第1章磁路第1章磁路11.1磁場(chǎng)的基本知識(shí)磁通密度或磁感應(yīng)強(qiáng)度

B

單位：特斯拉（T）

(magneticfluxdensity)

(magneticinduction)

用于表征磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。

1.1磁場(chǎng)的基本知識(shí)磁通密度或磁感應(yīng)強(qiáng)度B2

磁通量Φ單位：韋伯（Wb）(magneticflux)穿過某一截面積S的磁力線總數(shù)若對(duì)于均勻磁場(chǎng)，若B與S垂直，則磁場(chǎng)強(qiáng)度

H

單位：安培/米（A/m）

(magneticfieldstrength)

為了分析磁場(chǎng)與電流的依存關(guān)系引入的輔助量

磁通量Φ單位：3磁動(dòng)勢(shì)MMF單位：安培（A）（magnetomotiveforce）

磁鏈ψ（fluxlinkage）

磁導(dǎo)率μ單位：亨利/米（H/m）

(permeability)真空的磁導(dǎo)率μ0、相對(duì)磁導(dǎo)率μr反應(yīng)導(dǎo)磁介質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量磁動(dòng)勢(shì)MMF單位：安培（A）磁鏈ψ（fl4磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度均為表征磁場(chǎng)性質(zhì)（即磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向）的兩個(gè)物理量。由于磁場(chǎng)是電流或者說運(yùn)動(dòng)電荷引起的，而磁介質(zhì)（除超導(dǎo)體以外不存在磁絕緣的概念，故一切物質(zhì)均為磁介質(zhì)）在磁場(chǎng)中發(fā)生的磁化對(duì)源磁場(chǎng)也有影響（場(chǎng)的迭加原理）。因此，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可以有兩種表示方法。B和H的聯(lián)系與區(qū)別:磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度均為表征磁場(chǎng)性質(zhì)（即磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向）的兩5單獨(dú)由電流或者運(yùn)動(dòng)電荷所引起的磁場(chǎng)（不包括介質(zhì)磁化而產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)）則用磁場(chǎng)強(qiáng)度H表示，其單位為A/m，是一個(gè)輔助物理量。。在充滿均勻磁介質(zhì)的情況下，若包括介質(zhì)因磁化而產(chǎn)生的磁場(chǎng)在內(nèi)時(shí)，用磁感應(yīng)強(qiáng)度B表示，是一個(gè)基本物理量。在同樣大小的電流作用下，鐵芯線圈的磁通比空心線圈的磁通哪個(gè)大？為什么？此公式的深刻含義單獨(dú)由電流或者運(yùn)動(dòng)電荷所引起的磁場(chǎng)（不包括介質(zhì)磁化而產(chǎn)生的磁61.2基本電磁

（electromagnetic）定律電生磁的基本定律——安培環(huán)路定律

磁生電的基本定律——法拉第電磁感應(yīng)定律

電磁力定律磁路的歐姆定律

1.2基本電磁（electromagnetic）定律電生71.2.1電生磁的基本定律——安培環(huán)路定律

沿著任何一條閉合回線L，磁場(chǎng)強(qiáng)度H的線積分等于該閉合回線所包圍的總電流值（代數(shù)和）1.2.1電生磁的基本定律——安培環(huán)路定律沿著任何一條閉8I2I3lH

計(jì)算電流代數(shù)和時(shí)，與繞行方向符合右手螺旋定則的電流取正號(hào)，反之取負(fù)號(hào)。I2I3lH計(jì)算電流代數(shù)和時(shí)，與繞行方向符合右9若閉合磁力線是由N匝線圈電流產(chǎn)生，而且沿閉合磁力線上H處處相等,則上式變?yōu)?若閉合磁力線是由N匝線圈電流產(chǎn)生，而且沿閉合磁力線上H處101.2.2磁生電的基本定律—法拉第電磁感應(yīng)定律當(dāng)磁通按正弦規(guī)律變化時(shí)，即:則上式變?yōu)?磁通與其感應(yīng)電勢(shì)的參考方向1.2.2磁生電的基本定律—法拉第電磁感應(yīng)定律當(dāng)磁通按正11為參考相量，則：

