铁磁材料的磁特性与磁路知识(ppt 19页)
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磁路与铁芯线圈电路(共14张PPT)
Φ=BS 磁通Φ又表示穿过某一截面S的磁力线根数，磁感应强度 B在数值上可以看成与磁场方向相垂直的单位面积所通过的 磁通，故又称磁通密度。磁通的国际单位为韦伯（Wb）.
第3页，共14页。
3.磁场强度 磁场强度沿任一闭合路径l的线积分等于此闭合路径所包围的
电流的代数和。磁场强度 H的国际单位是安培/米（ A/m）。 它的方向与磁感应强度B的方向相同。 4.磁导率
解 :（1）由变压比的公式，可以求出副边的匝数为 N2U U1 2N1232601100180
（2）由有功功率公式P2=U2I2cosφ，灯泡是纯电阻负载， cosφ=1，可求得副边电流.11A 36
由变流公式，可求得原边电流为
I1 I2N N1 2 1.1111180000.18
【例4-1】 有一台电压为220/36 V的降压变压器，副边接一盏36 V、40 W的灯泡，试求:（1）若变压器的原边绕组N1=1100匝，副边绕组匝
的，线圈总是装 在铁芯上。开关电器中 数应是多少?（2）灯泡点亮后，原、副边的电流各为多少?
F=NI =Σ I
电磁铁的衔铁上还装有弹簧 铁芯线圈可以通入直流电来励磁（如电磁铁），产生的磁通是恒定的，在线圈和铁芯中不会感应出电动势来，在一定的电压下，线圈中的电流
上式中线圈匝数与电流乘积称为磁通势，用字母F表示，即
F=NI 磁通势的单位是安培（A）。联立上面几个式子，则有
铁损主要由两部分组成 （1）涡流损耗 （2）磁滞损耗
HS NI L/ S
如果线圈中的铁芯换上导磁性能差的非磁性材料，而磁通势 c时，减小电流使H由Hm逐渐减小，B将
磁感应强度B与垂直于磁力线方向的面积S的乘积称为穿过该面的磁通Φ，即
第4章 磁路与铁芯线圈电路
第3页，共14页。
3.磁场强度 磁场强度沿任一闭合路径l的线积分等于此闭合路径所包围的
电流的代数和。磁场强度 H的国际单位是安培/米（ A/m）。 它的方向与磁感应强度B的方向相同。 4.磁导率
解 :（1）由变压比的公式，可以求出副边的匝数为 N2U U1 2N1232601100180
（2）由有功功率公式P2=U2I2cosφ，灯泡是纯电阻负载， cosφ=1，可求得副边电流.11A 36
由变流公式，可求得原边电流为
I1 I2N N1 2 1.1111180000.18
【例4-1】 有一台电压为220/36 V的降压变压器，副边接一盏36 V、40 W的灯泡，试求:（1）若变压器的原边绕组N1=1100匝，副边绕组匝
的，线圈总是装 在铁芯上。开关电器中 数应是多少?（2）灯泡点亮后，原、副边的电流各为多少?
F=NI =Σ I
电磁铁的衔铁上还装有弹簧 铁芯线圈可以通入直流电来励磁（如电磁铁），产生的磁通是恒定的，在线圈和铁芯中不会感应出电动势来，在一定的电压下，线圈中的电流
上式中线圈匝数与电流乘积称为磁通势，用字母F表示，即
F=NI 磁通势的单位是安培（A）。联立上面几个式子，则有
铁损主要由两部分组成 （1）涡流损耗 （2）磁滞损耗
HS NI L/ S
如果线圈中的铁芯换上导磁性能差的非磁性材料，而磁通势 c时，减小电流使H由Hm逐渐减小，B将
磁感应强度B与垂直于磁力线方向的面积S的乘积称为穿过该面的磁通Φ，即
第4章 磁路与铁芯线圈电路
磁路与铁芯线圈(电磁铁)课件
压力传感器
利用磁路与铁芯线圈检测压力，实现物理量 的测量。
05
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的未来发展
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的发展趋势
技术创新
随着科技的不断进步，磁路与铁 芯线圈(电磁铁)的设计和制造将 更加精密和高效，以满足不断变
化的应用需求。
环保与节能
随着环保意识的提高，磁路与铁 芯线圈(电磁铁)将更加注重节能 和环保，采用更高效的材料和设
计，降低能耗和资源消耗。
智能化与自动化
磁路与铁芯线圈(电磁铁)将与物 联网、人工智能等先进技术结合 ，实现智能化控制和自动化生产
，提高生产效率和产品质量。
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的未来挑战
技术瓶颈
随着应用领域的不断拓展，磁路与铁芯线圈(电磁铁)面临的技术瓶 颈也日益突出，需要不断突破和创新。
市场竞争
隔离变压器
利用磁路与铁芯线圈产生磁场 ，实现电路的隔离。
自耦变压器
利用磁路与铁芯线圈产生磁场 ，实现电路的自动控制。
在传感器中的应用
磁性传感器
利用磁路与铁芯线圈检测磁场，实现物理量 的测量。
位置传感器
利用磁路与铁芯线圈检测位置，实现物理量 的测量。
电流传感器
利用磁路与铁芯线圈检测电流，实现物理量 的测量。
磁场通过铁芯得到增 强。
铁芯线圈的应用
01
02
03
04
直流电机
利用铁芯线圈产生磁场，驱动 转子旋转。
变压器
通过改变铁芯线圈的匝数实现 电压变换。
继电器
利用铁芯线圈控制电路的通断 。
传感器
检测磁场变化，实现非电量到 电量的Байду номын сангаас换。
03
