电路5版附录A技术分析.ppt

附录A 磁路和铁心线圈 4.铁磁物质的特性 重点： 2.磁路的基本定律 1. 磁场和磁路的概念 3.恒定磁通磁路的计算 A.1 磁场和磁路 根据电磁场理论，磁场是由电流产生的，它与电流在空间的分布和周围空间磁介质的性质密切相关。描述磁场的基本物理量是磁感应强度B和磁场强度H。 1. 磁感应强度B 根据安培力定义B 安培经过大量的实验确定了磁场对一个恒定电流元作用力的大小及方向： 磁感应强度或磁通密度 定义 T（Wb/m2） 安培力 1T=104（GS） 根据洛仑兹力定义B 电流是电荷以某一速度运动形成的，所以磁场对电流的作用可以看作是对运动电荷的作用。 洛仑兹力 定义 3.磁通连续性原理 定义穿过磁场中给定曲面S的磁感应强度B 的通量为磁通： 若S面为闭合曲面 磁通连续性原理 磁通? 是标量。磁通连续性原理表明磁力线是无头无尾的闭合曲线，这一性质是建立在自然界不存在磁荷的基础上。 几乎所有的气体、液体和固体，不论其内部结构如何，放入磁场中都会对磁场产生影响，表明所有的物质都有磁性，但大部分媒质的磁性较弱，只有铁磁物体才有较强的磁性。 4.磁场强度H 引入磁场中感受轻微推斥力的物质。所有的有机化合物和大部分无机化合物是抗磁体。 抗磁体 引入磁场中感受轻微吸引力拉向强磁场的物质。铝和铜等金属是顺磁体。 顺磁体 铁磁体 引入磁场中感受到强吸引力的物质（所受磁力是顺磁物质的5000倍）。铁和磁铁矿等是铁磁体。 考虑媒质的磁化，引入磁场强度H 磁化强度 对于线性均匀各向同性的磁介质 磁化率 相对磁导率 式中?0为真空中的磁导率，它与真空电容率和真空中光速满足关系： 顺磁体和抗磁体的磁导率可近似为?0。 铁磁体的磁导率是?0的103-104倍，且不是常量。 5.安培环路定律 在磁场中，对H的任意闭合线积分等于穿过闭合路径所界定面的传导电流的代数和： 磁通势 定律中电流 i 的正负取决于电流的方向与积分回路的绕行方向是否符合右螺旋关系，符合时为正，否则为负。 6. 磁路的基本概念 由于铁磁材料的高磁导率，铁芯有使磁感应通量集中到自己内部的作用。工程上把由磁性材料组成的、（ 可包括气隙），能使磁力线集中通过的整体，称为磁路。 铁心中的磁场比周围空气中的磁场强得多； 在限定的区域内利用较小的电流获得较强的磁场; 主磁通远远大于漏磁通； 空心线圈磁场分布 铁心线圈磁场分布 半封闭铁心线圈磁场分布 全封闭铁心线圈磁场分布 全封闭铁心线圈空间的少量漏磁 A.2 铁磁物质的磁化曲线 1.铁磁质的磁特性 用B—H曲线来描述 磁滞回线 剩磁Br 铁磁质反复磁化时的 B- H 曲线，通常通过实验的方法获得。 矫顽力HC 去掉磁化场后，铁磁质还保留的剩余磁感应强度。 使铁磁质完全退磁所需的反向磁场。 基本磁化曲线 许多不饱和磁滞回线的正顶点的连线。 磁化曲线与温度有关，磁导率? 一般随温度的升高而下降，高于某一温度时（居里点）可能完全失去磁性材料的磁性； 磁导率? 随H变化，B与H为非线性关系。 2.铁磁质的分类 软磁材料 磁滞回线较窄，?大，HC、Br小，断电后能立即消磁。 如硅钢、矽钢等 。磁损小，用于电机、变压器、整流器、继电器等电磁设备的铁芯。 硬磁材料 磁滞回线较宽，? 小，HC、Br大， 充磁后剩磁大。如铁氧体 、钕铁硼 。用于永磁电机、电表、电扇，电脑存贮器等器件中的永磁体。 A.3 磁路的基本定律 磁路定律是磁场的磁通连续性原理和安培环路定律的具体应用，把其写成与电路定理相似的形式，从而可以借用有关电路的一些概念和分析问题的方法。 漏磁很小，只考虑主磁通； 因此，应用磁路定理计算实际只是一种估算。 铁心中的磁通平行磁路中心线且均匀分布。 1.磁路的基尔霍夫第一定律 磁通连续性原理 穿过磁路中不同截面结合处的磁通的代数和等于零。该定律形式上类似于电路中的KCL 。 注意磁通的参考方向 2. 磁路的基尔霍夫第二定律 安培环路定律 磁路中由磁路段的中心线组成的环路上各磁路段的Hl 的代数和等于中心线（环路）交链的磁通势的代数和。此定律形式上类似于电路中的KVL。 当磁通参考方向与电流方向呈右螺旋关系，i 取正，否则取负。 磁势 磁阻 3. 磁阻的概念 磁压 磁阻类似于电路中的非线性电阻。上式表示的磁阻是静态磁阻，由于? 不是常数，直接计算磁阻不很方便。 4. 磁路与电路对比 磁 压 Um =?Rm 磁 势 Fm =Ni 磁路公式可以写成与电路公式相似的形式 电 压 U=iR 电 势 ? 电 流 I 磁通量