電機(jī)的基本概念和基本定律電機(jī)應(yīng)用技術(shù)JMIJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律1．基本概念(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度(或磁通密度)B磁感應(yīng)強(qiáng)度B是表示磁場(chǎng)空間某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。它是矢量。磁場(chǎng)對(duì)電流(或運(yùn)動(dòng)電荷)有作用，而電流(或運(yùn)動(dòng)電荷)也將產(chǎn)生磁場(chǎng)。電流(或運(yùn)動(dòng)電荷)電流(或運(yùn)動(dòng)電荷)磁場(chǎng)JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律(2)磁感應(yīng)通量(或磁通)

或在國(guó)際單位制中，的單位符號(hào)是，單位名稱(chēng)為韋[伯]；的單位名稱(chēng)是特[斯拉]，單位符號(hào)是，

。如果是均勻磁場(chǎng)，即磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向均相同，且與面積S

垂直，則該面積上的磁通為JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律長(zhǎng)直載流導(dǎo)線(xiàn)的磁場(chǎng)兩平行長(zhǎng)直載流導(dǎo)線(xiàn)的磁場(chǎng)載流螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律IIIJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律無(wú)頭無(wú)尾閉合曲線(xiàn)磁力線(xiàn)的特征與電流套連與電流成右手螺旋關(guān)系JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律單位是計(jì)算磁場(chǎng)時(shí)常用的物理量，也是矢量。它與磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的關(guān)系為工程上常根據(jù)安培環(huán)路定律來(lái)確定磁場(chǎng)與電流的關(guān)系(3)磁場(chǎng)強(qiáng)度

JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律磁導(dǎo)率μ是表示磁場(chǎng)空間媒質(zhì)

磁性質(zhì)的物理量，是物質(zhì)導(dǎo)磁能力的標(biāo)志量。前面已導(dǎo)出環(huán)形線(xiàn)圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度H

，可得磁感應(yīng)強(qiáng)度B為磁導(dǎo)率的單位真空磁導(dǎo)率μ0：實(shí)驗(yàn)測(cè)得，真空的磁導(dǎo)率(4)磁導(dǎo)率和磁化曲線(xiàn)JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律在同樣電流的情況下，磁場(chǎng)空間某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與該點(diǎn)媒質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)，若媒質(zhì)的磁導(dǎo)率為μ，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B

將是真空中磁感應(yīng)強(qiáng)度的μr=μ/μ0倍。自然界的所有物質(zhì)可根據(jù)磁導(dǎo)率的大小，大體上可分為磁性材料和非磁性材料兩大類(lèi)。非磁性材料的相對(duì)磁導(dǎo)率為常數(shù)且接近于1；磁性材料的相對(duì)磁導(dǎo)率則很大。JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律鐵磁材料的磁化特性（B－H曲線(xiàn)/磁化曲線(xiàn)）0BHB=μ0H非鐵磁材料的磁化特性：B=μ0H起始磁化曲線(xiàn):B=f(H)oa為起始段

ab為線(xiàn)性段

bc為飽和段

B=f(H)abcd膝點(diǎn)μFe=f(H)

:

隨H的變化而變化JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律在鐵心線(xiàn)圈通有交變電流時(shí)，鐵心將受到交變磁化。但當(dāng)H減少為零時(shí)，B并未回到零值，出現(xiàn)剩磁Br。BHO12345磁感應(yīng)強(qiáng)度滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的性質(zhì)稱(chēng)為磁滯性。如圖為磁性物質(zhì)的滯回曲線(xiàn)。要使剩磁消失，通常需進(jìn)行反向磁化。將B=0時(shí)的H

