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第三章 磁路及电磁器件;一、磁场的形成及基本物理量 1．磁铁 　　磁铁具有极性，自由悬吊的磁铁会指向南和北。朝向北端的称为北极 (N)，朝向南端的称为南极(s)。同极相斥，异极相吸。原理见图3-1。极顶 处磁场磁力最强。 强磁铁产生的磁感线多，弱磁铁产生的磁感线少。看不见的磁感线从北 极出来再进入南极，而在磁铁内部磁感线则从南极通到北极(如图3-2)。磁 感线的密集度称为磁感线密度，如图3-3，用铁粉显示磁感线。 　　磁阻是用来表述材料抵抗磁感线通行的术语。 ;2．基本物理量 (1)磁感应强度 磁感应强度B是表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量。它 是一个矢量。它与电流(电流产生磁场)之间的方向关系可用右手螺 旋定则来确定。磁感应强度的单位是特斯拉（T)，也就是韦伯／平 方米(Wb／m2)。 如果磁场内各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，这样的 磁场则称为均匀磁场。; 2．基本物理量 (1)磁感应强度 磁感应强度B是表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量。 它是一个矢量。它与电流(电流产生磁场)之间的方向关系可用右手 螺旋定则来确定。磁感应强度的单位是特斯拉（T)，也就是韦伯／ 平方米(Wb／m2)。 如果磁场内各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，这样的 磁场则称为均匀磁场。 (2)磁通 磁感应强度B(如果不是均匀磁场，则取B的平均值)与垂直于磁 场方向的面积的乘积，称为通过该面积的磁通(Ф)。磁通的单位是 韦[伯](Wb)，也就是伏秒(V·S)。 (3)磁场强度 磁场强度(H)是计算磁场时所引用的一个物理量，通过它来确定 磁场与电流之间的关系。磁场强度的单位是安培／米(A／m)。;(4)磁导率 磁导率(μ)是一个用来表示磁场媒质磁性的物理量，也就是用 来衡量物质导磁能力的物理量。它与磁场强度的乘积就等于磁感应 强度，磁导率的单位是亨利／米(H／m)。 提示：磁性材料主要是指铁、镍、钴及其合金，将磁性材料放 入磁场强度为H的磁场(常为线圈的励磁电流产生)内，会受到 强烈的磁化。但当磁场强度减为零时，磁感应强度并不为 零，这种性质称为磁性物质的磁滞性。有的剩磁是有害的， 如果去掉这些剩磁，通常采用改变线圈中励磁电流的方向， 也就是改变磁场强度H的方向进行反向磁化的方法来实现。 二、磁路及铁心线圈 1．磁路的形成 电机、变压器、电磁铁等很多电气设备，都用铁磁性材料做成 各种形状的闭合铁心。这是由于铁磁性材料具有很高的磁导率，铁 心线圈只要通以较小的电流，便能得到较强的磁场或较大的磁通。; 由于存在高磁导率铁心，电流产生的磁通或磁感线基本都被约 束在铁心的闭合路径中，周围弱磁性物质中的磁场则很微弱，这种 限定在铁心范围内的磁通路径称为磁路。因此，电机、电器设备中 既有电路，又有磁路。图3-4中是几种常见的磁路，图3-4(a)是单相 变压器的磁路，图3-4(b)是直流电机的磁路，图3-4(c)是磁电式仪 表的磁路，图3-4(d)是电磁型继电器的磁路。 如图3-4所示，绝大部分磁通通过闭合的磁路(包括空气隙)，叫 做主磁通；少数穿出铁心， 经过磁路周围弱磁性物质而闭合的磁通 叫漏磁通。由于漏磁通只占总磁通的很小一部分，所以在磁路分析 和计算中一般略去不计。 提示：磁路和电路具有相似之处，电路中的电动势是形成电流的原 因，磁路中的磁动势是产生磁通的原因。通电线圈产生的磁通与线 圈的匝数N和通过电流I的乘积成正比，电路中有电阻，磁路中亦有 磁阻，它是磁通通过磁路时受到的阻碍作用，磁阻RM的大小与磁路 的长度L成正比，与磁路的横截面积S成反比，并与组成磁路材料的 磁导率有关，磁路长度和横截面积相同的情况下，铁磁性材料的磁 阻比空气的磁阻小得多。 ;;2．铁心线圈磁路 铁心线圈分为两种，直流铁心线圈通直流电来励磁，交流铁心 线圈通交流电来励磁。分析直流铁心线圈比较简单，因为励磁电流 是直流，产生的磁通是恒定的，在线圈和铁心中不会感应出电动势 来。当线圈中通有交流电时，它所产生的磁通也是交变的。在交流 铁心线圈中，除线圈电阻上有功率损耗(铜损)外，铁心中也有功 率损耗(铁损)。磁滞损耗要引起铁心发热。为了减小磁滞损耗，应 选用磁滞损耗较小的磁质材料制造铁心。硅钢就是变压器和电机中 常用的铁心I材料。 提示：当线圈中通有交流电时，不仅要在线圈中产生感应电动 势，而且在铁心内也要产生感应电动势和感应电流，这种感应电流 称为涡流，涡流损耗也要引起铁心发热。为了减小涡流损耗，在惯 磁场方向铁心可由彼此绝缘的硅钢片叠成，这样