物质磁性物质磁性物质磁性物质 磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在的一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列的一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列的一种特殊
16、的作用力使每一区域内的分子磁场排列的一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，显示磁性，称这些小区域为磁畴。整齐，显示磁性，称这些小区域为磁畴。整齐，显示磁性，称这些小区域为磁畴。整齐，显示磁性，称这些小区域为磁畴。在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴排列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。排列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。排列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。排列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。在外磁场作用下，磁畴方向发
17、生变化，使之与外在外磁场作用下，磁畴方向发生变化，使之与外在外磁场作用下，磁畴方向发生变化，使之与外在外磁场作用下，磁畴方向发生变化，使之与外磁场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁磁场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁磁场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁磁场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁化。即磁性物质能被磁化。化。即磁性物质能被磁化。化。即磁性物质能被磁化。化。即磁性物质能被磁化。磁磁磁磁畴畴畴畴 非磁性物质没有磁畴结构，不具有磁化特性。非磁性物质没有磁畴结构，不具有磁化特性。非磁性物质没有磁畴结构，不具有磁化特性。非磁性物质没有磁畴结构，不具有磁化特性。
18、外外外外磁磁磁磁场场场场10电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确1 1 高导磁性高导磁性高导磁性高导磁性 磁性材料的磁性材料的磁性材料的磁性材料的 r r1,1,可达数百、数千、乃至数万可达数百、数千、乃至数万可达数百、数千、乃至数万可达数百、数千、乃至数万之值。能被强烈的磁化，之值。能被强烈的磁化，之值。能被强烈的磁化，之值。能被强烈的磁化，具有很高的导磁性能。具有很高的导磁性能。具有很高的导磁性能。具有很高的导磁性能。磁性材料在外磁场作用下磁性材料在外磁场作用下磁性材料在外磁场作用下磁性材料
19、在外磁场作用下,磁畴转向与外磁场相磁畴转向与外磁场相磁畴转向与外磁场相磁畴转向与外磁场相同的方向，产生一个很强的与外磁场同方向的磁化同的方向，产生一个很强的与外磁场同方向的磁化同的方向，产生一个很强的与外磁场同方向的磁化同的方向，产生一个很强的与外磁场同方向的磁化磁场，磁性物质内的磁感应强度大大增加，即磁性磁场，磁性物质内的磁感应强度大大增加，即磁性磁场，磁性物质内的磁感应强度大大增加，即磁性磁场，磁性物质内的磁感应强度大大增加，即磁性物质被强烈的磁化。磁力线集中于磁性物质中通过。物质被强烈的磁化。磁力线集中于磁性物质中通过。物质被强烈的磁化。磁力线集中于磁性物质中通过。物质被强烈的磁化。磁力
20、线集中于磁性物质中通过。磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。实现用小的励磁电流产生较大的磁通和磁有铁心。实现用小的励磁电流产生较大的磁通和磁有铁心。实现用小的励磁电流产生较大的磁通和磁有铁心。实现用小的励磁电流产生较大的磁通和磁感应强度。感应强度。感应强度。感应强度。11电工技术电子信息学院
21、 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定程度磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定程度磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定程度磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与
