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1、第3章磁路與鐵心線圈電路3.2磁性材料的磁性能3.5變壓器3.6電磁鐵3.1磁場的基本物理量3.3磁路及其基本定律3.4交流鐵心線圈電路3.1磁路及其分析方法1.磁感應強度磁感應強度B:表示磁場內某點磁場強弱和方向的物理量。磁感應強度B的大小:磁感應強度B的方向:與電流的方向之間符合右手螺旋定則。磁感應強度B的單位:特斯拉(T)，1T=1Wb/m2均勻磁場:各點磁感應強度大小相等，方向相同的 磁場，也稱勻強磁場。3.1.1磁場的基本物理量2.磁通磁通?：穿過垂直于B方向的面積S中的磁力線總數(shù)。說明:如果不是均勻磁場，則取B的平均值。在均勻磁場中?=BS或B=
2、?/S磁感應強度B在數(shù)值上可以看成為與磁場方向垂直的單位面積所通過的磁通,故又稱磁通密度。磁通?的單位:韋[伯](Wb)1Wb=1V·s3.磁場強度磁場強度H：介質中某點的磁感應強度B與介質磁導率?之比。磁場強度H的單位：安培/米（A/m)任意選定一個閉合回線的圍繞方向，凡是電流方向與閉合回線圍繞方向之間符合右螺旋定則的電流作為正、反之為負。式中：是磁場強度矢量沿任意閉合線(常取磁通作為閉合回線)的線積分；?I是穿過閉合回線所圍面積的電流的代數(shù)和。安培環(huán)路定律電流正負的規(guī)定：安培環(huán)路定律（全電流定律）I1HI2安培環(huán)路定律將電流與磁場強度聯(lián)系起來。在均勻磁場
3、中Hl=IN例:環(huán)形線圈如圖，其中媒質是均勻的，試計算線圈內部各點的磁場強度。解:取磁通作為閉合回線，以其方向作為回線的圍繞方向，則有：Sx?HxIN匝線圈匝數(shù)與電流的乘積NI，稱為磁通勢，用字母F表示，則有F=NI磁通由磁通勢產生，磁通勢的單位是安[培]。式中：N線圈匝數(shù)；lx=2?x是半徑為x的圓周長；Hx半徑x處的磁場強度；NI為線圈匝數(shù)與電流的乘積。故得：Sx?HxIN匝真空的磁導率為常數(shù)，用?0表示，有：4.磁導率磁導率?：表示磁場媒質磁性的物理量，衡量物質的導磁能力。相對磁導率?r：任一種物質的磁導率?和真空的磁導率?0的比值。磁導率?的單位：亨
4、/米（H/m）例：環(huán)形線圈如圖，其中媒質是均勻的，磁導率為?，試計算線圈內部各點的磁感應強度。解：半徑為x處各點的磁場強度為故相應點磁感應強度為Sx?HxIN匝由上例可見,磁場內某點的磁場強度H只與電流大小、線圈匝數(shù)、以及該點的幾何位置有關，與磁場媒質的磁性(?)無關；而磁感應強度B與磁場媒質的磁性有關。物質的磁性1.非磁性物質非磁性物質分子電流的磁場方向雜亂無章，幾乎不受外磁場的影響而互相抵消，不具有磁化特性。非磁性材料的磁導率都是常數(shù)，有：所以磁通?與產生此磁通的電流I成正比，呈線性關系。當磁場媒質是非磁性材料時，有：即B與H成正比，呈線性關系。由于OH
5、B???0?r?1B=?0H(?)(I)2.磁性物質磁性物質內部形成許多小區(qū)域，其分子間存在的一種特殊的作用力使每一區(qū)域內的分子磁場排列整齊，顯示磁性，稱這些小區(qū)域為磁疇。在外磁場作用下，磁疇方向發(fā)生變化，使之與外磁場方向趨于一致，物質整體顯示出磁性來，稱為磁化。即磁性物質能被磁化。磁疇外磁場在沒有外磁場作用的普通磁性物質中，各個磁疇排列雜亂無章，磁場互相抵消，整體對外不顯磁性。磁疇3.1.2磁性材料的磁性能1.高導磁性磁性材料的磁導率通常都很高，即?r??1(如坡莫合金，其?r可達2?105)。磁性材料能被強烈的磁化，具有很高的導磁性能。磁性材料主要指鐵、
6、鎳、鈷及其合金等。磁性物質的高導磁性被廣泛地應用于電工設備中，如電機、變壓器及各種鐵磁元件的線圈中都放有鐵心。磁性物質的高導磁性被廣泛地應用于電工設備中，如電機、變壓器及各種鐵磁元件的線圈中都放有鐵心。在這種具有鐵心的線圈中通入不太大的勵磁電流，便可以產生較大的磁通和磁感應強度。磁性物質由于磁化所產生的磁化磁場不會隨著外磁場的增強而無限的增強。2.磁飽和性BJ磁場內磁性物質的磁化磁場的磁感應強度曲線；B0磁場內不存在磁性物質時的磁感應強度直線；BBJ曲線和B0直線的縱坐標相加即磁場的B-H磁化曲線。OHBB0BJB?a?b磁化曲線磁性物質由于磁化所產生的磁化
7、磁場不會隨著外磁場的增強而無限的增強。當外磁場增大到一定程度時，磁性物質的全部磁疇的磁場方向都轉向與外部磁場方向一致，磁化磁場的磁感應強度將趨向某一定值。如圖。B-H磁化曲線的特征：Oa段：B與H幾乎成正比地增加；ab段：B的增加緩慢下來；b點以后：B增加很少，達到飽和。OHBB0BJB?a?b有磁性物質存在時，B與H不成正比，磁性物質的磁導率?不是常數(shù)，隨H而變。有磁性物質存在時，?與I不成正比。磁性物質的磁化曲線在磁路計算上極為重要，其為非線性曲線，實際中通過實驗得出。OHB,?B?磁化曲線B和?與H的關系3.磁滯性磁性材料在交變磁場中反復磁化，其B-H
8、關系曲線是一條回形閉合曲線，稱為磁滯回線。磁滯性：磁