感應(yīng)電勢(shì)為參考相量，則：感應(yīng)電勢(shì)12磁通與感應(yīng)電勢(shì)的相量圖磁通與感應(yīng)電勢(shì)的相量圖13感應(yīng)電勢(shì)與磁場(chǎng)、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度之間的右手定則感應(yīng)電勢(shì)與磁場(chǎng)、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度之間的右手定則14通電導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁力與電流、磁場(chǎng)之間的左手定則1.2.3電磁力定律通電導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁力與電流、磁場(chǎng)之間的左手定則1.2.3電15磁路：磁通所通過的路徑。

是以高導(dǎo)磁性材料構(gòu)成的使磁通被限制在結(jié)構(gòu)所確定的路徑之中的一種結(jié)構(gòu)。

和電流在電路中被導(dǎo)體所限制是極為相似。1.2.4磁路的歐姆定律磁路：磁通所通過的路徑。1.2.4磁路的歐姆定律16鐵心導(dǎo)磁率遠(yuǎn)大于空氣磁力線幾乎被限定在鐵心規(guī)定的路徑中鐵心外部的磁力線很少鐵心導(dǎo)磁率遠(yuǎn)大于空氣17

主磁路：主磁通所通過的路徑。

漏磁路：漏磁通所通過的路徑。

勵(lì)磁線圈：用以激勵(lì)磁路中磁通的載流線圈。勵(lì)磁電流：勵(lì)磁線圈中的電流。直流:直流磁路，例如:直流電機(jī)交流:交流磁路，

例如:變壓器主磁路：主磁通所通過的路徑。勵(lì)磁線圈：用以18主磁通漏磁通漏磁通漏磁通漏磁通主磁通漏磁通漏磁通漏磁通漏磁通19對(duì)于均勻磁路定義為磁路的磁阻（reluctance）對(duì)于均勻磁路定義為磁路的磁阻（reluctance）20稱為磁導(dǎo)（permeance）

由于與電路的歐姆定律相似,故又稱為磁路的歐姆定律。磁阻的倒數(shù)稱為磁導(dǎo)由于與電路的歐姆定律相似,故又稱為磁路的歐姆定律。磁21根據(jù)以及磁路的歐姆定律電感與結(jié)構(gòu)參數(shù)以及磁性材料之間的關(guān)系式1.2.5線圈電感根據(jù)以及磁路的歐姆定律22