22、外部磁时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度达到饱和值。如场方向一致，磁化磁场的磁感应强度达到饱和值。如场方向一致，磁化磁场的磁感应强度达到饱和值。如场方向一致，磁化磁场的磁感应强度达到饱和值。如图。图。图。图。2 2 磁饱和性磁饱和性磁饱和性磁饱和性B BJ J 磁场内磁性物质的磁化磁场磁场内磁性物质的磁化磁场磁场内磁性物质的磁化磁场磁场内磁性物质的磁化磁场 的磁感应强度曲线；的磁感应强度曲线；的磁感应强度曲线；的磁感应强度曲线；B B0 0 磁场内不存在磁性物质时的磁场内不存在磁性物质时的磁场内不存在磁性物质时的磁场内不存在磁性物质时的 磁感应强度直
23、线；磁感应强度直线；磁感应强度直线；磁感应强度直线；B B 为为为为B BJ J曲线和曲线和曲线和曲线和B B0 0直线的纵坐标直线的纵坐标直线的纵坐标直线的纵坐标 相加即磁场的相加即磁场的相加即磁场的相加即磁场的 B B-HH 磁化曲线。磁化曲线。磁化曲线。磁化曲线。O OHHB BB B0 0B BJ JB B a a b b12电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 B B-HH 磁化曲线的特征磁化曲线的特征磁化曲线的特征磁化曲线的特征 OaOa段：段：段：段：B B 与与与与HH几乎成正比
24、地增加；几乎成正比地增加；几乎成正比地增加；几乎成正比地增加；abab段：段：段：段：B B 的增加缓慢下来；的增加缓慢下来；的增加缓慢下来；的增加缓慢下来；b b点以后：点以后：点以后：点以后：B B增加很少，达到饱和。增加很少，达到饱和。增加很少，达到饱和。增加很少，达到饱和。O OHHB BB B0 0B BJ JB B a a b b 有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，B B 与与与与 HH不成不成不成不成正比，磁性物质的磁导率正比，磁性物质的磁导率正比，磁性物质的磁导率正比，磁性物质的磁导率 不是常数，不是常数，不是常数，不是常数，随随随随HH而
25、变，如图。而变，如图。而变，如图。而变，如图。有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，有磁性物质存在时，与与与与I I不成不成不成不成正比。正比。正比。正比。磁性物质的磁化曲线在磁路计算磁性物质的磁化曲线在磁路计算磁性物质的磁化曲线在磁路计算磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极为重要，其为非线性曲线，实际上极为重要，其为非线性曲线，实际上极为重要，其为非线性曲线，实际上极为重要，其为非线性曲线，实际中通过实验得出中通过实验得出中通过实验得出中通过实验得出。O OHHB,B,B B 13电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的
26、梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确3 3 磁滞性磁滞性磁滞性磁滞性 当铁心线圈中通有交变电流（大小和方向都变当铁心线圈中通有交变电流（大小和方向都变当铁心线圈中通有交变电流（大小和方向都变当铁心线圈中通有交变电流（大小和方向都变化）时，铁心受到交变磁化。在电流变化一次时，化）时，铁心受到交变磁化。在电流变化一次时，化）时，铁心受到交变磁化。在电流变化一次时，化）时，铁心受到交变磁化。在电流变化一次时，磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度B B随磁场强度随磁场强度随磁场强度随磁场强度HH而变化，变化关系如图。而变化，变化关系如图。而变化，变化关系如图。而变化，变化关系如图。磁滞性：磁滞性：
27、磁滞性：磁滞性：磁性物质中，当磁性物质中，当磁性物质中，当磁性物质中，当 H H 已减已减已减已减到零时到零时到零时到零时 B B 并未回到零，这种磁感并未回到零，这种磁感并未回到零，这种磁感并未回到零，这种磁感应强度滞后于磁场强度变化的性应强度滞后于磁场强度变化的性应强度滞后于磁场强度变化的性应强度滞后于磁场强度变化的性质称为磁性物质的质称为磁性物质的质称为磁性物质的质称为磁性物质的磁滞性。磁滞性。磁滞性。磁滞性。磁滞回线：磁滞回线：磁滞回线：磁滞回线：在铁心反复交变磁化在铁心反复交变磁化在铁心反复交变磁化在铁心反复交变磁化的情况下，表示的情况下，表示的情况下，表示的情况下，表示 B B 与
28、与与与 H H 变化关系变化关系变化关系变化关系的闭合曲线的闭合曲线的闭合曲线的闭合曲线 1234561 1234561（如图）称（如图）称（如图）称（如图）称为为为为磁滞回线。磁滞回线。磁滞回线。磁滞回线。O OHHB B2 23 36 65 51 14 414电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确剩磁感应强度（剩磁）：剩磁感应强度（剩磁）：剩磁感应强度（剩磁）：剩磁感应强度（剩磁）：当线圈当线圈当线圈当线圈中电流减到零值（即中电流减到零值（即中电流减到零值（即中电流减到零值（即HH=0=0）时
