铁磁性物质的磁化曲线课件.ppt

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1、第九章磁路和铁心线圈电路内容提要1.磁感应强度、磁通及磁场强度等物理量概念。2.磁通连续性原理和安培环路定律。3.磁路的基尔霍夫定律，磁阻与磁导。4.恒定磁通磁路的计算。5.交流铁心线圈中波形畸变和交流铁心线圈电路模型的计算。1第九章磁路和铁心线圈电路9.1磁场的主要物理量和基本性质一磁场的主要物理量◆磁感应强度（）电流(或运动电荷)磁感应强度是表示磁场空间某点的磁场强弱和方向的物理量。它是矢量。磁场对电流(或运动电荷)有作用，而电流(或运动电荷)也将产生磁场。磁场2第九章磁路和铁心线圈电路磁感应强度的大小：在磁场中一点放一段长度为l、电流强度

2、为I并与磁场方向垂直的导体，如导体所受电磁力为F，则该点磁感应强度的大小为B的SI单位：特斯拉(T)磁感应强度的方向：由和三个矢量成右螺旋定则的关系来决定。3第九章磁路和铁心线圈电路◆磁通（）：磁感应强度B在面积A上的通量。设磁场中有一曲面A，在曲面上取一面积元dA，dA处的磁感应强度量值为B，方向与dA的夹角为α，则此面积元的磁通为所以，曲面A的磁通为均匀磁场：磁感应强度量值相等、方向相同的磁场。磁通的SI单位：韦伯（Wb）4第九章磁路和铁心线圈电路如果是均匀磁场，且各点磁感应强度与面积S垂直，则该面积上的磁通为又称磁感应强度为磁通密度或◆磁

3、感应线：为使磁场的分布状况形象化，用磁感应线描述磁场。规定：磁感应线上的每一点的切线方向就是这一点的磁场方向；在磁感应强度大的地方磁感应线密，小的地方疏。5第九章磁路和铁心线圈电路①将不同的物质（磁介质）放入磁场中，对磁场影响是不同的。②不同的物质在外磁场的作用下，会被磁化而产生附加磁场，附加磁场又反过来影响外磁场。③外磁场通常是由电流产生的，为了反映外磁场和电流之间的关系，引入一个辅助矢量H即磁场强度。它也是用来表征磁场中各点的磁力大小、方向的物理量。但是，它的大小仅与产生该磁场的电流大小和载流导体的形状有关。其SI单位：安/米（A/m）。◆

4、磁场强度磁场强度与磁感应强度的关系为6第九章磁路和铁心线圈电路物质的磁导率SI单位：H/m真空磁导率相对磁导率非铁磁物质的μ≈μ0铁磁物质的μr很大，如硅钢片μr=6000～8000。◆磁导率◆磁通连续性原理：磁场中任一闭合面的总磁通恒等于零，即二磁场的基本性质磁感应线总是闭合的空间曲线7第九章磁路和铁心线圈电路◆安培环路定律：磁场强度矢量H沿任何闭合路径的线积分等于穿过此路径所围成的面的电流代数和，即例如：可写出图中的安培环路定律表达式为电流的方向和所选路径方向符合右手螺旋法则时为正，否则为负。8第九章磁路和铁心线圈电路9.2铁磁性物质的磁化

5、曲线物质按其磁化效应分为非铁磁性物质μ≈μ0铁磁性物质μ很大，不是常数物质的磁性可用导磁系数来表示，或者用式，以通过物质中磁感应强度与磁场强度的关系来描述。真空或空气的导磁能力很低，其导磁系数为，是一个不随磁场强度的大小而变化的常数（）。所以，真空或空气中的磁感应强度是随磁场强度成比例地变化的，如图中的直线①所示。铁、镍及其合金等铁磁性材料，其导磁能力很高，相对导磁系数很大，可达数百甚至数万而且还具有磁饱和及磁滞的特点。为此，下面研究铁磁性物质的磁化性质。9第九章磁路和铁心线圈电路铁磁性物质的磁化性质一般由磁化曲线即B-H曲线表示原因：磁场强度

6、H是决定于产生外磁场的电流；磁感应强度B是相当于电流在真空中所产生磁场和物质磁化后的附加磁场的叠加，所以，B-H曲线表明了物质的磁化效应。一起始磁化曲线铁磁性物质的磁化曲线B-H可由实验测出①②③HB，μOμB起始磁化曲线，如图中曲线②。H=0、B=0开始磁化oa1段，B随H增大而增大，其增长率不大。10第九章磁路和铁心线圈电路①②③HB，μOμBa1a2段，B随H增大而急剧增大，其原因是铁磁性物质中的B较非铁磁性物质的B大得多，故常要求铁磁性材料工作在a2点附近。a2a3段，铁磁性物质中的B的增长率反而变小，其原因是接近饱和区。a3点以后，B

7、的增长率就相当于空气中的B的增长率，这种现象称为磁饱和。a1、a2、a3点分别称为跗点、膝点、饱和点。总的来看：铁磁性物质的B和H的关系是非线性的。11第九章磁路和铁心线圈电路从图中的曲线③μ-H可以看到，铁磁性物质的磁导率μ不是常数，是随H的变化而变化的。开始阶段μ较小；随着H的增大，μ达到最大值，而后随着磁饱和的出现，H再增大，μ值下降。图中的起始磁化曲线可用磁畴理论予以说明。二磁滞回线BHO◆磁滞回线：铁磁性物质在反复磁化过程中的B-H关系（在+Hm和-Hm间，近似对称于原点的闭合曲线）。如交流电机或电器中的铁心常受到交变磁化。12第九章

8、磁路和铁心线圈电路BHO当H由零增加到+Hm，使铁磁性物质达到饱和，对应的磁感应强度为Bm，之后，将H减小，B要由Bm沿着比起始磁化曲线稍高的曲线ab