最新6磁路与铁心线圈电路-1汇总
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电路及磁路第三版第11章磁路和铁心线圈电路
所以，曲面A的磁通为
d B dA
A A
A
dA
B
磁通的SI单位：韦伯（Wb）
均匀磁场：磁感应强度量值相等、方向相同的磁场。
第十一章 磁路和铁心线圈电路
如果是均匀磁场，且各点磁感应强度与面积 S 垂直，则该 面积上的磁通为
B A 或 B A
◆
又称磁感应强 度为磁通密度
总的来看：铁磁性物质的B 和H 的关系是非线性的。
O
a2
μ a1
a3 a4 ② B
① ③
H1 H 2 H 3
H
第十一章 磁路和铁心线圈电路
从图中的曲线③ μ- H 可以看到，铁磁性物质的磁导率μ不 是常数，是随H 的变化而变化的。 开始阶段μ较小；随着H 的增大，μ达到最大值，而后随着 磁饱和的出现， H 再增大，μ值下降。 图中的起始磁化曲线可用磁畴理论予以说明。
◆
A
合的空间曲线
第十一章 磁路和铁心线圈电路
安培环路定律：磁场强度矢量H沿任何闭合路径的线 积分等于穿过此路径所围成的面的电流代数和，即
◆
H dl I
l
例如：可写出图中的安培环路定律表达式为
I1
H I2 dl
H dl I1 I 2
l
电流的方向和所选路径 方向符合右手螺旋法则 时为正，否则为负。
二 磁滞回线
◆ 磁滞回线：铁磁性物质 在反复磁化过程中的B-H关 系（在+Hm 和-Hm 间，近似 对称于原点的闭合曲线）。如 交流电机或电器中的铁心常受 到交变磁化。
Bm
H m Br
B
b
a
O Hc
a
电工学课件第6章磁路与铁心线圈电路
电工学课件第6章磁路与 铁心线圈电路
磁路与铁心线圈电路是电工学的重要内容，深入了解磁场来源、铁磁材料特 性和磁路磁阻，能帮助我们理解电磁铁和铁心线圈电路的工作原理和计算方 法。
磁场的来源与特性
电流
通过电流可以创建磁场，磁场的特性由其方向和强度决定。
永磁体
永久磁体是通过原子磁偶极子排列达到自发磁化的，其磁场具有持久性。
磁路
磁路是指通过磁介质的路径，它 对于指定的磁场强度和磁通量起 着重要的影响。
磁路阻抗
磁路阻抗是描述磁路对磁通量产 生阻碍程度的物理量。
磁通量
磁通量是指通过某个截面的磁场 总量，它和磁场强度、磁路面积 以及磁路阻抗之间存在关系。
电磁铁的工作原理和特点
1 电磁激励
电流通过线圈产生磁场，使铁芯具有磁性。
电动势 法拉第电磁感应定律
洛伦兹力定义
电路方程
电动势和线圈自感、电流变化 率的关系
电动势与线圈长度、磁感应强 度、线圈电流和外加磁场的关 系
磁场与磁感应强度的计算
安培定理
根据安培定理，通过封闭回路 的总磁感应强度等于通过该回 路的总电流。
磁场强度
磁场强度是单位长度内的磁通 量，与电流和回路形状有关。
磁感应强度
磁感应强度是介质内某点的磁 场强度，与磁导率和磁场强度 有关。
铁心线圈电路中的电动势和电路方程
现象 带电线圈的磁场变化
外加磁场中的线圈
电磁感应
电磁感应是指磁场与导体运动或改变状况相互作用产生的电流和电动势。
铁磁材料的特点及磁滞回线
1
磁导率高
铁磁材料具有较高的磁导率能够达到较高的磁化强度，在磁路中发挥重要作用。
3
磁滞回线
铁磁材料的磁滞回线描述了其磁化和去磁过程中的能量损耗和延迟现象。
磁路与铁心线圈电路是电工学的重要内容，深入了解磁场来源、铁磁材料特 性和磁路磁阻，能帮助我们理解电磁铁和铁心线圈电路的工作原理和计算方 法。
磁场的来源与特性
电流
通过电流可以创建磁场，磁场的特性由其方向和强度决定。
永磁体
永久磁体是通过原子磁偶极子排列达到自发磁化的，其磁场具有持久性。
磁路
磁路是指通过磁介质的路径，它 对于指定的磁场强度和磁通量起 着重要的影响。
磁路阻抗
磁路阻抗是描述磁路对磁通量产 生阻碍程度的物理量。
磁通量
磁通量是指通过某个截面的磁场 总量，它和磁场强度、磁路面积 以及磁路阻抗之间存在关系。
电磁铁的工作原理和特点
1 电磁激励
电流通过线圈产生磁场，使铁芯具有磁性。
电动势 法拉第电磁感应定律
洛伦兹力定义
电路方程
电动势和线圈自感、电流变化 率的关系
电动势与线圈长度、磁感应强 度、线圈电流和外加磁场的关 系
磁场与磁感应强度的计算
安培定理
根据安培定理，通过封闭回路 的总磁感应强度等于通过该回 路的总电流。
磁场强度
磁场强度是单位长度内的磁通 量，与电流和回路形状有关。
磁感应强度
磁感应强度是介质内某点的磁 场强度，与磁导率和磁场强度 有关。
铁心线圈电路中的电动势和电路方程
现象 带电线圈的磁场变化
外加磁场中的线圈
电磁感应
电磁感应是指磁场与导体运动或改变状况相互作用产生的电流和电动势。
铁磁材料的特点及磁滞回线
1
磁导率高
铁磁材料具有较高的磁导率能够达到较高的磁化强度，在磁路中发挥重要作用。
3
磁滞回线
铁磁材料的磁滞回线描述了其磁化和去磁过程中的能量损耗和延迟现象。
电工第六章课后习题答案(1)