29、铁）时铁）时铁）时铁心在磁化时所获得的磁性还未完心在磁化时所获得的磁性还未完心在磁化时所获得的磁性还未完心在磁化时所获得的磁性还未完全消失。这时铁心中保留的磁感全消失。这时铁心中保留的磁感全消失。这时铁心中保留的磁感全消失。这时铁心中保留的磁感应强度称为应强度称为应强度称为应强度称为剩磁感应强度剩磁感应强度剩磁感应强度剩磁感应强度 B Br r（剩（剩（剩（剩磁）如图。磁）如图。磁）如图。磁）如图。矫顽磁力：矫顽磁力：矫顽磁力：矫顽磁力：如果要使铁心的剩磁如果要使铁心的剩磁如果要使铁心的剩磁如果要使铁心的剩磁消失，通常改变线圈中的励磁电消失，通常改变线圈中的励磁电消失，通常改变线圈中的励磁电消
30、失，通常改变线圈中的励磁电流方向，也就是改变磁场强度流方向，也就是改变磁场强度流方向，也就是改变磁场强度流方向，也就是改变磁场强度HH的方向来进行反向磁化。使的方向来进行反向磁化。使的方向来进行反向磁化。使的方向来进行反向磁化。使B B=0=0的的的的 H H 值称为值称为值称为值称为矫顽磁力矫顽磁力矫顽磁力矫顽磁力HHC C(如图如图如图如图)。O OHHB B2 23 36 65 51 14 4B Br rHHC C 磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。磁性物质不同，其磁滞回线和磁化曲线也不同。15电
31、工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 几种常见磁性物质的磁化曲线几种常见磁性物质的磁化曲线几种常见磁性物质的磁化曲线几种常见磁性物质的磁化曲线(a)(a)铸铁铸铁铸铁铸铁 (b)(b)铸钢铸钢铸钢铸钢 (c)(c)硅钢硅钢硅钢硅钢片片片片O O0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 10103 3HH/(A/m)/(A/m)HH/(A/m)/(A/m)1 2 3 4 5 6 7 8
32、 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10103 3B B/T/T1.81.81.61.61.41.41.21.21.01.00.80.80.60.60.40.40.20.2a ab ba ab bc cc c16电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：（1 1）软磁材料）软磁材料）软磁材料）软磁材料 具有较小的矫顽磁
33、力，磁滞回线较窄。一般用具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用具有较小的矫顽磁力，磁滞回线较窄。一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。（2 2）永磁材料）永磁材料）永磁材料）永磁材料 具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较
34、宽。一般用具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。一般用来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。（3 3）矩磁材料）矩磁材料）矩磁材料）矩磁材料 具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形，稳定性良好。在计算机和控制系统中用接近矩形，稳定性良好。在计算机和控制系统中用接近矩形，稳定性良好。在计算机和控制系统中用接近矩形，稳定性良好。在
35、计算机和控制系统中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。铁氧体等。铁氧体等。铁氧体等。17电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确6.1.3 磁路的分析方法磁路的分析方法磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律磁路的欧姆定律是分析磁路的基本定律 环形线圈如图，其中媒质是均环形线圈如图，其中媒
36、质是均环形线圈如图，其中媒质是均环形线圈如图，其中媒质是均 匀的，磁导率匀的，磁导率匀的，磁导率匀的，磁导率为为为为 ，试计算线圈内部试计算线圈内部试计算线圈内部试计算线圈内部 的磁通的磁通的磁通的磁通 。【解】【解】【解】【解】根据安培环路定律，有根据安培环路定律，有根据安培环路定律，有根据安培环路定律，有设磁路的平均长度为设磁路的平均长度为设磁路的平均长度为设磁路的平均长度为 l l，则有，则有，则有，则有一、引例一、引例一、引例一、引例S Sx x HHx xI IN N匝匝匝匝18电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，
