电路基础 教学课件 作者 黄学良 附录A.ppt

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1、附录A磁路附A.1磁路及其定律附A.2恒定磁通无分支磁路的计算附A.3恒定磁通有分支磁路的计算附A.4交变磁通磁路的计算附A.1磁路及其定律磁路是局限在特定路径中的磁场(MagneticField)。简要复习描述磁场的基本物理量即分析磁路的物理量1、磁感应强度：表征磁场的基本物理量，用向量B表示。方向与该点磁力线的方向一致，代表该点磁场的方向；数值用垂直于磁场方向的单位面积上穿过的磁力线条数来表示，代表该点磁场的强弱。单位是特斯拉（T），也常用高斯（Gs），其换算关系为附A.1.1磁路的基本物理量2、磁场强度：表征磁场与产生它的电流之间的关系的物理量，用向量H表

2、示。磁场强度由安培环路定律确定，即式中电流的参考方向与闭合路径的方向符合右手螺旋定则时，电流前取正号，否则取负号。单位是安/米（A/m），也常用奥斯特（oe），其换算关系为3、磁导率：由于介质不同，同样电流所产生的磁场可能大不一样。表征介质对磁场影响的物理量是磁导率μ。单位是亨/米（H/m）真空的磁导率μ0为一常数，其量值为每一种物质的磁导率μ/μ0的比值，称为该物质的相对磁导率μr，即磁感应强度B是由磁场强度H和介质磁导率μ两个因素决定的结果。三者之间关系为4、磁通：用Ф表示。穿过某一面S的磁通为如果S面上的磁场是均匀的，且方向与S面垂直，则该面上的磁通为或磁

3、通的单位是韦伯（Wb），也常用麦克斯威尔（Mx），换算关系为：故磁感应强度又称为磁通密度5、磁动势：用F表示，有时又称磁势。当匝数为N的线圈流过的电流为I时，由安培环路定律可求得磁动势为附A.1.2铁磁物质的磁性能反磁物质（如铋）的略小于0。物质按磁性能可分为顺磁物质、反磁物质和铁磁物质三种。顺磁物质（如氧）的磁导率略大于0；铁磁物质（如铁、钴、镍及其合金）的值远远大于0，且不是常量，它具有高导磁性、磁饱和性和磁滞性顺磁物质和反磁物质合称为非铁磁物质，工程上将它们的值都按0计算。分述如下1、高导磁性若各个磁畴排列杂乱时，磁场互相抵消，则对

4、外不显出磁性（图a）。在外磁场作用下，这些磁畴会按照外磁场方向一致排列（图b），就是说铁磁物质被磁化了。这样，便产生了一个很强的、与外磁场方向相同的附加磁场，使总的合成磁场大大加强。这就是铁磁物质的相对磁导率μr>>1的原因。图a图b由于铁磁物质内部存在着许多很小、强烈磁化了的自然磁化区，好似一些小磁铁，称为磁畴。2、磁饱和性铁磁物质的磁化特性可用于磁化曲线（即B－H曲线）来表示。在测得对应于不同H值下的磁感应强度B后，便可逐点绘出B－H曲线（图b曲线②），这条曲线称为原始磁化曲线。这条曲线大体上可分成3段：oa1段B值随H值增加缓慢，这是由于外磁场很弱，还不足

5、以使较多的磁畴转向；a1a2段B值迅速上升，这是铁心被强烈磁化所致；在a2点以后，B值上升又渐缓下来，这时大多数磁畴已转向与外磁场方向一致了，称为磁饱和。饱和后铁心的相对磁导率μr≈1，即曲线与非铁磁物质的磁化曲线（直线①）近似平行了。图a为测定磁化曲线的试验电路，在一个未磁化（或完全退磁）的环状闭合铁心上均匀绕线圈N匝（铁心截面尺寸远小于环平均半径r），调节电位器R使电流从零逐渐增大，铁心中的磁场强度亦随之增大（由安培环路定律可知rNIHp2/=ab3、磁滞性在交流电机或电器中的铁心处于交变磁化情况，其磁场强度循环地在正的某极大值Hm和等大的负值－Hm间变动。

6、若最初仍从未磁化（即完全退磁）的状态开始，磁场强度由零逐渐增加到Hm值，B沿着原始磁化曲线（曲线oab）上升到c点（图a），然后H由Hm下降到零时（d点），B值并不为零，而保留一定量Br，称为剩余磁通密度，简称剩磁。若要消去剩磁，必须加相反方向的外磁场，当到达－Hc1时，B值降到零（e点），这个Hc1值称为矫顽磁化力。此后，当H继续反方向增加时，则进入反向磁化过程，B值变为负值，到H＝－Hm（f点）后再减小H的量值，又步入反向去磁过程（曲线fg）.图a图b上述反复磁化、退磁过程的每次曲线并不完全对称，但经过多次循环后，得到一个十分接近对称于原点的闭合曲线（图b）

7、，称为磁滞回线。矫顽磁化力大的铁磁物质称为硬磁材料。如碳钢、钴钢及镍钴合金等，这类材料被磁化后，剩磁不易消失，适宜制作永久磁铁。不同的铁磁物质有不同的磁滞回线，即有不同的剩磁和矫顽磁化力。矫顽力小的铁磁物质称为软磁材料。如纯铁、硅钢、铸钢、某些铁淦氧体及坡莫合金等，适宜作电机、电器的铁心及喇叭的磁钢等。对于同一种铁磁物质，在非饱和状态下，取不同Hm值的交变磁场进行反复磁化，可得到一系列磁滞回线，如图所示，各磁滞回线的顶点联成曲线oc，称为基本磁化曲线，简称磁化曲线。电工手册上给出的都是基本磁化曲线附A.1.3磁路的组成及定律用铁磁物质制作成特定形状的路径，让绝大

8、多数磁力线集中穿过它，这