第6章习题解答6-1 一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为300，铁心中的磁感应强度为 0.9T ，磁路的平均长度为45cm ，试求： (1)铁心材料为铸铁时线圈中的电流; (2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。
解：B =0.9T 时，查图6-5曲线，铁心为铸钢时，H=700A/m, 铁心为硅钢片时，H=350A/m(1) A NL H I m A H 2.130045.0800,/800111=⨯===(2) A NL H I m A H 525.030045.0350,/350222=⨯===6-2 题图6-2为环形铁心线圈，其内径为10cm ，外径为15cm ，铁心材料为铸钢。
磁路中含有一空气隙，其长度为0.2cm 。
设线圈中通有1A 的电流，如要得到1T 的磁感应强度，试求线圈匝数。
解：1096.71041570⨯=⨯==-πμB H H 1592102.01096.7250=⨯⨯⨯=-δ铸钢铁心的磁场强度，查铸钢的磁化曲线， 磁路的平均总长度为2.3921510cm l =+=π1l =当 l H 11=NI = 6-3 有一交流铁心线圈，电源电压 U= 220 V 电路中电流 I=2 A ，功率表读数P=100W ，频率f=50Hz ，漏磁通和线圈电阻上的电压降可忽略不计，试求:(1)铁心线圈的功率因数；（2）铁心线圈的等效电阻和感抗。
解：(1)100cos 0.232202P U I ϕ===⨯(2) Ω==1102220I U Z由于线圈电阻R 可忽略不计，所以Ω====+=2541002'IP R R R R Fe Fe由于漏磁通可忽略不计，所以Ω=-=-==+=107251102222'FeFe Fe R ZX X X X6-4 如题图6-4所示，交流信号源的电动势 E=12V ，内阻 R 0=200Ω，负载为扬声器，其等效电阻为R L =8Ω。
要求:（1）当R L 折算到原边的等效内阻200Ω时，求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（2）当将负载直接与信号源联接时,信号源输出多大功率？解：(1)L LR K R R 20200=Ω==' 5=K 20()0.18O L LE P R W R R '=='+(2) 20()0.027O L LE P R W R R ==+6-5 有一单相变压器,100V A, U 1=220 V , U 2 =36 V ，一次绕组匝数N 1=1000匝、（1）试计算二次绕组N 2匝数？（2）若二次绕组接60W多少？解：6-6 , f=50Hz 。
电工第6章磁路与铁心线圈电路
2021/2/26
电工第6章磁路与铁心线圈电路
3
6.1 磁路及其分析方法
四极直流电机和交流接触器的磁路
If +
N
_
S
S
N
直流电机的磁路
交流接触器的磁路
2021/2/26
电工第6章磁路与铁心线圈电路
4
6.1.1 磁场的基本物理量
1.磁感应强度 磁感应强度B的定义 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
大小等于穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总数。
在均匀磁场中 = B S 或 B= /S
说明: 如果不是均匀磁场，则取B的平均值。 磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向垂直 的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。
磁通 的单位:韦[伯](Wb) 1Wb =1T·m2
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， 也是矢量，通过它来确定磁场与电流之间的关系。
方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电
流作为正、反之为负。
在均匀磁场中 Hl = IN 或 H IN l
所以安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。
2021/2/26
电工第6章磁路与铁心线圈电路
7
4. 磁导率
磁导率的定义 ：
表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能 力。它与磁场强度的乘积就等于磁感应强度，即：
1.8 1.6
1.4
1.2 c
c
b
b
1.0
0.8
0.6 0.4 0.2
O
2021/2/26
a
a
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