37、由浅入深，所提出的问题也很明确式中：式中：式中：式中：F=NIF=NI 为磁通势，由其产生磁通；为磁通势，由其产生磁通；为磁通势，由其产生磁通；为磁通势，由其产生磁通；R Rmm 称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用；l l 为磁路的平均长度；为磁路的平均长度；为磁路的平均长度；为磁路的平均长度；S S 为磁路的截面积。为磁路的截面积。为磁路的截面积。为磁路的截面积。二、磁路的欧姆定律二、磁路的欧姆定律二、磁路的欧姆定律二、磁路的欧姆定律 若某磁路的磁通为若某磁路的磁通为若某磁路的磁通为若
38、某磁路的磁通为 ，磁通势为磁通势为磁通势为磁通势为F F ，磁阻为，磁阻为，磁阻为，磁阻为R Rmm，则，则，则，则即有：即有：即有：即有：此即此即此即此即磁路的欧姆定律。磁路的欧姆定律。磁路的欧姆定律。磁路的欧姆定律。19电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三、三、三、三、磁路与电路的比较磁路与电路的比较磁路与电路的比较磁路与电路的比较1 1、形式比较、形式比较、形式比较、形式比较 磁路磁路磁路磁路磁通势磁通势磁通势磁通势F F磁通磁通磁通磁通 磁阻磁阻磁阻磁阻电路电路电路电路电动势电动势电动
39、势电动势 E E 电阻电阻电阻电阻电流电流电流电流 I I N NI I+_ _E EI IR R20电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2 2、磁路分析的特点、磁路分析的特点、磁路分析的特点、磁路分析的特点（1 1）在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离）在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离）在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离）在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不开磁场的概念；不开磁场的概念；不开磁场的概念；不开磁场的概念；（2 2）在处理电路时一般可以不考虑漏电流，
40、在处理磁）在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁）在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁）在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路时一般都要考虑漏磁通；路时一般都要考虑漏磁通；路时一般都要考虑漏磁通；路时一般都要考虑漏磁通；（3 3）磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。）磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。）磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。）磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。由于由于由于由于 不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律不不是常数，其随励磁电流而变，
41、磁路欧姆定律不能直接用来计算，它只能用于定性分析；能直接用来计算，它只能用于定性分析；能直接用来计算，它只能用于定性分析；能直接用来计算，它只能用于定性分析；（4 4）在电路中，当）在电路中，当）在电路中，当）在电路中，当 E E=0=0时，时，时，时，I I=0=0；但在磁路中，由于有；但在磁路中，由于有；但在磁路中，由于有；但在磁路中，由于有剩磁，当剩磁，当剩磁，当剩磁，当 F F=0=0 时，时，时，时，不为零不为零不为零不为零；（5 5）磁路的基本物理量单位较复杂，学习时应注意。）磁路的基本物理量单位较复杂，学习时应注意。）磁路的基本物理量单位较复杂，学习时应注意。）磁路的基本物理量单
42、位较复杂，学习时应注意。21电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确磁路的分析计算磁路的分析计算磁路的分析计算磁路的分析计算主要任务主要任务主要任务主要任务:预先选定磁性材料中的磁通预先选定磁性材料中的磁通预先选定磁性材料中的磁通预先选定磁性材料中的磁通 (或磁感应或磁感应或磁感应或磁感应强度强度强度强度)，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料,求产生预定的磁通所需要的磁通势求产生预定的
43、磁通所需要的磁通势求产生预定的磁通所需要的磁通势求产生预定的磁通所需要的磁通势F=NIF=NI ，确定线确定线确定线确定线圈匝数和励磁电流。圈匝数和励磁电流。圈匝数和励磁电流。圈匝数和励磁电流。基本公式基本公式基本公式基本公式:设磁路由不同材料或不同长度和截面积的设磁路由不同材料或不同长度和截面积的设磁路由不同材料或不同长度和截面积的设磁路由不同材料或不同长度和截面积的 n n 段组成，段组成，段组成，段组成，则基本公式为：则基本公式为：则基本公式为：则基本公式为：即即即即22电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所