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的设计
利用磁路与铁芯线圈检测压力，实现物理量 的测量。
05
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的未来发展
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的发展趋势
技术创新
随着科技的不断进步，磁路与铁 芯线圈(电磁铁)的设计和制造将 更加精密和高效，以满足不断变
化的应用需求。
环保与节能
随着环保意识的提高，磁路与铁 芯线圈(电磁铁)将更加注重节能 和环保，采用更高效的材料和设
计，降低能耗和资源消耗。
智能化与自动化
磁路与铁芯线圈(电磁铁)将与物 联网、人工智能等先进技术结合 ，实现智能化控制和自动化生产
，提高生产效率和产品质量。
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的未来挑战
技术瓶颈
随着应用领域的不断拓展，磁路与铁芯线圈(电磁铁)面临的技术瓶 颈也日益突出，需要不断突破和创新。
市场竞争
隔离变压器
利用磁路与铁芯线圈产生磁场 ，实现电路的隔离。
自耦变压器
利用磁路与铁芯线圈产生磁场 ，实现电路的自动控制。
在传感器中的应用
磁性传感器
利用磁路与铁芯线圈检测磁场，实现物理量 的测量。
位置传感器
利用磁路与铁芯线圈检测位置，实现物理量 的测量。
电流传感器
利用磁路与铁芯线圈检测电流，实现物理量 的测量。
磁场通过铁芯得到增 强。
铁芯线圈的应用
01
02
03
04
直流电机
利用铁芯线圈产生磁场，驱动 转子旋转。
变压器
通过改变铁芯线圈的匝数实现 电压变换。
继电器
利用铁芯线圈控制电路的通断 。
传感器
检测磁场变化，实现非电量到 电量的Байду номын сангаас换。
03
磁路与铁芯线圈(电磁铁)的设计
磁路PPT演示课件
解 ：本题可用磁路的欧姆定律或安培环路定律解。
1）用磁路的欧姆定律
磁通量
BA 1 9 104 9 104Wb
磁阻
Rm
l Fe A
5000
4
0.3 10 7
9 10 4
A Wb
5.310 4
A Wb
磁动势 F Rm 9 10 4 5.3 10 4 A 47.7 A 励磁电流 i F 47.7 9.54 102 A
n
n
Ni H klk k Rmk 该定律称为磁路的基尔霍夫第二定律
k 1
k 1
电机和变压器的磁路是由数段不
同截面、不同材料的铁心组成，而且 还可能含有气隙，在进行磁路计算时 总是将磁路分成若干段，每段为同一 材料。且截面积和磁密处处相等，则 磁场强度处处相等。由左图可见，磁 路由三段组成，两段为截面积不同的 铁磁材料，一段为空气隙。铁心上的 励磁磁动势N i为：
1T=104高斯 Rm：磁阻 安/韦伯（A/Wb） ∧m 磁阻的倒数——磁导（H）
例1-1 有一闭合的铁心磁路，铁心的截面积 A 9 104 m2 。磁路的 平均长度L=0.3m ，铁心的磁导率 Fe 5000 0 。套装在铁心上的励
磁绕阻为 500 匝。试求在铁心中产生1T的磁通密度时所需的励磁磁 动势和励磁电流。（参考图1-3）0 4 10 7 H / m
N 500
2）用安培环路定律
磁场强度
H
B
Fe
1
5000 4 10 7
159
A m
磁动势 F Hl 159 0.3 47.7A
励磁电流 i F 47.7 9.54102 A N 500
1）用磁路的欧姆定律
磁通量
BA 1 9 104 9 104Wb
磁阻
Rm
l Fe A
5000
4
0.3 10 7
9 10 4
A Wb
5.310 4
A Wb
磁动势 F Rm 9 10 4 5.3 10 4 A 47.7 A 励磁电流 i F 47.7 9.54 102 A
n
n
Ni H klk k Rmk 该定律称为磁路的基尔霍夫第二定律
k 1
k 1
电机和变压器的磁路是由数段不
同截面、不同材料的铁心组成，而且 还可能含有气隙，在进行磁路计算时 总是将磁路分成若干段，每段为同一 材料。且截面积和磁密处处相等，则 磁场强度处处相等。由左图可见，磁 路由三段组成，两段为截面积不同的 铁磁材料，一段为空气隙。铁心上的 励磁磁动势N i为：
1T=104高斯 Rm：磁阻 安/韦伯（A/Wb） ∧m 磁阻的倒数——磁导（H）
例1-1 有一闭合的铁心磁路，铁心的截面积 A 9 104 m2 。磁路的 平均长度L=0.3m ，铁心的磁导率 Fe 5000 0 。套装在铁心上的励
磁绕阻为 500 匝。试求在铁心中产生1T的磁通密度时所需的励磁磁 动势和励磁电流。（参考图1-3）0 4 10 7 H / m
N 500
2）用安培环路定律
磁场强度
H
B
Fe
1
5000 4 10 7
159
A m
磁动势 F Hl 159 0.3 47.7A
励磁电流 i F 47.7 9.54102 A N 500
铁磁性物质的磁化曲线课件
磁场方向
当磁场方向与铁磁性物质 的易磁化轴不平行时，会 导致饱和磁化强度的降低 。
晶粒尺寸
铁磁性物质的晶粒尺寸越 小，其饱和磁化强度越高 ，对磁化曲线的影响也越 大。
04
铁磁性物质的应用
在电力工业中的应用
变压器铁芯
01
铁磁性物质用于制造变压器，利用其磁化特性实现电能转换。
发电机和电动机的铁芯
02
材料的多功能化。
磁化曲线测量技术的发展