通過任意閉合曲面S的凈磁通量必定恒為零。

自然界不存在獨(dú)立的磁場(chǎng)源。磁場(chǎng)中，磁力線通過任意閉合面后必然會(huì)從相反方向再次通過。

磁力線是閉合的！磁路的基爾霍夫第一定律（磁通連續(xù)性原理）通過任意閉合曲面S的凈磁通量必定恒為零。磁路的基爾23

磁路由不同材料或不同長(zhǎng)度和截面積的

n段組成，則稱為磁路各段的磁壓降磁路的基爾霍夫第二定律作用在任何閉合磁路的總磁動(dòng)勢(shì)恒等于各段磁路磁位降的代數(shù)和。稱為磁路各段的磁壓降磁路的基爾霍夫第二定律作用24電磁學(xué)基本知識(shí)與基本定律課件251.3常用磁性材料及其特性1.3.1鐵磁材料的磁化及磁滯回線鐵磁材料的磁化（magnetization）1.3常用磁性材料及其特性1.3.1鐵磁材料的磁化及磁滯26磁性材料的磁滯回線(hysteresisloop)Br剩磁residualmagnetismHc矯頑力coerciveforce磁性材料的磁滯回線(hysteresisloop)Br271.3.2磁化曲線與飽和現(xiàn)象鐵磁材料與非鐵磁材料的磁化曲線基本磁化曲線normalmagnitizationcurve初始磁化曲線initialmagnitizationcurve1.3.2磁化曲線與飽和現(xiàn)象鐵磁材料與非鐵磁材料的磁化28幾種常見磁性物質(zhì)的磁化曲線a鑄鐵b鑄鋼c硅鋼片O0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0103H/(A/m)H/(A/m)12345678910103B/T1.81.61.41.21.00.80.60.40.2abac幾種常見磁性物質(zhì)的磁化曲線a鑄鐵b鑄鋼291.3.3軟磁材料與硬磁材料鐵磁材料（ferromagneticmaterial）的磁滯回線軟磁材料：磁滯回線窄、剩磁、矯頑力都小硬磁材料：磁滯回線寬、剩磁、矯頑力都大1.3.3軟磁材料與硬磁材料鐵磁材料（ferromag301.3.4鐵磁材料中的鐵耗hysteresislosseddy-currentlossironloss為什么電機(jī)中經(jīng)常使用的鐵磁材料是硅鋼片（siliconsteelsheet）？1.3.4鐵磁材料中的鐵耗hysteresisloss31鐵磁材料的渦流現(xiàn)象磁滯損耗

渦流損耗鐵耗注意頻率f鐵磁材料的渦流現(xiàn)象磁滯損耗渦流損耗鐵耗注意頻率f32例題:

有一環(huán)形鐵心線圈，其內(nèi)徑為10cm，外徑為15cm，鐵心材料為鑄鋼。要得到0.9T的磁感應(yīng)強(qiáng)度，求：（1）所需勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)。（2）如果磁路中含有一個(gè)長(zhǎng)度等于0.2cm空氣隙，所需勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)。例題:有一環(huán)形鐵心線圈，其內(nèi)徑為10cm，外徑為15cm，33

（1）鑄鋼鐵心的磁場(chǎng)強(qiáng)度，查鑄鋼的磁化曲線，

B=0.9T時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度H1=770A/m解:磁路的平均總長(zhǎng)度為勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)（1）鑄鋼鐵心的磁場(chǎng)強(qiáng)度，查鑄鋼的磁化曲線，解:磁路34（2）空氣隙的磁場(chǎng)強(qiáng)度鐵心的平均長(zhǎng)度對(duì)各段有總磁通勢(shì)為（2）空氣隙的磁場(chǎng)強(qiáng)度鐵心的平均長(zhǎng)度對(duì)各段有總磁通勢(shì)35通過上述例題，可以得出如下結(jié)論：(1)如果要得到相等的磁感應(yīng)強(qiáng)度，采用高磁導(dǎo)率的鐵心材料，可使線圈的用銅量大大降低。(2)如果線圈中通有同樣大小的勵(lì)磁電流，要得到相等的磁通，采用磁導(dǎo)率高的鐵心材料，可使鐵心的用鐵量大大降低。通過上述例題，可以得出如下結(jié)論：(1)36(3)當(dāng)磁路中含有空氣隙時(shí)，由于其磁阻較大，要得到相等的磁感應(yīng)強(qiáng)度，必須增大勵(lì)磁電流（線圈匝數(shù)一定時(shí)）。

磁路中含有空氣隙時(shí)，由于其磁阻較大，磁動(dòng)勢(shì)幾乎都降在空氣隙上面。遺憾的是，氣隙的存在往往避免不了。(3)當(dāng)磁路中含有空氣隙時(shí)，由于其磁阻較大37第1章磁路第1章磁路381.1磁場(chǎng)的基本知識(shí)磁通密度或磁感應(yīng)強(qiáng)度

B

單位：特斯拉（T）

(magneticfluxdensity)

(magneticinduction)

用于表征磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。

1.1磁場(chǎng)的基本知識(shí)磁通密度或磁感應(yīng)強(qiáng)度B39

磁通量Φ單位：韋伯（Wb）(magneticflux)穿過某一截面積S的磁力線總數(shù)若對(duì)于均勻磁場(chǎng)，若B與S垂直，則磁場(chǎng)強(qiáng)度

H

單位：安培/米（A/m）

(magneticfieldstrength)

