磁路的主要物理量和基本性质
磁路欧姆定律
带负载后磁动势的平衡关系为：
铁芯中主磁通的最大值 在变压器空载或有负载
i1 N1 i2 N 2 i10 N
时基本不变 。
(3-31)
变压器工作原理
（变换电流作用）
由于变压器铁芯材料的导磁率高 、空载励磁电流 i10 很小，可忽略
i10 u1 e1
i2
e2
u20
原、2
(3-34)
阻抗变换举例：扬声器上如何得到最大输出功率？
（2）将负载通过变压器接到信号源上，使其阻抗匹配。 设变比 则：
RL 3.5 8 98
2
2
N1 K 3.5 : 1 N2
Rs U1
i1
N1 N 2
i2
u2 RL
输出功率为：
U 50 pL R R RL 100 98 98 6.25W L S (3-35)
(3-5)
二、铁磁材料的磁性能：
1、磁导率高
r
》1
磁畴结构
在物质内部电子绕原子核 旋转及电子本身自转形成 了分子电流，这个电流会 产生磁场。同时铁磁材料 内部的分子之间有一种相 互作用力，使得每个区域 内的分子磁场具有相同的 方向，组成许多小磁体， 具有磁性，这些小磁体称 为“磁畴”。
(3-6)
流一直很大，将会导致过热，把线圈烧坏。
磁路小结
直流磁路
U I R
(U不变，I不变）
IN Φ Rm
（Φ随Rm变化）
交流磁路
U Φm 4.44fN
（ U不变时，
IN ΦRm
( I 随 Rm 变化）
(3-22)
Φ m基本不变）
§7-2 变压器
磁路的基础知识课件参考.ppt
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27
交流铁芯线圈电路
二、功率消耗 在交流铁芯线圈电路中
，除了在线圈电阻上有功率 损耗外，在铁心中也会有功 率损耗。线圈上损耗的功率 称为铜损；铁芯上损耗的功 率称为铁损，铁损包括磁滞 耗损和涡流损耗两部分。
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9
磁路的基础知识
二、铁磁材料的磁性能 物质按其导磁性能可分为两大类。一类称为铁磁材料，
如铁、钢、镍、钴等，这类材料的导磁性能好，导磁率μ值 大；另一类为非导磁材料，如铜、铝、纸、木头、空气等， 此类材料的导磁性能差，磁导率μ值小（接近于真空的导磁 率）。
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10
磁路的基础知识
铁磁材料的应用：铁磁材料是制造变压器、电动机、等
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22
磁路的基础知识
2、磁路的欧姆定律
在线圈中通入电流I时，在铁芯中就会有磁通Ø通过。铁
芯中的磁通必与通过线圈的电流I、线圈匝数N以及磁路的截
面积S成正比，与磁路的长度成反比，还与组成磁路的材料
的导磁率μ成正比。
INS IN F
l
l Rm
S
Ø为磁通
μ为导磁率
I为流过的电流
F为磁场力
N为线圈匝数
磁现象
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1
常见的磁感应线
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2
磁路的基础知识
一、磁场的基本物理量
1、磁感应强度（B）
定义：磁感应强度B是表示磁场内部某点的磁场强弱
及方向的物理量。
性质：＊方向与该点磁力线切线方向一致，B与产生
该磁场的电流之间的关系符合右手螺旋定则。 ＊B的大小用通过单位电流强度的单位长度导
磁学
Hm 1500 / m 15A / cm A
励磁电流
ξ 1.4 1.3 1.2 1.1 0 1.0 1.线,得ξ=1.25 I 0.99 IM m 0.56A 2 2 1.25 查比磁损耗数据表得 pFe 0 4.93W / kg
I2
N2 H2 l2 I1 N1 H1 l1
H'3
左边回路
H1l1 H2l2 N1I1 N2 I 2
H4
l4 H"3 l3"
可得
磁通势 有
HI NI
F NI
单位:A
U
M
F
磁路定律 (2)
磁路基尔霍夫第二定律内容: 在磁路任一闭合回路中,各段磁位差的代数和等于各磁通势的代数和。
第九章：磁路和铁心线圈电路
在发电厂与电力系统中,广泛的应用着变压器、各种旋转电 机及其它含有铁心线圈的电气设备，它们不仅存在电路问题,同 时还存在磁路问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理论,才 能对各种电工设备作全面分析。 本章主要内容： 磁场的主要物理量和基本性质 铁磁物质的磁化曲线 磁路和磁路定律 恒定磁通磁路的计算 交流铁心线圈中的波形畸变和功率损耗 交流铁心线圈的电路模型
30