高精度测量技术
发展高精度、高分辨率的磁化曲线测量技术，提 高测量数据的可靠性和准确性。
动态测量技术
研究能够实时监测铁磁性物质动态磁化过程的测 量技术，以揭示其复杂的磁化行为。
无损测量技术
开发无损、非接触式的磁化曲线测量技术，减少 对被测材料的损伤和干扰。
铁磁性物质在新能源领域的应用前景
再随磁场强度H的增加而增加，此时的磁感应强度称为饱和磁化强度。
02
矫顽力
为了使铁磁性物质完全去磁，需要施加的反向磁场强度，矫顽力的大小
反映了铁磁性物质的剩磁大小。
03
饱和磁化强度与矫顽力的关系
两者反映了铁磁性物质的磁性能，是描述铁磁性物质的重要参数。
磁化曲线的影响因素
01
02
03
温度
随着温度的升高，饱和磁 化强度和矫顽力均有所降 低，对磁化曲线的影响较 大。
磁性发电机
利用铁磁性材料的磁性能，开发高效、环保的磁性发电机，为新 能源发电提供新的解决方案。
磁制冷技术
研究基于铁磁性材料的磁制冷技术，实现高效、节能的制冷效果 ，替代传统制冷方式。
磁场储能
探索利用铁磁性材料的磁场储能技术，提高能源利用效率和系统 稳定性。
磁路基本知识
Rm
Rm
l
S
Φ
B S
欧姆定律 电阻
电流 强度
IE R
R l
S
JI S
安培环路 定律
NI HL
基尔霍夫 电压定律
E U
4 铁心线圈
4.1 直流铁心线圈
直流磁路的特点:
励磁电流是直流，大小方向不变，磁通也不变，
不产生感应电动势，所以 （R 为线圈等效电阻）
I U R
U 不变
u i(iN )
u：交流电压 i：交流电流
N：线圈匝数
Φ：主磁通，经过铁心闭合
Φ ：漏磁通，经空气隙闭合
e：感应电动势
e ：漏感电动势
Φ
e N dΦ dt
L
N
i
是常数？
Φ
Ri
e N dΦ dt
L
di dt
（R：线圈等效电阻）
2.伏安关系
由KVL得出铁心线圈的电压电流关系，即伏
B S
单位：特斯拉（T）
3、磁导率
：表征各种材料导磁能力的物理量 单位：亨/米（H/m）
真空中的磁导率( )为0常数
0 4 107 H / m
一般材料的磁导率为 和真空中的磁导率之比，
称为这种材料的相对磁导率
r
r
0
r
1 ，则称为磁性材料
磁性材料磁导率不是常数
总磁动势等于各段磁压降之和。
又称为磁路的
NI HL 基尔霍夫第二定律
总磁动势
I
例：
NI HI H0l0
N
l0
l
3.3 磁路的欧姆定律
对于均匀磁路
Rm
l
S
Φ
B S
欧姆定律 电阻
电流 强度
IE R
R l
S
JI S
安培环路 定律
NI HL
基尔霍夫 电压定律
E U
4 铁心线圈
4.1 直流铁心线圈
直流磁路的特点:
励磁电流是直流，大小方向不变，磁通也不变，
不产生感应电动势，所以 （R 为线圈等效电阻）
I U R
U 不变
u i(iN )
u：交流电压 i：交流电流
N：线圈匝数
Φ：主磁通，经过铁心闭合
Φ ：漏磁通，经空气隙闭合
e：感应电动势
e ：漏感电动势
Φ
e N dΦ dt
L
N
i
是常数？
Φ
Ri
e N dΦ dt
L
di dt
（R：线圈等效电阻）
2.伏安关系
由KVL得出铁心线圈的电压电流关系，即伏
B S
单位：特斯拉（T）
3、磁导率
：表征各种材料导磁能力的物理量 单位：亨/米（H/m）
真空中的磁导率( )为0常数
0 4 107 H / m
一般材料的磁导率为 和真空中的磁导率之比，
称为这种材料的相对磁导率
r
r
0
r
1 ，则称为磁性材料
磁性材料磁导率不是常数
总磁动势等于各段磁压降之和。
又称为磁路的
NI HL 基尔霍夫第二定律
总磁动势
I
例：
NI HI H0l0
N
l0
l
3.3 磁路的欧姆定律
对于均匀磁路
第一章 磁路基础知识
l1 l2 3l 15 10 2 m 两边磁路长度：
气隙磁位降： B 1.211 2H 2 2 2.5 10 3 A 4818 A 0 4π 10 7
1.211 (2 0.25) 2 B T 1.533T 中间铁心磁位降： 3 4 A 4 10
磁路基础知识
1.2.3涡流与涡流损耗 1、涡流 2、涡流损耗：涡流在铁心中引起的损耗 3、注意:为减小涡流损耗，电机和变压器的铁心都用 含硅量较高的薄硅钢片叠成。 4、铁心损耗：磁滞损耗+涡流损耗
2 pFe f 1.3 BmG
南通大学《电机学》
磁路基础知识
1.3直流磁路的计算
磁路计算正问题——给定磁通量，计算所需的励磁磁动势 磁路计算逆问题——给定励磁磁势，计算磁路内的磁通量 磁路计算正问题的步骤： 1）将磁路按材料性质和不同截面尺寸分段； 2）计算各段磁路的有效截面积Ak和平均长度lk； 3）计算各段磁路的平均磁通密度Ak ，Bk=Φk/Ak； 4）根据Bk求出对应的Hk；
Φ
RmFe
N
F
Rm
i
Φ
串联磁路 南通大学《电机学》 磁路基础知识
模拟电路图
解：铁心内磁通密度为 BFe 0.0009 T 1T
AFe 0.0009
从铸钢磁化曲线查得：与BFe对应的HFe=9×102A/m
H FelFe 9 10 2 0.3A 270 A 铁心段的磁位降：
查磁化曲线：H1 H 2 215 A/m
H1l1 H 2l2 215 15 10 2 A 32.25A
总磁动势和励磁电流为：
Ni 2H H l
3 3
H 1l1
电机学第一章 磁路
H
随着磁场强度H的增大，饱和程度增加，μFe减 小，Rm增大，导磁性能降低.