44、提出的问题也很明确基本步骤基本步骤基本步骤基本步骤:（由磁通（由磁通（由磁通（由磁通 求磁通势求磁通势求磁通势求磁通势F=NIF=NI ）（1 1）求各段磁感应强度）求各段磁感应强度）求各段磁感应强度）求各段磁感应强度 B Bi i 各段磁路截面积不同，通过同一磁通各段磁路截面积不同，通过同一磁通各段磁路截面积不同，通过同一磁通各段磁路截面积不同，通过同一磁通 ，故有：，故有：，故有：，故有：（2 2）求各段磁场强度）求各段磁场强度）求各段磁场强度）求各段磁场强度 H Hi i 根据各段磁路材料的磁化曲线根据各段磁路材料的磁化曲线根据各段磁路材料的磁化曲线根据各段磁路材料的磁化曲线 B Bi
45、i=f=f(H H i i),),求求求求B B1 1，B B2 2 ，相对应的相对应的相对应的相对应的 HH1 1，HH2 2 ，。（3 3）计算各段磁路的磁压降）计算各段磁路的磁压降）计算各段磁路的磁压降）计算各段磁路的磁压降 （HHi i l li i ）（4 4）根据下式求出磁通势（）根据下式求出磁通势（）根据下式求出磁通势（）根据下式求出磁通势（NINI ）23电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确【例【例【例【例1 1】一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为一个具有闭合的均匀的铁心线圈
46、，其匝数为一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为300300，铁心中的磁感应强度为铁心中的磁感应强度为铁心中的磁感应强度为铁心中的磁感应强度为 0.9T 0.9T，磁路的平均长度，磁路的平均长度，磁路的平均长度，磁路的平均长度为为为为45cm45cm，试求：，试求：，试求：，试求：(1)(1)铁心材料为铸铁时线圈中的电流；铁心材料为铸铁时线圈中的电流；铁心材料为铸铁时线圈中的电流；铁心材料为铸铁时线圈中的电流；(2)(2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。【解】【
47、解】【解】【解】（1 1）用铸铁材料，）用铸铁材料，）用铸铁材料，）用铸铁材料，B B=0.9 T=0.9 T 时时时时,据磁化曲线，据磁化曲线，据磁化曲线，据磁化曲线，查出磁场强度查出磁场强度查出磁场强度查出磁场强度 HH=9000 A/m=9000 A/m，则，则，则，则（2 2）用硅钢片材料，）用硅钢片材料，）用硅钢片材料，）用硅钢片材料，B B=0.9 T=0.9 T 时时时时,据磁化曲线，据磁化曲线，据磁化曲线，据磁化曲线，查出磁场强度查出磁场强度查出磁场强度查出磁场强度 H H=260 A/m=260 A/m，则，则，则，则24电工技术电子信息学院 甄 洁在整堂课的教学中，刘教师总
48、是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确分析本例：分析本例：分析本例：分析本例：（1 1）由于所用铁心材料的不同，要得到同样的）由于所用铁心材料的不同，要得到同样的）由于所用铁心材料的不同，要得到同样的）由于所用铁心材料的不同，要得到同样的磁感应强度，则所需要的磁通势或励磁电流的大磁感应强度，则所需要的磁通势或励磁电流的大磁感应强度，则所需要的磁通势或励磁电流的大磁感应强度，则所需要的磁通势或励磁电流的大小相差较大。因此，采用磁导率高的铁心材料，小相差较大。因此，采用磁导率高的铁心材料，小相差较大。因此，采用磁导率高的铁心材料，小相差较大。因此，采用磁
49、导率高的铁心材料，可使线圈的用铜量大为降低。可使线圈的用铜量大为降低。可使线圈的用铜量大为降低。可使线圈的用铜量大为降低。（2 2）在上面两种情况下，如线圈中通有同样大）在上面两种情况下，如线圈中通有同样大）在上面两种情况下，如线圈中通有同样大）在上面两种情况下，如线圈中通有同样大小的电流小的电流小的电流小的电流0.39A,0.39A,则铁心中的磁场强度是相等的则铁心中的磁场强度是相等的则铁心中的磁场强度是相等的则铁心中的磁场强度是相等的,都是都是都是都是260 A/m260 A/m。从磁化曲线可查出，铸铁时从磁化曲线可查出，铸铁时从磁化曲线可查出，铸铁时从磁化曲线可查出，铸铁时 B B=0.
50、05T,=0.05T,硅钢片时硅钢片时硅钢片时硅钢片时 B B=0.9T,=0.9T,两者相差两者相差两者相差两者相差1717倍倍倍倍,磁通也相差磁通也相差磁通也相差磁通也相差1717倍倍倍倍,如要得到相同的如要得到相同的如要得到相同的如要得到相同的磁通，则铸铁铁心的截面积必须增加磁通，则铸铁铁心的截面积必须增加磁通，则铸铁铁心的截面积必须增加磁通，则铸铁铁心的截面积必须增加1717倍，因此，倍，因此，倍，因此，倍，因此，采用磁导率高的铁心材料，可使铁心的用铁量大采用磁导率高的铁心材料，可使铁心的用铁量大采用磁导率高的铁心材料，可使铁心的用铁量大采用磁导率高的铁心材料，可使铁心的用铁量大为降低