為了分析磁場(chǎng)與電流的依存關(guān)系引入的輔助量

磁通量Φ單位：40磁動(dòng)勢(shì)MMF單位：安培（A）（magnetomotiveforce）

磁鏈ψ（fluxlinkage）

磁導(dǎo)率μ單位：亨利/米（H/m）

(permeability)真空的磁導(dǎo)率μ0、相對(duì)磁導(dǎo)率μr反應(yīng)導(dǎo)磁介質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量磁動(dòng)勢(shì)MMF單位：安培（A）磁鏈ψ（fl41磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度均為表征磁場(chǎng)性質(zhì)（即磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向）的兩個(gè)物理量。由于磁場(chǎng)是電流或者說運(yùn)動(dòng)電荷引起的，而磁介質(zhì)（除超導(dǎo)體以外不存在磁絕緣的概念，故一切物質(zhì)均為磁介質(zhì)）在磁場(chǎng)中發(fā)生的磁化對(duì)源磁場(chǎng)也有影響（場(chǎng)的迭加原理）。因此，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可以有兩種表示方法。B和H的聯(lián)系與區(qū)別:磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度均為表征磁場(chǎng)性質(zhì)（即磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向）的兩42單獨(dú)由電流或者運(yùn)動(dòng)電荷所引起的磁場(chǎng)（不包括介質(zhì)磁化而產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)）則用磁場(chǎng)強(qiáng)度H表示，其單位為A/m，是一個(gè)輔助物理量。。在充滿均勻磁介質(zhì)的情況下，若包括介質(zhì)因磁化而產(chǎn)生的磁場(chǎng)在內(nèi)時(shí)，用磁感應(yīng)強(qiáng)度B表示，是一個(gè)基本物理量。在同樣大小的電流作用下，鐵芯線圈的磁通比空心線圈的磁通哪個(gè)大？為什么？此公式的深刻含義單獨(dú)由電流或者運(yùn)動(dòng)電荷所引起的磁場(chǎng)（不包括介質(zhì)磁化而產(chǎn)生的磁431.2基本電磁

（electromagnetic）定律電生磁的基本定律——安培環(huán)路定律

磁生電的基本定律——法拉第電磁感應(yīng)定律

電磁力定律磁路的歐姆定律

1.2基本電磁（electromagnetic）定律電生441.2.1電生磁的基本定律——安培環(huán)路定律

沿著任何一條閉合回線L，磁場(chǎng)強(qiáng)度H的線積分等于該閉合回線所包圍的總電流值（代數(shù)和）1.2.1電生磁的基本定律——安培環(huán)路定律沿著任何一條閉45I2I3lH

計(jì)算電流代數(shù)和時(shí)，與繞行方向符合右手螺旋定則的電流取正號(hào)，反之取負(fù)號(hào)。I2I3lH計(jì)算電流代數(shù)和時(shí)，與繞行方向符合右46若閉合磁力線是由N匝線圈電流產(chǎn)生，而且沿閉合磁力線上H處處相等,則上式變?yōu)?若閉合磁力線是由N匝線圈電流產(chǎn)生，而且沿閉合磁力線上H處471.2.2磁生電的基本定律—法拉第電磁感應(yīng)定律當(dāng)磁通按正弦規(guī)律變化時(shí)，即:則上式變?yōu)?磁通與其感應(yīng)電勢(shì)的參考方向1.2.2磁生電的基本定律—法拉第電磁感應(yīng)定律當(dāng)磁通按正48為參考相量，則：

感應(yīng)電勢(shì)為參考相量，則：感應(yīng)電勢(shì)49磁通與感應(yīng)電勢(shì)的相量圖磁通與感應(yīng)電勢(shì)的相量圖50感應(yīng)電勢(shì)與磁場(chǎng)、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度之間的右手定則感應(yīng)電勢(shì)與磁場(chǎng)、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度之間的右手定則51通電導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁力與電流、磁場(chǎng)之間的左手定則1.2.3電磁力定律通電導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁力與電流、磁場(chǎng)之間的左手定則1.2.3電52磁路：磁通所通過的路徑。