B
c b
B = f ( H)
d
μFe = f ( H )
a
B = μ0 H
H
设计电机和变压器时，为使主磁路内得到较大的 磁通量而又不过分增大励磁磁动势．通常把铁心 内的工作磁通密度选择在膝点附近
B
c b
膝点 饱和点
B = f ( H)
四、铁心损耗
1．磁滞损耗
定义: 铁磁材料置于交变磁场中时，磁畴相 互间不停地摩擦、消耗能量、造成损耗，这种 损耗称为磁滞损耗。 公式: n h h m
p = C fB V
应用:由于硅钢片磁滞回线的面积较 小，故电机和变压器的铁心常用硅钢片叠成。
2．涡流损耗
¾涡流：铁磁材料在交变磁场将 有围绕磁通呈蜗旋状的感应电动 势和电流产生，简称涡流。 ¾涡流损耗：涡流在其流通路径 上的等效电阻中产生的I2R损耗 称为涡流损耗。 ¾涡流损耗与磁场交变频率f， 厚度d和最大磁感应强度Bm的平 方成正比，与材料的电阻率成反 比。 ¾要减小涡流损耗，首先应减小 厚度，其次是增加涡流回路中的 电阻。电工硅钢片中加入适量的 硅，制成硅钢片，显著提高电阻 率
表1.1 磁路和电路对比表 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 电 基本物理量 或基本定律 电 流 电 压 电 阻 电 导 电流密度 电导率 基尔霍夫 第一定律 基尔霍夫 第二定律 欧姆定律 路 符号或 定义 I U R=l/(γA) G=1/R J=I/A 单位 A V Ω S A/m2 S/m 磁 路 单 位 Wb A 1/H H Wb/m2(T) H/m 基本物理量或 符号或 基本定律 定义 磁 通 φ F 磁动势 磁 阻 磁 导 磁通密度 磁导率 磁通连续性 原理 Rm=l/(μA)
磁路与铁芯线圈(电磁铁)
N
I
U
S
S
N
(a)
(b)
图9.7 直流电机和单相变压器磁路
9.2.1 磁路（二）
边缘 效应
主磁 通
I 漏磁 通
图 9.8 主磁通、 漏磁通和边缘效应
9.2.2 磁路定律（一）
1. 磁路的基尔霍夫第一定律
0
1 2 3 0
9.2.2 磁路定律（二）
D
A
1
l1′
2
l3′
I1
I2
N1 l1
N2 l2
0.621104Wb/cm2
0.621T
例9.1（五）
(4) 由图9.6 所示硅钢片和铸钢的基本磁化曲线得
H1 1.4 A / cm H 2 1.5 A / cm
空气中的磁场强度为
H3
B3
0
0.621
4 10 7
4942
在计算时一般应按下列步骤进行: (1) 按照磁路的材料和截面不同进行分段, 把材料和截面相同 的算作一段。 (2) 根据磁路尺寸计算出各段截面积S和平均长度l。
9.3 简单直流磁路的计算（二）
Sa (a)(b)ab(ab)
Sb
(r)2
2
r2r
a r
b
(a)
(b)
图9.11
(a) 矩形截面； (b) 圆形截面
教学方法
用比较的方法讲解本节
思考题
1、已知线圈电感L=Ψ/I=NΦ/I，试用磁路欧姆定律证明 L=N2μS/ l,并说明如果线圈大小、形状和匝数相同时，有铁心线圈和 无铁心线圈的电感哪个大？
2、为什么空心线圈的电感是常数，而铁心线圈的电感不是常 数？铁心线圈在未达到饱和与达到饱和时，哪个电感大？
磁性材料基础知识-ppt课件
求其轴线上一点 p 的磁感强度的方向和大小.
Idl
r
dB
B
o
R
p B
x
*
x
I
dB 0
4π
Idl r2
解: 根据对称性分析
毕奥—萨伐尔定律的应用2
Idl
sin R
R
o
r
x
dB
*p x
r2 R
B0I
4π
r 2 x2
sindl
l r2
dB x
dB 0
4π
Idl r2
dB xdsBin4 π 0Isri2 n dl
0I dl
2πR l
I B
dl
oR
l
l 设 l 与 I 成右螺旋
关系
3.3 安培环路定理-应用
求载流螺绕环内的磁场 （已知 n N I）
1） 对称性分析；环内 B 线为同心圆，环外 B 为零.