a 铸铁 b 铸钢 c 硅钢片 电工第6章磁路与铁心线圈电路
电工与电子技术第五章-磁路与铁芯线圈电路
B
要使剩磁消失，通常需进 行反向磁化。将 B=0时的 H 值称为 矫顽磁力 Hc， （见图中3和6所对应的 点。）
1
2 3 O 4 6
H 5
磁性物质的分类
根据滞回曲线和磁化曲线的不同，大致分成三类： (1)软磁材料 其矫顽磁力较 小，磁滞回线 较窄。(铁心)
B
(2)永磁材料 其矫顽磁力较 大，磁滞回线 较宽。(磁铁)
磁感应强度 B 的大小及方向：
电流强度为 I 长度为 l 的电流元，在磁场中将受 到磁力的作用。实验发现，力的大小不仅与电流 元 I· l 的大小有关，还与其方向有关。 当 l 的方向与 B 的方向垂直时电流元受力为最大 F = F max ，此时规定，磁场的大小
Fmax B 的单位为特斯拉(T) B I l 磁场的方向，由 I l 、B 和 F 三个矢量成右旋系的
一、电磁关系
铁心如图所示， 磁动势 F = iN 产生 的磁通绝大多数通过铁 心而闭合，这部分磁通 称为工作磁通Φ。 u
i e eσ
N
Φ
Φσ
此外还有一少部分通过空气等非磁性材料而 闭合，这部分磁通称为漏磁通，用Φσ 表示。 这两个磁通在线圈中产生感应电动势e和eσ 。 e为主磁电动势，eσ 为漏磁电动势。
d di e N L dt dt
二、线圈两端的电压与电流之间的函数关系
据KVL有：
u iR e e
N i u
Φ Φσ
di iR e (L ) dt di iR L (e) dt
e eσ
u R u u 当 u U m sin t伏 为正弦量时，
H B/
工程上常根据安培环路定律来确定磁场与电流 的关系
要使剩磁消失，通常需进 行反向磁化。将 B=0时的 H 值称为 矫顽磁力 Hc， （见图中3和6所对应的 点。）
1
2 3 O 4 6
H 5
磁性物质的分类
根据滞回曲线和磁化曲线的不同，大致分成三类： (1)软磁材料 其矫顽磁力较 小，磁滞回线 较窄。(铁心)
B
(2)永磁材料 其矫顽磁力较 大，磁滞回线 较宽。(磁铁)
磁感应强度 B 的大小及方向：
电流强度为 I 长度为 l 的电流元，在磁场中将受 到磁力的作用。实验发现，力的大小不仅与电流 元 I· l 的大小有关，还与其方向有关。 当 l 的方向与 B 的方向垂直时电流元受力为最大 F = F max ，此时规定，磁场的大小
Fmax B 的单位为特斯拉(T) B I l 磁场的方向，由 I l 、B 和 F 三个矢量成右旋系的
一、电磁关系
铁心如图所示， 磁动势 F = iN 产生 的磁通绝大多数通过铁 心而闭合，这部分磁通 称为工作磁通Φ。 u
i e eσ
N
Φ
Φσ
此外还有一少部分通过空气等非磁性材料而 闭合，这部分磁通称为漏磁通，用Φσ 表示。 这两个磁通在线圈中产生感应电动势e和eσ 。 e为主磁电动势，eσ 为漏磁电动势。
d di e N L dt dt
二、线圈两端的电压与电流之间的函数关系
据KVL有：
u iR e e
N i u
Φ Φσ
di iR e (L ) dt di iR L (e) dt
e eσ
u R u u 当 u U m sin t伏 为正弦量时，
H B/
工程上常根据安培环路定律来确定磁场与电流 的关系
电工学(第七版)上册秦曾煌第六章简版
例1:一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为
300，铁心中的磁感应强度为 0.9T，磁路的平均长度
为45cm，试求：(1)铁心材料为铸铁时线圈中的电流;
(2) 铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。
解：(1) 查铸铁材料的磁化曲线
当 B = 0.9 T 时，磁场强度 H = 9000 A/m，则
I Hl 9000 0.45 13.5 A
第6章 磁路与铁心线圈电路
在很多电工设备（如变压器、电机、电磁铁、电 工测量仪器等）中，不仅有电路的问题，同时还有磁 路的问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理论， 才能对以上电工设备进行全面分析。
在电机、变压器及各种铁磁元件中常用磁性材 料做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气 或其它物质的磁导率高的多，磁通的绝大部分经过 铁心形成闭合通路，磁通的闭合路径称为磁路。
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6.1 磁路及其分析方法
四极直流电机和交流接触器的磁路
If +
N
_
S
S
N
直流电机的磁路
交流接触器的磁路
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6.1.1 磁场的基本物理量