是以高導(dǎo)磁性材料構(gòu)成的使磁通被限制在結(jié)構(gòu)所確定的路徑之中的一種結(jié)構(gòu)。

和電流在電路中被導(dǎo)體所限制是極為相似。1.2.4磁路的歐姆定律磁路：磁通所通過的路徑。1.2.4磁路的歐姆定律53鐵心導(dǎo)磁率遠(yuǎn)大于空氣磁力線幾乎被限定在鐵心規(guī)定的路徑中鐵心外部的磁力線很少鐵心導(dǎo)磁率遠(yuǎn)大于空氣54

主磁路：主磁通所通過的路徑。

漏磁路：漏磁通所通過的路徑。

勵(lì)磁線圈：用以激勵(lì)磁路中磁通的載流線圈。勵(lì)磁電流：勵(lì)磁線圈中的電流。直流:直流磁路，例如:直流電機(jī)交流:交流磁路，

例如:變壓器主磁路：主磁通所通過的路徑。勵(lì)磁線圈：用以55主磁通漏磁通漏磁通漏磁通漏磁通主磁通漏磁通漏磁通漏磁通漏磁通56對(duì)于均勻磁路定義為磁路的磁阻（reluctance）對(duì)于均勻磁路定義為磁路的磁阻（reluctance）57稱為磁導(dǎo)（permeance）

由于與電路的歐姆定律相似,故又稱為磁路的歐姆定律。磁阻的倒數(shù)稱為磁導(dǎo)由于與電路的歐姆定律相似,故又稱為磁路的歐姆定律。磁58根據(jù)以及磁路的歐姆定律電感與結(jié)構(gòu)參數(shù)以及磁性材料之間的關(guān)系式1.2.5線圈電感根據(jù)以及磁路的歐姆定律59

通過任意閉合曲面S的凈磁通量必定恒為零。

自然界不存在獨(dú)立的磁場(chǎng)源。磁場(chǎng)中，磁力線通過任意閉合面后必然會(huì)從相反方向再次通過。

磁力線是閉合的！磁路的基爾霍夫第一定律（磁通連續(xù)性原理）通過任意閉合曲面S的凈磁通量必定恒為零。磁路的基爾60

磁路由不同材料或不同長(zhǎng)度和截面積的

n段組成，則稱為磁路各段的磁壓降磁路的基爾霍夫第二定律作用在任何閉合磁路的總磁動(dòng)勢(shì)恒等于各段磁路磁位降的代數(shù)和。稱為磁路各段的磁壓降磁路的基爾霍夫第二定律作用61電磁學(xué)基本知識(shí)與基本定律課件621.3常用磁性材料及其特性1.3.1鐵磁材料的磁化及磁滯回線鐵磁材料的磁化（magnetization）1.3常用磁性材料及其特性1.3.1鐵磁材料的磁化及磁滯63磁性材料的磁滯回線(hysteresisloop)Br剩磁residualmagnetismHc矯頑力coerciveforce磁性材料的磁滯回線(hysteresisloop)Br641.3.2磁化曲線與飽和現(xiàn)象鐵磁材料與非鐵磁材料的磁化曲線基本磁化曲線normalmagnitizationcurve初始磁化曲線initialmagnitizationcurve1.3.2磁化曲線與飽和現(xiàn)象鐵磁材料與非鐵磁材料的磁化65幾種常見磁性物質(zhì)的磁化曲線a鑄鐵b鑄鋼c硅鋼片O0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0103H/(A/m)H/(A/m)12345678910103B/T1.81.61.41.21.00.80.60.40.2abac幾種常見磁性物質(zhì)的磁化曲線a鑄鐵b鑄鋼661.3.3軟磁材料與硬磁材料鐵磁材料（ferromagneticmaterial）的磁滯回線軟磁材料：磁滯回線窄、剩磁、矯頑力都小硬磁材料：磁滯回線寬、剩磁、矯頑力都大1.3.3軟磁材料與硬磁材料鐵磁材料（ferroma