2 ）选 回路(顺时针圆周) .
lB d Bl 2 0π NR I B 0 NI
2π R
d
令L2πRB0NIL
内部交流报告
磁性材料基础知识
提纲
1 磁性材料的发展简史
2 磁学基本常识
磁性来源 磁学基本概念 磁性材料分类
3 电磁学主要定律-恒稳/交变磁场
4 磁性材料性能分析
5 磁性材料应用实例
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
一、磁性材料发展简史（续）
• 1946年 Bioembergen发现NMR效应 • 1948年 Neel建立亜铁磁理论
铁磁材料的磁滞回线剖析PPT.
小提示12：如果你在别的地方有理想人选，鼓励他们申请。
2．异议的产生不可回避
和“y输入”便可观察样品的B－H曲线；如将U 3．小结：在课间活动时，同学们只有守秩序、守规则，才能愉快又安全。
1
和U2加到测试仪的信号输入端可测定样品的饱和
磁感应强度Bm、剩磁Br、矫顽力Hc、磁滞损耗[BH]
以及磁导率等参数。
现磁滞回线。
操作指南（续1）
4.观察基本磁化曲线。对样品进行退磁，从U=0开 始提高励磁电压，将在显示屏上得到面积由小 到大的一族磁滞回线。这些磁滞回线的顶点就 是样品的基本磁化曲线，长余辉示波器，便可 观察到该曲线的轨迹 。
5.观察比较样品1和2的磁化性能。 6.测绘曲线。接通实验仪和测试仪之间的连线。开
B×102(T)
N0
H×104(A/m)
B×102(T)
N0
H×104(A/m)
B×102(T)
【思考题】 还有的人是恶作剧。夏天外边天热，他就跑进来乘凉。乘凉的时候顺便看看车，有的时候看到车门开着他也想坐进去。但是他不是来
买车的，他也假模假样地去跟你讨论一些车的事情，当你跟他要电话号码的时候他就开始逃避了。
测绘－H曲线及基本磁化曲线：
接通实验仪和测试仪之间的连线。对样品进行如图所示之退 磁，然后依此测定U=0.5，1.0，1.2，1.5……3.0V时的十组Hm、 Bm值，作－H曲线。
样品1
电压值V 0.5 1.0 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.7 3.0
F(Hz)
Hc(A/m)
铁磁材料磁化的过程中，在从饱和 点减小外磁场时，相应的磁感应强度 要高于初始磁化时的磁感应强度，它 的减小要比磁场强度的降低“缓慢” 或者“滞后” 。磁性材料的这种特 性称磁滞现象，所形成的闭合曲线称 为磁滞回线。
2．异议的产生不可回避
和“y输入”便可观察样品的B－H曲线；如将U 3．小结：在课间活动时，同学们只有守秩序、守规则，才能愉快又安全。
1
和U2加到测试仪的信号输入端可测定样品的饱和
磁感应强度Bm、剩磁Br、矫顽力Hc、磁滞损耗[BH]
以及磁导率等参数。
现磁滞回线。
操作指南（续1）
4.观察基本磁化曲线。对样品进行退磁，从U=0开 始提高励磁电压，将在显示屏上得到面积由小 到大的一族磁滞回线。这些磁滞回线的顶点就 是样品的基本磁化曲线，长余辉示波器，便可 观察到该曲线的轨迹 。
5.观察比较样品1和2的磁化性能。 6.测绘曲线。接通实验仪和测试仪之间的连线。开
B×102(T)
N0
H×104(A/m)
B×102(T)
N0
H×104(A/m)
B×102(T)
【思考题】 还有的人是恶作剧。夏天外边天热，他就跑进来乘凉。乘凉的时候顺便看看车，有的时候看到车门开着他也想坐进去。但是他不是来
买车的，他也假模假样地去跟你讨论一些车的事情，当你跟他要电话号码的时候他就开始逃避了。
测绘－H曲线及基本磁化曲线：
接通实验仪和测试仪之间的连线。对样品进行如图所示之退 磁，然后依此测定U=0.5，1.0，1.2，1.5……3.0V时的十组Hm、 Bm值，作－H曲线。
样品1
电压值V 0.5 1.0 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.7 3.0
F(Hz)
Hc(A/m)
铁磁材料磁化的过程中，在从饱和 点减小外磁场时，相应的磁感应强度 要高于初始磁化时的磁感应强度，它 的减小要比磁场强度的降低“缓慢” 或者“滞后” 。磁性材料的这种特 性称磁滞现象，所形成的闭合曲线称 为磁滞回线。
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磁特性的根源在于铁磁材料内部存在着磁畴。
Φ
铁磁材料的分类
软磁物质：磁滞损失小（硅钢、纯铁、铸铁、铁镍合金）
软磁材料的磁滞现象不明显，剩磁及磁滞损失小，磁滞回线“瘦” 细狭长，适宜制作交流电气设备中的铁心。
硬磁物质：磁滞损失大（铬钢、钴钢、钨钢及铝镍钴合金）