数KFe=0.92,衔铁材料为铸钢。要使电 磁铁空气隙中的磁通为3×10 Wb。 求：⑴所需磁通势；⑵若线圈匝数 N=1000匝，求线圈的励磁电流。
-3
8
解：⑴ 将磁路分成铁心、衔铁、气隙三段。 ⑵ 求各段长度和截面积 l1=（30-6.5)+2(30-3.25)=77cm l2=30-6.5+4×2=31.5cm 2l0=0.1×2=0.2cm A1=6.5×5×0.92=30cm2 A2=8×5=40cm2 A3=ab+(a+b)l0 =5×6.5+(5+6.5) ×0.1=33.65cm2
磁路的物理量
一、磁路的物理量1. 磁通磁感线的疏密定性地描述了磁场在空间的分布情况。
磁通是定量地描述磁场在一定面积的分布情况的物理量。
通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁感线的总数，叫做通过该面积的磁通量，简称磁通，用字母表示。
磁通的国际单位制单位Wb （韦伯）。
当面积一定时，通过该面积的磁通越大，磁场就越强。
2. 磁感应强度磁感应强度是定量地描述磁场中各点的强弱和方向的物理量。
与磁场方向垂直的单位面积的磁通，叫做磁感应强度，也称磁通密度，用字母B 表示。
磁感应强度的国际单位制单位T （特斯拉）。
在匀强磁场中，磁感应强度与磁通的关系可以用公式表示为式中： B ——匀强磁场的磁感应强度，国际单位制单位T （特） ——与B 垂直的某一截面积上的磁通，国际单位制单位Wb （韦伯）S ——与B 垂直的某一截面面积，国际单位制单位㎡（平方米）3. 磁导率磁导率就是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，用字母表示，国际单位制单位H ／m （亨每米）。
不同的媒介质有不同的磁导率。
实验测定，真空的磁导率是一个常数，用表示，即为了便于比较各种物质的导磁性能，我们把任一物质的磁导率与真空磁导率比值称为相对磁导率，用表示，即相对磁导率只是一个比值，它表明在其他条件相同的情况下，媒介质的磁感应强度是真空中的多少倍。
4. 磁场强度 磁场中各点的磁感应强度B 与磁导率有关，计算比较复杂。
为方便计算，引入磁场强度这个新的物理量来表示磁场的性质，用字母H 表示。
磁场中某点的磁场强度等于该点的磁感应强度B 与媒介质的磁导率的比值，用公式表示为或 磁场强度的国际单位制单位A/m （安每米）。
5. 磁路磁通所经过的路径叫做磁路。
为了使磁通集中在一定的路径上来获得较强的磁场，常常把铁磁材料制成一定形状的铁心(铁磁材料的磁导率高)，构成各种电器设备所需的磁路。
如图所示，其中（a ）图为无分支磁路，（b ）图为分支磁路。
磁路利用铁磁材料可以尽可能地将磁通集中在磁路中，但是与电路比较，漏磁现象比漏电现象严重得多。
磁路的基本物理量
磁路的基本物理量磁路是指磁场在磁性材料中的传播路径，它是由磁性材料和磁场共同构成的闭合回路。
在电磁学中，对于磁路的研究离不开一些基本的物理量。
磁感应强度是磁路中的一项重要物理量，用符号B表示。
它表示单位面积上垂直于磁感线的磁感线数目，单位是特斯拉(T)。
磁感应强度的大小和方向决定了磁场的强弱和方向。
在磁路中，磁感应强度的大小与磁场的能量有关，是磁场能量密度的重要指标。
磁通量是磁路中的另一个重要物理量，用符号Φ表示。
它表示单位时间内通过磁路某一截面的磁感线总数，单位是韦伯(Wb)。
磁通量的大小取决于磁感应强度和截面积的乘积，即Φ=B*S。
磁通量是描述磁场强弱的重要参数，用于研究磁路中磁场的分布和变化。
磁阻是磁路中的一个重要物理量，用符号R表示。
它表示磁路中磁通量和磁势差之比，单位是韦伯/安培(Wb/A)。
磁阻与磁导率有关，磁导率是磁性材料的一种性质，表征了磁性材料导磁能力的大小。
磁阻越大，磁场在磁性材料中的传播越困难。
根据安培环路定理，磁路中的磁通量的总和为零。
这就引出了磁通量的另一个重要物理量——磁势差，用符号Φ表示。
磁势差表示单位磁通量所需要的势能，单位是安培(A)。
磁势差与磁场的强弱和磁场传播路径有关，是研究磁路中能量转换的重要参数。
磁路作为电磁学中的一个重要概念，研究了磁场的传播和变化规律。
磁感应强度、磁通量、磁阻和磁势差是描述磁路特性的基本物理量，它们相互关联、相互作用，共同构成了磁路的基础理论。
我们通过研究和应用这些物理量，能够更好地理解和掌握磁路的本质，为电磁学领域的进一步发展提供了重要的理论基础。
磁路的物理量
1、磁动势 通过线圈的电流与线圈匝数的乘积称为磁动 势。可表示为 Em=IN 式中，I为通过线圈的电流，单位为A；N表示线圈 的匝数；Em为磁动势，单位为A。 2．磁阻
磁通通过磁路时所受到的阻碍作用叫磁阻。磁阻用符 号Rm表示。 磁路中磁阻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，还与磁路中所用的材料的磁导率μ 有关，可用下面的公式表示： Rm=lμS