1.磁感应强度B 表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
方向:与电流的方向之间符合右手螺旋定则。 大小: B F
例如: 永久磁铁的磁性就是由 剩磁产生的；自励直流发电机 的磁极，为了使电压能建立，
• O •Hc H •
也必须具有剩磁。
磁滞回线
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3. 磁滞性 剩磁也存在着有害的一面，
例如，当工件在平面磨床上加 工完毕后，由于电磁吸盘有剩 磁，还将工件吸住。为此要通 入反向去磁电流，去掉剩磁， 才能取下工件。
chapter磁路与铁心线圈电路-精选文档
磁 畴 外 磁 场
磁性物质 被磁化。
磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中， 如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。 在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可 以产生较大的磁通和磁感应强度。
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2.磁饱和性 磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着 外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定 程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与 外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向 某一定值。如图。
磁感应强度B的大小:
F B Il
磁感应强度B的单位: 特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2 均匀磁场: 各点磁感应强度大小相等， 方向相同的磁场，也称匀强磁场。
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2. 磁通 磁通 ：穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总数。
在均匀磁场中 = B S
或 B= /S
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I1 B d l I H d l I H
式中： 线(常取磁通作为闭合回线)的线积分； I 是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。 安培环路定律电流正负的规定： 任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流 方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电 流作为正、反之为负。 是磁场强度矢量沿任意闭合曲 H d l
2 W / m bV s Ω s H μ 的 单 位 A / mA mmm
由实验可测得：真空的磁导率为：
7 4 π 10 H/m 0
因为它是一个常数，将其它物质的磁导率和它 比较是很方便的。
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相对磁导率 r： 任一种物质的磁导率 和真空的磁导率0的比值。
磁性物质 被磁化。
磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中， 如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。 在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可 以产生较大的磁通和磁感应强度。
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2.磁饱和性 磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着 外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定 程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与 外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向 某一定值。如图。
磁感应强度B的大小:
F B Il