硬磁材料的磁滞现象显著，剩磁及磁滞损失大，磁滞回线“肥胖”， 适宜制作永久磁铁。
同名端是由两个线圈的绕向决定
判断已知绕向的两个线圈的同名端方法： 若在同名端的两个端钮分别各自通进电流，
则它们产生的磁通方向一致，若在异名端分别各 自通进电流，则它们产生的磁通方向相反。
【例4-1】判断图4-9所示两线圈的同名端。
【例4-2】利用同名端的定义可以判断互感电动势的方向。图4-10是已知同名端
无分支磁路的欧姆定律式
F=NI称为磁动势，单位与电流单位相同；∑Rm为闭合磁路的总磁阻 铁磁材料的μ不是常数，不能用式进行计算，只能对磁路进行定性分析。
直流磁路中的磁通不变，励磁线圈中没有感应电动势，励磁电流I仅 由励磁线圈的外加电压U和线圈电阻R决定（I=U/R）。励磁线圈的电 阻是不变的，当外加电压一定时，若磁路状况（中心长度、截面、材 料）不同，则总磁阻和磁通也不同
交流磁路存在磁滞损失和涡流损失；
交流铁心线圈外加的正弦交流电压与磁通最大值的 关系是U=4.44fNΦm。。
• （3）同名端又叫同极性端
返
回
习题四
4-1铁磁材料的磁特性有哪些？它具有磁特性的根源是 什么？
4-2什么是铁磁材料的磁滞现象？
4-3软磁材料和硬磁材料各自的特点是什么？
4-4如图4-11所示，图
但不知绕向的两个互感线圈。试判断当i1减小时，在第二个线圈中产生互感电动 势e2的方向。（图中的M表示两线圈间具有互感关系）
返 回
小结
（1）铁磁材料因内部存在磁畴而具有磁特性。
（2）均匀磁路段的磁阻Rm=l/μS。闭合直流磁路的磁 Φ=NI/∑Rm=F/∑Rm， 常利用该式定性分析直
流磁路。
直流磁路没有磁滞损失和涡流损失；
一、铁磁物质的磁化
天然磁化区——磁畴:磁畴内部的分子电流排列整齐，每个 磁畴相当于一个小磁体，对外显示着很强的磁性。
用金相显微镜观察到的磁畴： (磁畴的体积约为10-9cm3）
铁磁材料的磁化：若将铁磁材 料放入通电线圈中（线圈称为 励磁线圈，电流称为励磁电 流），在励磁电流产生的外磁 场的作用下，各磁畴的磁场方 向趋向于外磁场的方向，产生 一个很强的附加磁场，使合成 的总磁场大大增强，这种现象 称为铁磁材料的磁化。
4-7交流铁心线圈仅作如下之一的变化，对磁通和励磁电流的大小有何影响：（1） 外加电压减小；（2）电源频率减小；（3）励磁线圈匝数减小；（4）铁心截面 增大。
4-8判断图4-12所示两线圈的同名端。
返
回 4-9对图4-13所示电路，判断当开关S闭合时线圈Ⅱ的互感电动势e2的方向（标
在图中）。
减小涡流损失：绝缘层的硅钢片叠成交流磁
路铁心（交流电机、变压器、交流接触器等） 高频交流铁心则一般采用铁淦氧磁体等
涡流应用：电磁炉、高频感应电炉、电工仪表中
利用涡流产生的阻尼力矩，使仪表指针尽快停摆。
2、交流铁心线圈的电磁关系
励磁线圈外加的正弦交流电压与磁通的关系
法拉第定律
交流铁心线圈的特点： 电源的频率及线圈的匝数一定时， 如线圈电压有效值不变，Φm不变； 电压的有效值改变时，Φm与U成 正比改变，而与磁路情况无关。
若不计铁心损失、线圈电阻和漏磁通的影响
返
第三节同名端的概念 同名端：一般地说：在具有互感关系的两个线圈中的任意一个线圈
的任意一端，通入任意变化（增大或减小）的电流，由于自感电动势 和互感电动势的作用，在两上线圈中，总有一对端钮（它们分属两个 线圈）相对于另一对端钮，同时为高电位或低电位。这样的一对端钮 称为同名端，又称为同极性端。其标记符号是“·”或“*”
三、磁滞回线
当铁磁材料的励磁电流交变 时，如图：
(1) i 减小为零时，铁磁材料中仍保留一部分剩余磁通， 称为剩磁； (2)磁滞现象： 的变化落后于 的变i 化，
使材料完全退磁需要反向i达到一定数值的现象称为磁滞现象。 (3)磁滞损失：磁畴反复转向引起的能量损失。磁滞损失：使铁芯发热。
铁磁材料的磁特性是：导磁能力强，磁通与励磁 电流为非线性关系，具有磁滞性和磁饱和性。
所示磁滞回线所对应的铁
磁材料适宜用作交流电气设备的磁路；图
所
示磁滞回线所对应的铁磁材料适宜制作永久磁铁。
4-5将一个空心线圈先后接到直流电源和交流电源上，然后在这个线圈中插入铁 心，再接上述直流电源和交流电源，交流电源电压的有效值和直流电源电压相等， 试比较上述四种情况下线圈电流的大小。
4-6直流磁路仅作如下之一变化，磁通将如何变化：（1）励磁线圈外加电压增大； （2）线圈匝数增多；（3）磁路中心长度增加；（4）磁路截面增大；（5）在由 铁磁材料构成的磁路段上切开一小段变成气隙。
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章铁磁材料与磁路
