磁路与变压器p

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1、第5章磁路与变压器1.研究对象电工技术课程所要讲到的变压器、电动机以及继电器接触器等控制电器的内部结构都有铁心和线圈，其目的都是为了当线圈通有较小电流时，能在铁心内部产生较强的磁场，使线圈上感应出电动势或者对线圈产生电磁力。线圈通电属于电路问题，而产生的磁场又局限于铁心内部——称为铁心磁路，属于磁路问题。     显然，与前面的几章相比，我们不仅关心电路问题，还关心磁路问题，所以研究对象比较复杂；与普通物理相比，我们不关心弥散在整个空间的磁场问题，而只关心铁心内部的磁场问题，即铁心磁路，所以，研究对象又有一定的简化。2.研究方法在物理学中，研究的是电场，

2、磁场这些“场”的规律，建立起“场”的基本概念。而在电工技术中，各种电器设备都含有铁心——使原本弥散在整个空间的磁通的绝大部分都集中在铁心中构成闭合回路，这就使研究范围大大地缩小了。因而，将“场”的问题简化为“路”的问题，是电工技术的研究的基本出发点。电流具有磁效应，变化的磁场又能感生出电流，磁与电是分不开的。因而，在电工技术中，磁路与电路的研究是相互联系的。然而在研究分析过程中，却常常采用将磁路转化为电路、将电磁关系转化为电压电流关系的方法,这是学习、研究电工技术的非常重要的思想方法。(因为在实际工程中，磁通、磁感应强度等这些磁(路)物理量的测量很复杂，

3、而测量电流、电压等电路的物理量则很简便；同时，人们对电路更为熟悉，对磁路则较为陌生，这就使得人们更感兴趣的是电路。)3.研究目的1)掌握磁路的基本定律，并借此分析各种电器设备的工作原理；2)如何用较小的电流、较少的材料建立较强的磁场（Φ较大）；3)掌握思想方法：从磁路转化为电路分析。5.1磁路中学物理中，学过了磁力线的概念。 磁力线是定性描述磁场的方法。磁力线上任一点的切线方向和该点处的磁场方向一致（右手定则）；磁场强的地方，磁力线较密，反之，磁力线较疏。不同形状的电流所产生的磁场的磁力线如图所示。直线电流的磁力线环形电流的磁力线一、磁路的基本物理量1.

4、磁感应强度B定义：表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量，是个矢量。它与电流之间的方向关系可用右螺旋定则来确定，其大小可用公式B＝来衡量。（磁场内某一点的磁感应强度可用该点磁场作用与1m长，通有1A电流的导体上的力F来衡量，该导体与磁场方向垂直。）单位：特斯拉（T）即韦伯/米2　1T=1Wb/m2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。2.磁通Ф磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁通Ф，即Ф＝BS或B＝磁感应强度在数值上可以看成与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通，故又称为磁通密度。根据电磁感

5、应定律的公式：e＝－可知，在国际单位制(SI)中，磁通的单位是伏·秒，通常称为韦[伯]（Wb）.3.磁场强度磁场强度H是计算磁场时所引用的一个物理量，也是矢量。通过它来确定磁场与电流之间的关系，即＝ΣI上式是安培环路定律（或称为全电流定律）的数学表达式。它是计算磁路的基本公式。是磁场强度矢量H沿任意闭合回线l（常取磁通作为闭合回线）的积分；ΣI是穿过该闭合回线所围面积的电流的代数和。电流的正负是这样规定的：任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电流作为正，反之为负。＝Hxlx=Hx×2πxΣI＝NI所以有Hx＝

6、＝其中，N是线圈的匝数；lx是半径为x的圆周长；Hx是半径x处的磁场强度。注意事项：磁场强度H与磁感应强度B的名称很相似，切忌混淆。H是为计算的方便引入的物理量。4.磁导率μ磁导率μ是一个用来表示磁场媒质磁性的物理量，也就是衡量物质导磁能力大小的物理量。它与磁场强度的乘积就等于磁感应强度，即B＝μH大小：真空中的磁导率用μ0表示，实验测得μ0为一常数。非铁磁性物质的μ近似等于μ0。而铁磁性物质的磁导率很高，μ>>μ0。单位：亨/米（H/m）几种常用磁性材料的磁导率材料名称铸铁硅钢片镍锌铁氧体锰锌铁氧体坡莫合金相对磁导率μr=μ/μ0200～4007000

7、～1000010～1000300～50002*104～2*105二、磁场的基本定律磁路与磁场有什么关系呢？请看下图：在左图中，一个没有铁心的载流线圈所产生的磁通量是弥散在整个空间的；而在右图中，同样的线圈绕在闭合的铁心上时，由于铁心的磁导率μ很大（数量级通常102～106以上），远远高于周围空气的磁导率，这就使绝大多数的磁通量集中到铁心内部，并形成一个闭合通路。这种人为造成的磁通的路径，称为磁路。实质上，磁路就是局限在一定范围内的磁场，但与磁场问题相比，磁路问题则相对简单一些。前面介绍的有关磁场的物理量和定律均适合于磁路，但也有其基本定律。1．安培环路定

8、律计算电流代数和时，与绕行方向符合右手螺旋定则的电流取正号，反之取负号。若闭合回