磁感应强度B的单位: 特斯拉(T)，1T = 1Wb/m2 均匀磁场: 各点磁感应强度大小相等， 方向相同的磁场，也称匀强磁场。
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2. 磁通 磁通 ：穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总数。
在均匀磁场中 = B S
或 B= /S
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I1 B d l I H d l I H
式中： 线(常取磁通作为闭合回线)的线积分； I 是穿过闭合回线所围面积的电流的代数和。 安培环路定律电流正负的规定： 任意选定一个闭合回线的围绕方向，凡是电流 方向与闭合回线围绕方向之间符合右螺旋定则的电 流作为正、反之为负。 是磁场强度矢量沿任意闭合曲 H d l
2 W / m bV s Ω s H μ 的 单 位 A / mA mmm
由实验可测得：真空的磁导率为：
7 4 π 10 H/m 0
因为它是一个常数，将其它物质的磁导率和它 比较是很方便的。
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相对磁导率 r： 任一种物质的磁导率 和真空的磁导率0的比值。
磁路与铁心线圈电路全
优化方法与技巧
• 仿真优化方法：通过计算机仿真 技术，模拟不同设计方案的工作 状态，选择最优方案。
优化方法与技巧
分阶段优化
将整个设计过程分为若干阶段，每个阶段进行局部优化。
多目标优化
同时考虑多个性能指标，进行多目标优化。
权衡取舍
在优化过程中，根据实际情况权衡不同性能指标的取舍。
设计实例与解析
01
磁阻
磁路中的阻碍磁通量通过 的阻力，与磁路的长度、 截面积和导磁材料的磁导 率有关。
磁路的基本定律
安培环路定律
磁场中穿过某一闭合曲线的磁通量等 于零，即磁场线不能从一点出发回到 同一点而不经过其他地方。
奥斯特实验定律
法拉第电磁感应定律
当磁场发生变化时，会在导体中产生 感应电动势。
电流产生磁场，电流越大，产生的磁 场越强。
影响电路的性能。
磁饱和
当磁路中的磁场强度过高时，铁 心会进入磁饱和状态，导致磁通 流量下降，影响电路的正常工作。
铁心线圈电路对磁路的影响
电流变化
01
铁心线圈电路中的电流变化会导致磁路中的磁场强度和方向发
生变化。
磁通量变化
02
铁心线圈电路中的电流变化会引起磁通量变化，进而影响磁路
的分布和平衡。
电磁感应
电磁铁是一种利用磁路和铁心线圈电 路的原理，产生强大磁力的电气设备。
电磁铁广泛应用于各种领域，如工业、 交通运输、医疗器械等，用于实现各 种自动化设备和装置的控制和驱动。
电磁铁主要由线圈和铁心组成，当电 流通过线圈时，产生磁场，该磁场与 铁心的相互作用产生强大的磁力。
05
磁路与铁心线圈电路的设 计与优化
设计原则与步骤
高效性
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基本公式:——磁路的基尔霍夫定律
设磁路由不同材料或不同长度和截面积的 n 段 组成，则基本公式为：
N H 1 l I 1 H 2 l2 H n ln
即
n
NI Hili
i1
H1l1,H2l2, 称为磁路各段的磁压降
例1:一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为300， 铁心中的磁感应强度为 0.9T，磁路的平均长度为 45cm，试求： (1)铁心材料为铸铁时线圈中的电 流; (2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。
2.磁饱和性 磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着
外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定
程度时，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。
B-H 磁化曲线的特征：
B,
B 与H几乎成正比地增加；
缓慢下来；达到饱和。
B
有磁性物质存在时，B 与
H不成正比，磁性物质的磁导
率不是常数，随H而变。
磁性物质的磁化曲线在磁路
O 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0103
a 铸铁 b 铸钢 c 硅钢片
4、磁性物质的分类
(1)软磁材料
(2)永磁材料
其矫顽磁力较小， 其矫顽磁力较
磁滞回线较窄。 大，磁滞回线
(电机、电器及变压 较宽。(永久磁
器等的铁心)
铁)
B
B
H
H
(3)矩磁材料 其剩磁大而矫 顽磁力小，磁 滞回线为矩形。 (记忆元件、开关、 逻辑元件)
B
H
常用的有铸铁、 硅钢、坡莫合 金即铁氧体等。