• 铁磁性材料 • 有些物质没有磁性，但把它放入磁场中后，就变得有磁性了，我们把 从无磁性到有磁性的这一过程叫磁化。能够被磁化的这一类物质叫铁 磁性物质。非铁磁性物质是不能被磁化的。 铁磁性物质为什么能够 被磁化呢?原来铁磁性物质内存在许多小磁畴，每个小磁畴就是一个 小磁体，有N，S极，无外磁场作用时，这些小磁畴自由无规则的排 列，磁性相互抵消。 • 2.磁化曲线 • 各种铁磁性材料由于内部结构的不同，磁化后的附加磁场与离开磁 场后的磁性都各有差异，有的铁磁性材料附加磁场很强，有的较弱； 有的铁磁性材料离开磁场后附加磁场随之消失，有的留有较弱的剩磁 ，有的附加磁场基本没变。下面我们通过分析磁化曲线来了解各种铁 磁性物质的磁化特性。
磁场的基本物理量和基本定律
磁场的基本物理量和基本定律
一、磁场的基本物理量 1. 磁感应强度与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通（磁力线）。
2．磁通磁感应强度B与垂直与磁场方向的面积S的乘积，称为通过该面积的磁通。
3．磁场强度H 磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁感应强度和导磁率之比。
4．磁导率表征各种材料导磁能力的物理量一般材料的磁导率和真空中的磁导率之比，称为这种材料的相对磁导率。
二、磁场的基本定律1．安培环路定律计算电流代数和时，与绕行方向符合右手螺旋定则的电流取正号，反之取负号。
若闭合回路上各点的磁场强度相等且其方向与闭合回路的切线方向一致，则：2．磁路欧姆定律称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用。
因铁磁物质的磁阻Rm不是常数，它会随励磁电流I的改变而改变，因而通常不能用磁路的欧姆定律直接计算，但可以用于定性分析很多磁路问题。
3．电磁感应定律
1。
《直流磁路及其计算》PPT课件
▪
∮ B•ds=0 或∑Φ=0
▪ 式中规定，进入闭合面的磁通取负
号，离开闭合面的磁通取正号，如
图1一7(a）所示。精选PPT
30
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31
第一章直流磁路及其计算1—２磁路及其基本定律
▪ 将这个原理应用到图1一7(b)中的封闭曲面A处， 则有
▪
Φ1+Φ2+Φ3=0
▪ 而这里的封闭曲面A就是一段有分支磁路，如果 把分支处看成磁路的一个节点，则汇聚在该节点 上磁通的代数和必恒等于零。推广一般，即磁场 的磁通连续定律可相应为磁路基尔霍夫第一定律， 则汇聚在任一节点上磁通的代数和恒等于零，即
1
第一章直流磁路及其计算
1----1铁磁物质特征
▪ 一、基本物理量
▪ 1.磁感应强度B (国标单位为T)
电流产生磁场。位于磁场中的载流导体受到力的 作用，可以说明磁场的存在。磁感应强度B是表 征磁场强度强弱及方向的一个物理量。
磁场中，不同地点的磁感应强度是不同的，为了 形象地描绘出磁场中各处磁感应强度及方向的分 布情况，可用该处磁力线的多少来表示，即某处 并垂直于该处单位面积上的磁力线数反映磁感应 强度的数值。
第一章 直流磁路及其计算
电磁元件的基本结构均是在铁磁材料
构成的磁路上绕有线圈。其工作原理多
是基于利用电磁感应原理进行工作的。
为了更好地理解这类元件的工作原理及
特性，在这一章的开始部分，首先对铁
磁物质的基本特性、磁路的基本物理量
和基本定律进行简单的介绍，然后再对
电磁元件的磁路及其计算进行详细的论
述。
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13
§9.2铁磁物质的磁化曲线
一、铁磁物质的磁 化 铁磁物质在外磁场的作用下，产生于外磁场方向一致而且很强的
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B S
单位：特斯拉（T）， 每平方米磁感线条数为1韦伯就是1特斯拉 。
磁感应强度越大，该磁场对载流导线有更大的作用力。
F ilB
B F il
三、真空磁导率 0 、相对磁导率 r 、绝对磁导率
i 载流线圈的磁路长1米，通入电流 ，
骨架为非磁性材料时，磁感应强度B0为
B0 0 Ni B0与电流成正比 ，曲线①
0 4 107 (H / m)
µ
若将线圈绕在铁心上，同一电流下磁感 应强度增加许多，增加量为B′，曲线②
r 0
B B0 B
B Bo
r
(倍数)
B r Bo r 0Ni Ni
铁磁性物质主要有铸钢、硅钢片、铁及其钴镍的合金、
铁氧体等，它们在电流产生的外磁场作用下被强烈地磁
化，这种磁化产生的附加磁场B′使总磁场显著增强，并
生产中使用的电机、电器、指示仪表， 都存在电与磁的相互作用和转化、电路与磁路 并存.