4.1铁磁材料的磁特性 4.2磁路的基本知识
4.3同名端的概念
小结
第一节铁磁材料的磁特性
磁介质:磁场中的物质称为磁介质。 导磁性－物质对磁场的影响能力 非铁磁材料:空气、木材、瓷、胶木、铜、铝之类的磁介
质，其导磁能力（即对磁场的增强程度）很弱且接近， 这类磁介质统称为非铁磁材料（又称为非铁磁物质） 铁磁材料:铁、钴、镍和它们的合金及氧化物之类的磁介 质，其导磁能力很强，这类磁介质统称为铁磁材料 （又称为铁磁物质）。
二、磁化曲线
起始磁化曲线
铁心线圈 空心线圈
0A段: φ 近似正比的增加。（线性段） 由于大量磁畴转向
AB段： φ 增加缓慢。(膝部) 剩余少量磁畴转向 B点以后： φ 几乎不增加。（饱和段） 没有磁畴可转向
为了用较小的励磁电流获得尽可能大的非饱和磁通，磁 路设计的最大工作磁通，一般都取在靠近膝部的A点附 近。
磁阻：截面S、长度l，材料相同的均匀磁路段引进的类 似于电阻的量
Rm的单位是1/H
μ称磁介质的磁导率，单位是H/m
真空的磁导率μ0=4π×10-7H/m，其他非铁磁材料的磁导 率μ≈μ0，且为常数；铁磁材料的μ很大，但不是常数。
二、直流磁路 直流磁路：由直流电流励磁的磁路中，磁通的方向不变， 这样的磁路称为直流磁路，又称为恒定磁通的磁路。
返 回
第二节磁路的基本知识 一、磁路的概念
变压器、电机、电磁铁等电气设备的工作需要强磁场， 且要求绝大部分磁通集中在主要由铁磁材料构成的路径上， 这一路径称为磁路
（a）、（b）称为无分支磁路，（c）称为有分支磁路
主磁通：在磁路中穿过的磁通称为主磁通，又称为工作 磁通。
漏磁通：在线圈周围的空气及其他非铁磁材料中穿过的 磁通称为漏磁通。 漏磁通相对主磁通很小，计算不予考虑。
三、交流磁路
交流磁路：在由交流电流励磁的磁路中，磁通随时间不 断交变，这样的磁路称为交流磁路。
交流铁心线圈：交流磁路的励磁线圈称为交流铁心线圈 两种损耗：磁滞、涡流
1、涡流
当磁路中的磁通交变时，会在铁心中感应出旋涡状的电流 。
涡流损失：涡流使铁心发热并消耗能量，称为涡流损失。 铁损：铁心中的磁滞损失与涡流损失总称铁心损失
Φ
铁磁材料的分类
软磁物质：磁滞损失小（硅钢、纯铁、铸铁、铁镍合金）
软磁材料的磁滞现象不明显，剩磁及磁滞损失小，磁滞回线“瘦” 细狭长，适宜制作交流电气设备中的铁心。
硬磁物质：磁滞损失大（铬钢、钴钢、钨钢及铝镍钴合金）
硬磁材料的磁滞现象显著，剩磁及磁滞损失大，磁滞回线“肥胖”， 适宜制作永久磁铁。
同名端是由两个线圈的绕向决定
判断已知绕向的两个线圈的同名端方法： 若在同名端的两个端钮分别各自通进电流，
则它们产生的磁通方向一致，若在异名端分别各 自通进电流，则它们产生的磁通方向相反。
【例4-1】判断图4-9所示两线圈的同名端。
【例4-2】利用同名端的定义可以判断互感电动势的方向。图4-10是已知同名端
无分支磁路的欧姆定律式
F=NI称为磁动势，单位与电流单位相同；∑Rm为闭合磁路的总磁阻 铁磁材料的μ不是常数，不能用式进行计算，只能对磁路进行定性分析。
直流磁路中的磁通不变，励磁线圈中没有感应电动势，励磁电流I仅 由励磁线圈的外加电压U和线圈电阻R决定（I=U/R）。励磁线圈的电 阻是不变的，当外加电压一定时，若磁路状况（中心长度、截面、材 料）不同，则总磁阻和磁通也不同
交流磁路存在磁滞损失和涡流损失；
交流铁心线圈外加的正弦交流电压与磁通最大值的 关系是U=4.44fNΦm。。
• （3）同名端又叫同极性端
返
回
习题四
4-1铁磁材料的磁特性有哪些？它具有磁特性的根源是 什么？
4-2什么是铁磁材料的磁滞现象？
4-3软磁材料和硬磁材料各自的特点是什么？
4-4如图4-11所示，图
但不知绕向的两个互感线圈。试判断当i1减小时，在第二个线圈中产生互感电动 势e2的方向。（图中的M表示两线圈间具有互感关系）
返 回
小结
（1）铁磁材料因内部存在磁畴而具有磁特性。
（2）均匀磁路段的磁阻Rm=l/μS。闭合直流磁路的磁 Φ=NI/∑Rm=F/∑Rm， 常利用该式定性分析直
流磁路。
直流磁路没有磁滞损失和涡流损失；
一、铁磁物质的磁化
天然磁化区——磁畴:磁畴内部的分子电流排列整齐，每个 磁畴相当于一个小磁体，对外显示着很强的磁性。
用金相显微镜观察到的磁畴： (磁畴的体积约为10-9cm3）
铁磁材料的磁化：若将铁磁材 料放入通电线圈中（线圈称为 励磁线圈，电流称为励磁电 流），在励磁电流产生的外磁 场的作用下，各磁畴的磁场方 向趋向于外磁场的方向，产生 一个很强的附加磁场，使合成 的总磁场大大增强，这种现象 称为铁磁材料的磁化。