常用的有碳钢 及铁镍铝钴合 金等。
常用的有镁 锰铁氧体等。
6.1.3 磁路的分析方法
磁路：磁力线的集中通路。
1. 磁路的欧姆定律引出 环形线圈如图，其中媒质是均 匀的，磁导率
为， 试计算线圈内部 的磁通 。
解：根据安培环路定律，有
Hdl I
设磁路的平均长度为 l，则有
(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。
由于 不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律
不能直接用来计算，只能用于定性分析；
(4)在电路中，当 E=0时，I=0；但在磁路中，由于有
剩磁，当 F=0 时， 不为零；
5. 磁路的分析计算 主要任务: 预先选定磁性材料中的磁通 (或磁感应 强度)，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料, 求产生预定的磁通所需要的磁通势F=NI ， 确定线 圈匝数和励磁电流。
磁路
磁通势F
磁通
磁感应强度B
磁阻 R m l
S
I
N
F
NI
Φ
Rm
l
S
电路
电动势 E
电流 I
电流密度 J
电阻 R l
I
S
+
ERBiblioteka _I E RE l
S
4. 磁路分析的特点
(1)在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不 开磁场的概念；
(2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路 时一般都要考虑漏磁通；
B μH
单位：亨/米（H/m）
实验测得：真空磁导率为： 04π107H/m
相对磁导率 r： 任一种物质的磁导率 和真空的磁导率0的比值。
r
0
H 0H
B B0
当某种物质磁场时某点的磁感应强度B与在同样
电流下真空时该点的磁感应强度B0之比的倍数。
6.1.2 磁性材料的磁性能
磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。
四极直流电机和交流接触器的磁路。磁通 的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭 合路径称为磁路。
If +
N
_
S
S
N
直流电机的磁路
交流接触器的磁路
6.1.1 磁场的基本物理量
1.磁感应强度 磁感应强度B : 表示磁场内某点磁场强弱和方向的矢量。
B的方向: 右手螺旋定则。
B的大小: B F
2. 磁通
B
Br•
矫顽磁力Hc： 使 B = 0 所需的 H 值。
• O •Hc H
磁性物质不同，其磁滞回 线和磁化曲线也不同。
•
磁滞回线
几种常见磁性物质的磁化曲线
B/T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 103
H/(A/m) 1.8
1.6
1.4
1.2 c
c
b
b
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
a
a
H/(A/m)
磁场强度H ：计算磁场时常用的物理量，也是矢量。
HB/
磁场强度H的单位 ：安培/米（A/m)
工程上常用安培环路定律（全电流定律）
Hdl I
在均匀磁场中 Hl = IN 或 H IN l
I1 H
I2
所以安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。
4. 磁导率
磁导率 ：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质
的导磁能力。即：
6磁路与铁心线圈电路-1
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第6章 磁路与铁心线圈电路
本章要求：
1. 理解磁路的基本定律，了解磁性材料的基本知识， 会分析交流铁心线圈电路；
2. 了解变压器的基本结构、工作原理； 3. 掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用； 4.了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。
6.1 磁路及其分析方法
1. 高导磁性
磁性材料的磁导率通常都很高，即 r 1
(可达102~105量级，磁性材料能被强烈的磁化) 。
磁化：当有外磁场作用时，分子电流的磁场偏转， 与外磁场方向一致，总磁场大大增强。
如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都 放有铁心。这种具有铁心的线圈通入不太大的励 磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。
NIHl B l
