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第一章 直流磁路及其计算 电磁元件的基本结构均是在铁磁材料构成的磁路上绕有线圈。其工作原理多是基于利用电磁感应原理进行工作的。为了更好地理解这类元件的工作原理及特性，在这一章的开始部分，首先对铁磁物质的基本特性、磁路的基本物理量和基本定律进行简单的介绍，然后再对电磁元件的磁路及其计算进行详细的论述。 第一章直流磁路及其计算 1----1铁磁物质特征 一、基本物理量 1.磁感应强度B 国标单位为T 电流产生磁场。位于磁场中的载流导体受到力的作用，可以说明磁场的存在。磁感应强度B是表征磁场强度强弱及方向的一个物理量。 磁场中，不同地点的磁感应强度是不同的，为了形象地描绘出磁场中各处磁感应强度及方向的分布情况，可用该处磁力线的多少来表示，即某处并垂直于该处单位面积上的磁力线数反映磁感应强度的数值。 第一章直流磁路及其计算1----1铁磁物质特征 图1一1为几种形状不同的导体，通入电流后产生磁力线的情况。 第一章直流磁路及其计算1----1铁磁物质特征 2.磁通量Φ 通过某一截面S的磁力线的总数称为磁通量Φ ，简称磁通。其定义为: Φ ∫s B-ds （1一1 磁通的单位为Wb 若截面S与磁感应强度B垂直且B是各点均匀的，则上式又可写成: Φ＝BS（T.m2） 或 B Φ/S Wb/m2） （1一2 式 1一2 表明，磁感应强度在数值上可以由与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁力线数决定。因此，磁感应强度B又称为磁通密度，简称磁密。 第一章直流磁路及其计算1----1铁磁物质特征 3.磁场强度H 磁化力） 磁场强度也是用来表示磁场中各点磁力大小和方向的一个物理量，与磁感应强度不同的是它的大小与磁场中磁介质的性质无关，仅与产生磁场的电流大小和载流导体的形状有关。 磁场强度与磁感应强度之间关系为 H B/ μ （1一3） 磁场强度H的单位是A/m, μ为磁导率。 或： H NI/L H----磁化力 单位为安匝/公分 NI----磁势 单位为安匝 L----磁路长度 单位为公分 感应电动势的计算： 在单匝线圈中，假定磁通量的变动是108马/匝可以产生1伏电势的话，那么：n匝线圈就可以产生n伏电势即： E N?/100000000t N?/t 10-8 第一章直流磁路及其计算1----1铁磁物质特征 4.磁导率μ（磁导率的单位是H/m） 磁导率μ是用于衡量物质导磁能力的物理量。物质按导磁性能的不同分为铁磁物质（铁、钻、镍及其合金）和非导磁物质（铁磁物质以外的其它物质，如铜、铝、橡胶等各种绝缘材料及空气等）两类。非铁磁物质的磁导率产与真空的磁导率μ 。相差很小，工程上通常认为二者相同。 第一章直流磁路及其计算1----1铁磁物质特征 铁磁物质的磁导率μ要比真空的磁导率μo大很多倍（几百～几万倍不等），因此工程上用铁磁物质做成各种形状的磁路，以便使磁通能集中在选定的空间，以增强磁场。 真空（及非铁磁物质）的磁导率μo ＝4π X 10－７（H/m）。 第一章直流磁路及其计算1----1铁磁物质特征 二、磁性材料的主要特性 1.高导磁性 磁性材料（铁、钻、镍及其合金）的磁导率μ是非磁性材料磁导率（ ≈ μo ）的几百一几万倍，这就使它们具有被强烈磁化（呈现磁性）的特性。 第一章直流磁路及其计算1----1铁磁物质特征 下面用磁分子学说解释磁性物质为什么具有被磁化的特性。大家知道在物质的分子中由于电子环绕原子核运动和本身自转运动而形成分子电流，分子电流也要产生磁场，每个分子相当于一个基本小磁铁。同时，在物质内部还分成许多小区域，这些小区域称为磁畴。由于磁性物质不同于其它物质，其分子间有一种特殊的作用力。 第一章 直流磁路及其计算1----1铁磁物质特征 在没有励磁电流（或外磁场）的作用时，各个磁畴排列混乱，磁场互相抵消，对外就显示不出磁性来，见图1一2 a 。 无外磁场作用磁畴排列混乱 第一章 直流磁路及其计算1----1铁磁物质特征 有外磁场作用磁畴排列整齐 当有励磁电流（或外磁场）的作用时，磁性物质每个磁畴内的分子磁铁都会顺外磁场方向转向，显示一定的磁性。 随着励磁电流的增大（或外磁场的增强），磁畴就逐渐转到与外磁场相同的方向上并整齐地排列起来，见图1 -2 b 。这样，便产生了一个很强的与外磁场同方向的磁化磁场，而使磁 性物质内的磁感应强度大大增加，这就是说磁性物质被强烈地磁化了。 §9.2铁磁物质的磁化曲线 铁磁物质的磁化曲线 （2） 二、磁滞回线 第一章直流磁路及其计算1----1铁磁物质特征 铁磁材料按其磁滞回线的形状分为两类，一类称为软磁材料，它的磁滞回线包围的面积较小。软磁材料的磁导率高，易于磁化，剩磁也易消失，如图1一5 a）所示。这类铁磁物质包括电工软