磁路是磁场中磁感线通过的路径。
将通电线圈绕在铁心上形成磁路的目的是以较小的电流
获取较强的磁场，以便得到较大的感应电动势或电磁力。
、 、
8.1.1 磁路的主要物理量
电流流经线圈产生磁场，磁感线用来描述磁场的状 态，磁感线是无始无终的闭合曲线。磁场中任一点小磁针N 极受磁场力的方向，就是那一点磁场的方向，即磁感线上 任意点的切线方向。
H与电流间符合 右手螺旋关系时 “安匝数”取正号
Hl i Ni Hl i N1i1 N2i2
H Ni l
H N1i1 N2i2 l
安 匝 数
H的单位：安／米
推导磁导率的单位
B H
特斯拉 安培/米
韦伯/ 米2 安培/米
亨利安培 / 米2 安培/米
亨利 米
H m
假设磁路中有一个封闭的球面，那么穿进它的磁 通恒等于穿出它的磁通，磁通在任何地方都是连续的。 若穿进的磁通设为正，穿出为负，则磁场中任一闭合 面的总磁通恒等于零。
2、安培环路定律
磁场强度H与闭合路径的乘积等于穿过该闭合路径所 包围的全部电流的代数和。可见磁场强度与激励电流成正 比，还与电流的分布及线圈的匝数N有关，与磁场中磁介 质的磁导率无关，其方向与磁感应强度B的方向相同。
且把绝大部分磁感线集中在铁心内部。铁磁性物质的相对
磁导率 r 很大，等于数千乃至数万，但不是常数。例如
硅钢片
r 6000 8000
坡莫合金（铁镍合金）的 µr 在弱磁场中可达100000。
除铁族元素及其化合物以外的全部物质，如空气、铜、木
材、橡胶等，都是非铁磁性物质，其绝对磁导率近似为真
空磁导率，µ ≈µ0，相对磁导率近似为1，µr≈1。
第8章 磁路和铁芯线圈电路的概念
第一节、磁路的主要物理量和基本性质 第二节、铁磁材料的磁化曲线及其分类 第三节、磁路定律及磁路、电路的比较 第四节、交流磁路中电压、磁通及电流间的关系 第五节、 交流铁心线圈的电路模型
磁和电之间互为依存、互相转化。闭合 导体切割磁感线会产生电流，而电流(或运动 电荷)将产生磁场，磁场对运动电荷（或载流 导线）有力的作用。
磁感线越密的地方磁场越强。
L
一、磁通
磁场中与磁感线i 方向垂直的某一截面内磁感线的条
数称为磁通 ，单位为韦伯(Wb)。
线圈中的磁通 随流经线圈的电流增大而增大，N匝 线圈磁通的总和称为磁通链 。
(t) N=Li(t)
铁心线圈的 L不是常数
二、磁感应强度B —— 反映某点磁场强弱
匀强磁场中，磁感应强度的大小等于该点与磁场 方向垂直的单位面积内所通过的磁感线条数，因此又称 为磁通密度。
四、 磁场强度H µ不是常数，铁芯中B并不与激励电流成正比，不能依据
B Ni 计算出B。
需要定义辅助物理量——磁场强度H，单位是安／米（A／m）。
H与电流直接成正比。
B 磁场强度H与
H 磁感应强度B的关系
B H B
H
注意：铁心线圈中的 不是常数。
8.1.2 磁路的基本性质
1、磁通连续性原理
内容简介
本教材理论推导从简，计算思路交待详细，概念述 明来龙去脉，增加例题数量和难度档次，章节分 “重计 算”及“重概念”两类区别对待，编排讲究逐步引深的 递进关系，联系工程实际，训练动手能力，尽力为后续 课程铺垫。借助类比及对偶手法，语言朴实简练，图文 印刷结合紧密，便于自学与记忆，便于节省理论教学时 数。适用于应用型本科及高职高专电力类、自动化类、 机电类、电器类、仪器仪表类、电子类及测控技术类专 业。