Sl
N匝 x
Hx S I
即有： Φ NI F
l
Rm
S
式中：F=NI 为磁通势，由其产生磁通；
Rm 称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用； l 为磁路的平均长度；
S 为磁路的截面积。
2. 磁路的欧姆定律
若某磁路的磁通为，磁通势为F ，磁阻为Rm，
则
F
Rm
此即磁路的欧姆定律。
3. 磁路与电路的比较
I L
单位: 特斯拉(T)
磁通 ：穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总数。
在均匀磁场中 = B S 或 B= /S
磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向
垂直的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。
根据电磁感应公式 e N d
dt
磁通 的单位:韦[伯](Wb) 1Wb =1V·s
3.磁场强度
O
B和与H的关系 H
计算上极为重要，为非线性曲线，通过实验得出。
3.磁滞性
磁滞性：磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于
外磁场变化的性质。
磁性材料在交变磁场中交变反复磁化，其B-H关
系曲线是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线。
剩磁感应强度Br (剩磁) ： 当线圈中电流减小到零(H=0)
时，铁心中的磁感应强度。
解：（1）查铸铁材料的磁化曲线， 当 B=0.9 T 时，磁场强度 H=9000 A/m，则
设磁路由不同材料或不同长度和截面积的 n 段 组成，则基本公式为：
N H 1 l I 1 H 2 l2 H n ln
即
n
NI Hili
i1
H1l1,H2l2, 称为磁路各段的磁压降
例1:一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为300， 铁心中的磁感应强度为 0.9T，磁路的平均长度为 45cm，试求： (1)铁心材料为铸铁时线圈中的电 流; (2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。
2.磁饱和性 磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着
外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定
程度时，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。
B-H 磁化曲线的特征：
B,
B 与H几乎成正比地增加；
缓慢下来；达到饱和。
B
有磁性物质存在时，B 与
H不成正比，磁性物质的磁导
率不是常数，随H而变。
磁性物质的磁化曲线在磁路
O 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0103
a 铸铁 b 铸钢 c 硅钢片
4、磁性物质的分类
(1)软磁材料
(2)永磁材料
其矫顽磁力较小， 其矫顽磁力较
磁滞回线较窄。 大，磁滞回线
(电机、电器及变压 较宽。(永久磁
器等的铁心)
铁)
B
B
H
H
(3)矩磁材料 其剩磁大而矫 顽磁力小，磁 滞回线为矩形。 (记忆元件、开关、 逻辑元件)
B
H
常用的有铸铁、 硅钢、坡莫合 金即铁氧体等。
常用的有碳钢 及铁镍铝钴合 金等。
常用的有镁 锰铁氧体等。
6.1.3 磁路的分析方法
磁路：磁力线的集中通路。
1. 磁路的欧姆定律引出 环形线圈如图，其中媒质是均 匀的，磁导率
为， 试计算线圈内部 的磁通 。
解：根据安培环路定律，有
Hdl I
设磁路的平均长度为 l，则有
(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是在形式上相似。
由于 不是常数，其随励磁电流而变，磁路欧姆定律
不能直接用来计算，只能用于定性分析；
(4)在电路中，当 E=0时，I=0；但在磁路中，由于有
剩磁，当 F=0 时， 不为零；
5. 磁路的分析计算 主要任务: 预先选定磁性材料中的磁通 (或磁感应 强度)，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料, 求产生预定的磁通所需要的磁通势F=NI ， 确定线 圈匝数和励磁电流。
磁路
磁通势F
磁通
磁感应强度B
磁阻 R m l
S
I
N
F
NI
Φ
Rm
l
S
电路
电动势 E
电流 I
电流密度 J
电阻 R l
I
S
+
ERBiblioteka _I E RE l
S
4. 磁路分析的特点
(1)在处理电路时不涉及电场问题，在处理磁路时离不 开磁场的概念；
