电机理论中常用的电磁知识与定律.pptVIP

* 主编：吕爱华 第1章 电机理论中常用的电磁知识与定律 【本章概述】 1．介绍了常用的电磁知识与定律及铁磁材料的磁性能。 2．介绍了基本的磁路定律及简单磁路的计算方法。 【学习目标】 1．熟悉磁场的基本物理量及它们之间的关系。 2. 掌握铁磁材料的磁性能及它们的特点。 3. 知道磁路的概念及三个基本定律。 4. 重点掌握直流磁路正面问题的求解方法。 1.1 磁场的基本物理量 1 1.2 铁磁物质的磁性能 2 1.3 磁路定律 3 1.4 简单磁路的计算 4 第1章 电机理论中常用的电磁知识与定律 1.1 磁场的基本物理量 在磁铁或任何电流回路的周围都存在着磁场，磁场对放入其间的 磁针或运动电荷具有磁力的作用。 1.1.1 磁感应强度 磁感应强度是用来表示磁场中某点磁场强弱和方向的物理量，用符号B表示。 磁场中某点磁感应强度B的大小，可用载流直导体在该点受到的磁场力大小 来衡量，如图1.1所示。如果在磁场中某点放一段电流为I、长度为dl并与 磁场方向垂直的导体，若该导体所受磁力为dF，则该点磁感应强度的大小 图1.1 磁场对载流直导体的作用力 磁感应强度是一个矢量,它的方向即为该点的磁场方向。 规定：在磁场中某点放置的小磁针，平衡时N极的指向 即为该点的磁场方向。 磁感应强度的单位为特斯拉（T），简称为特； 工程上常用高斯（Gs）作为磁感应强度的单位， 简称为高。它们之间的关系是：1Gs 1.1 磁场的基本物理量 1.1.2 磁通 磁通即磁感应强度矢量的通量，用Φ表示，反应了磁场中某个曲面上的磁场 分布情况。如图1.2所示，在磁场中有一个曲面S，在曲面上取一个面积元dS， dS处的磁感应强度大小为B，方向与dS的法线夹角为θ，则此面积元的磁通 图1.2 曲面S的磁通 曲面S的磁通为各个dS的dΦ的总和，即 若某磁场中各处磁感应强度的大小处处相等，方向相同， 则称为匀强磁场。匀强磁场中面积为S，与磁场方向垂直 的平面的磁通 国际单位制中，磁通的单位为韦伯（Wb），简称为韦，工程上常用麦克斯韦 （Mx）作为磁通的单位，磁通是个代数量，它们之间的关系是： 1.1.3 磁场强度与磁导率 1.1 磁场的基本物理量 ◆磁场强度，是用来表示磁场强弱和方向的一个物理量，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，即： ◆国际单位制中，磁场强度的单位是安／米（A／m），工程上常用奥斯特 （Os）作为磁场强度的单位，它们之间的关系是: 或 ◆磁导率就是用来表示磁介质导磁能力大小的物理量，用符号μ表示， 它等于磁介质中磁感应强度B与磁场强度H之比，即 ◆在国际单位制中，μ的单位为亨／米（H／m），由实验测得真空中的磁导率为一 常数，用μ0表示，即 通常使用的是磁介质的相对磁导率μr,其定义为磁导率μ与真空的磁导率μ0之比，即 1.2 铁磁物质的磁性能 1.2.1 铁磁材料的高导磁性 ◆不同的磁介质在被磁化时所产生的附加磁场均不同，象铁、钴、镍及其合 金材料、含铁的氧化物等物质的导磁能力很高，这类磁介质在被磁化时能 显著增强磁场，叫做铁磁性物质。它们的相对磁导率很大，可达几百几千 甚至上万，但并不是常数，与外磁场H或温度等因素有关系。常见铁磁材料 的相对磁导率如表1.1所示。 表1.1 几种铁磁物质的相对磁导率 115 000 C型坡莫合金 2 180 软钢 12 950 镍铁合金 1 120 镍 7 500 变压器硅钢片 620 已经退火的铸铁 7 000 已经退火的铁 240 未经退火的铸铁 300-5 000 锰锌铁氧体 174 钴 μr 铁磁物质 μr 铁磁物质 1.2.2 铁磁材料的磁饱和性 1.2 铁磁物质的磁性能 图1.3 铁磁材料的磁化曲线 ◆铁磁性物质的磁状态，一般用磁化曲线（B-H）表示，即表示物质中的磁 场强度H与所感应的磁感应强度B之间关系。磁化曲线可通过实验测定， 如图1.3为某一铁磁性物质的B-H曲线。 ◆图中的①为真空或空气的磁化曲线，因为真空或 空气的B=μ0H，所以其B-H曲线为一直线 。 ◆图中的②为铁磁性物质的磁化曲线，这样的B-H 曲线又叫做起始磁化曲线，它又分为四段： ◆ oa段:此时外磁场H较小，铁磁材料中的磁感应强 度B随磁场强度H的增大而增大，但增大较慢，这 主要是由于畴壁移动的可逆性造成的。 ◆ ab段：此时外磁场H已较大，铁磁材料中的磁感应强度B急剧增大，这主 要是由于不可逆的磁畴转向造成的。 ◆ c段以后：此时再增加外磁场H，铁磁材料中的磁感应强度B也增加得很少， 且与真空或空气中一