4-7交流铁心线圈仅作如下之一的变化，对磁通和励磁电流的大小有何影响：（1） 外加电压减小；（2）电源频率减小；（3）励磁线圈匝数减小；（4）铁心截面 增大。
4-8判断图4-12所示两线圈的同名端。
返
回 4-9对图4-13所示电路，判断当开关S闭合时线圈Ⅱ的互感电动势e2的方向（标
在图中）。
减小涡流损失：绝缘层的硅钢片叠成交流磁
路铁心（交流电机、变压器、交流接触器等） 高频交流铁心则一般采用铁淦氧磁体等
涡流应用：电磁炉、高频感应电炉、电工仪表中
利用涡流产生的阻尼力矩，使仪表指针尽快停摆。
2、交流铁心线圈的电磁关系
励磁线圈外加的正弦交流电压与磁通的关系
法拉第定律
交流铁心线圈的特点： 电源的频率及线圈的匝数一定时， 如线圈电压有效值不变，Φm不变； 电压的有效值改变时，Φm与U成 正比改变，而与磁路情况无关。
若不计铁心损失、线圈电阻和漏磁通的影响
返
第三节同名端的概念 同名端：一般地说：在具有互感关系的两个线圈中的任意一个线圈
的任意一端，通入任意变化（增大或减小）的电流，由于自感电动势 和互感电动势的作用，在两上线圈中，总有一对端钮（它们分属两个 线圈）相对于另一对端钮，同时为高电位或低电位。这样的一对端钮 称为同名端，又称为同极性端。其标记符号是“·”或“*”
三、磁滞回线
当铁磁材料的励磁电流交变 时，如图：
(1) i 减小为零时，铁磁材料中仍保留一部分剩余磁通， 称为剩磁； (2)磁滞现象： 的变化落后于 的变i 化，
使材料完全退磁需要反向i达到一定数值的现象称为磁滞现象。 (3)磁滞损失：磁畴反复转向引起的能量损失。磁滞损失：使铁芯发热。
铁磁材料的磁特性是：导磁能力强，磁通与励磁 电流为非线性关系，具有磁滞性和磁饱和性。
所示磁滞回线所对应的铁
磁材料适宜用作交流电气设备的磁路；图
所
示磁滞回线所对应的铁磁材料适宜制作永久磁铁。
4-5将一个空心线圈先后接到直流电源和交流电源上，然后在这个线圈中插入铁 心，再接上述直流电源和交流电源，交流电源电压的有效值和直流电源电压相等， 试比较上述四种情况下线圈电流的大小。
4-6直流磁路仅作如下之一变化，磁通将如何变化：（1）励磁线圈外加电压增大； （2）线圈匝数增多；（3）磁路中心长度增加；（4）磁路截面增大；（5）在由 铁磁材料构成的磁路段上切开一小段变成气隙。
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章铁磁材料与磁路
4.1铁磁材料的磁特性 4.2磁路的基本知识
4.3同名端的概念
小结
第一节铁磁材料的磁特性
磁介质:磁场中的物质称为磁介质。 导磁性－物质对磁场的影响能力 非铁磁材料:空气、木材、瓷、胶木、铜、铝之类的磁介
质，其导磁能力（即对磁场的增强程度）很弱且接近， 这类磁介质统称为非铁磁材料（又称为非铁磁物质） 铁磁材料:铁、钴、镍和它们的合金及氧化物之类的磁介 质，其导磁能力很强，这类磁介质统称为铁磁材料 （又称为铁磁物质）。
二、磁化曲线
起始磁化曲线
铁心线圈 空心线圈
0A段: φ 近似正比的增加。（线性段） 由于大量磁畴转向
AB段： φ 增加缓慢。(膝部) 剩余少量磁畴转向 B点以后： φ 几乎不增加。（饱和段） 没有磁畴可转向
为了用较小的励磁电流获得尽可能大的非饱和磁通，磁 路设计的最大工作磁通，一般都取在靠近膝部的A点附 近。
磁阻：截面S、长度l，材料相同的均匀磁路段引进的类 似于电阻的量
Rm的单位是1/H
μ称磁介质的磁导率，单位是H/m
真空的磁导率μ0=4π×10-7H/m，其他非铁磁材料的磁导 率μ≈μ0，且为常数；铁磁材料的μ很大，但不是常数。
二、直流磁路 直流磁路：由直流电流励磁的磁路中，磁通的方向不变， 这样的磁路称为直流磁路，又称为恒定磁通的磁路。
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第二节磁路的基本知识 一、磁路的概念
变压器、电机、电磁铁等电气设备的工作需要强磁场， 且要求绝大部分磁通集中在主要由铁磁材料构成的路径上， 这一路径称为磁路
（a）、（b）称为无分支磁路，（c）称为有分支磁路
主磁通：在磁路中穿过的磁通称为主磁通，又称为工作 磁通。
漏磁通：在线圈周围的空气及其他非铁磁材料中穿过的 磁通称为漏磁通。 漏磁通相对主磁通很小，计算不予考虑。
三、交流磁路
交流磁路：在由交流电流励磁的磁路中，磁通随时间不 断交变，这样的磁路称为交流磁路。
交流铁心线圈：交流磁路的励磁线圈称为交流铁心线圈 两种损耗：磁滞、涡流
1、涡流
当磁路中的磁通交变时，会在铁心中感应出旋涡状的电流 。
涡流损失：涡流使铁心发热并消耗能量，称为涡流损失。 铁损：铁心中的磁滞损失与涡流损失总称铁心损失