(2)在处理电路时一般可以不考虑漏电流，在处理磁路 时一般都要考虑漏磁通；
B μH
单位：亨/米（H/m）
实验测得：真空磁导率为： 04π107H/m
相对磁导率 r： 任一种物质的磁导率 和真空的磁导率0的比值。
r
0
H 0H
B B0
当某种物质磁场时某点的磁感应强度B与在同样
电流下真空时该点的磁感应强度B0之比的倍数。
6.1.2 磁性材料的磁性能
磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。
四极直流电机和交流接触器的磁路。磁通 的绝大部分经过铁心形成闭合通路，磁通的闭 合路径称为磁路。
If +
N
_
S
S
N
直流电机的磁路
交流接触器的磁路
6.1.1 磁场的基本物理量
1.磁感应强度 磁感应强度B : 表示磁场内某点磁场强弱和方向的矢量。
B的方向: 右手螺旋定则。
B的大小: B F
2. 磁通
B
Br•
矫顽磁力Hc： 使 B = 0 所需的 H 值。
• O •Hc H
磁性物质不同，其磁滞回 线和磁化曲线也不同。
•
磁滞回线
几种常见磁性物质的磁化曲线
B/T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 103
H/(A/m) 1.8
1.6
1.4
1.2 c
c
b
b
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
a
a
H/(A/m)
磁场强度H ：计算磁场时常用的物理量，也是矢量。
HB/
磁场强度H的单位 ：安培/米（A/m)
工程上常用安培环路定律（全电流定律）
Hdl I
在均匀磁场中 Hl = IN 或 H IN l
I1 H
I2
所以安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。
4. 磁导率
磁导率 ：表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质
的导磁能力。即：
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第6章 磁路与铁心线圈电路
本章要求：
1. 理解磁路的基本定律，了解磁性材料的基本知识， 会分析交流铁心线圈电路；
2. 了解变压器的基本结构、工作原理； 3. 掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用； 4.了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。
6.1 磁路及其分析方法
1. 高导磁性
磁性材料的磁导率通常都很高，即 r 1
(可达102~105量级，磁性材料能被强烈的磁化) 。
磁化：当有外磁场作用时，分子电流的磁场偏转， 与外磁场方向一致，总磁场大大增强。
如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都 放有铁心。这种具有铁心的线圈通入不太大的励 磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。
NIHl B l
Sl
N匝 x
Hx S I
即有： Φ NI F
l
Rm
S
式中：F=NI 为磁通势，由其产生磁通；
Rm 称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用； l 为磁路的平均长度；
S 为磁路的截面积。
2. 磁路的欧姆定律
若某磁路的磁通为，磁通势为F ，磁阻为Rm，
则
F
Rm
此即磁路的欧姆定律。
3. 磁路与电路的比较
I L
单位: 特斯拉(T)
磁通 ：穿过垂直于B方向的面积S中的磁力线总数。
在均匀磁场中 = B S 或 B= /S
磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向
垂直的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。
根据电磁感应公式 e N d
dt
磁通 的单位:韦[伯](Wb) 1Wb =1V·s
3.磁场强度
O
B和与H的关系 H
计算上极为重要，为非线性曲线，通过实验得出。
3.磁滞性
磁滞性：磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于
外磁场变化的性质。
磁性材料在交变磁场中交变反复磁化，其B-H关
系曲线是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线。
剩磁感应强度Br (剩磁) ： 当线圈中电流减小到零(H=0)
时，铁心中的磁感应强度。
解：（1）查铸铁材料的磁化曲线， 当 B=0.9 T 时，磁场强度 H=9000 A/m，则