值稱(chēng)為矯頑磁力

Hc，（見(jiàn)圖中3和6所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。）6JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律根據(jù)滯回曲線(xiàn)和磁化曲線(xiàn)的不同，大致分成三類(lèi)：(1)軟磁材料其矯頑磁力較小，磁滯回線(xiàn)較窄。(鐵心)(2)永磁材料其矯頑磁力較大，磁滯回線(xiàn)較寬。(磁鐵)(3)矩磁材料其剩磁大而矯頑磁力小，磁滯回線(xiàn)為矩形。(記憶元件)HBHBHBJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律(5)磁通勢(shì)

(6)磁阻在磁路中，磁路的磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁路的長(zhǎng)度的乘積，表示，其單位名稱(chēng)為安[培]，叫做磁通勢(shì)，用符號(hào)單位符號(hào)是當(dāng)磁場(chǎng)不飽和時(shí)，可認(rèn)為磁阻為近似常數(shù)。JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律上式與電路中的歐姆定律在形式上相似，與磁路對(duì)照如下：磁路電路磁動(dòng)勢(shì)F磁通Φ磁感應(yīng)強(qiáng)度B磁阻R=l/S電動(dòng)勢(shì)E電流I電流密度J電阻R=l/γSNI

+–EIRJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律注意：盡管磁路和電路在物理量和基本定律上有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，但是，磁路和電路仍有本質(zhì)的區(qū)別：1）電路中可以有電動(dòng)勢(shì)而無(wú)電流，磁路中有磁動(dòng)勢(shì)必有磁通2）電路中有電流就有功率損耗，而在恒磁通下，磁路中無(wú)損耗3）電流只在導(dǎo)體中流過(guò)，而磁路中除了主磁通外還必須考慮到漏磁通的影響4）電路中電阻率在一定溫度下恒定不變，而由于鐵磁材料構(gòu)成的磁路中，磁導(dǎo)率是隨著磁密而變化的，所以磁導(dǎo)率不是一個(gè)常數(shù)。JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律1、下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的說(shuō)法中正確的是（）A．通電導(dǎo)線(xiàn)受磁場(chǎng)力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大B．通電導(dǎo)線(xiàn)在磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方受力一定大C．放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中各處的通電導(dǎo)線(xiàn)，受力大小和方向處處相同D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線(xiàn)受力的大小和方向無(wú)關(guān)2、下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A．磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，就是通以電流I、長(zhǎng)為L(zhǎng)的一小段導(dǎo)線(xiàn)放在該處時(shí)所受磁場(chǎng)力F與I、L的乘積的比值B．一小段通電導(dǎo)線(xiàn)放在某處不受磁場(chǎng)力作用，則該處一定沒(méi)有磁場(chǎng)C．一小段通電導(dǎo)線(xiàn)放在磁場(chǎng)中A處時(shí)受磁場(chǎng)力比放在B處大，則A處磁感應(yīng)強(qiáng)度比B處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大D．因?yàn)锽=F/IL，所以某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與放在該處的通電小段導(dǎo)線(xiàn)IL乘積成反比DABCDJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律3：如圖11－4所示．在垂直于條形磁鐵的軸線(xiàn)的同一平面內(nèi)，有兩個(gè)圓形線(xiàn)圈A和B．穿過(guò)這兩個(gè)線(xiàn)圈的磁通量的大小的關(guān)系是[]A．ψA

＞ψBB．ψA=ψBC．ψA＜ψBD．條件不足，無(wú)法判斷

A4:如圖所示，通直流電的螺線(xiàn)管內(nèi)有點(diǎn)a，管外有b，c兩點(diǎn)，則關(guān)于a，b，c三點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的說(shuō)法正確的是[

]A．因b點(diǎn)離磁極最近，磁性最強(qiáng)，其排列應(yīng)該是Bb＞Bc＞BaB．a(chǎn)，b，c三點(diǎn)同在一條磁感線(xiàn)上，所以Bb=Bc=BaC．a(chǎn)點(diǎn)在螺線(xiàn)管內(nèi)部，磁感線(xiàn)最密，其排列應(yīng)是Ba＞Bb＞BcD．因通電方向不明，無(wú)法判斷各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小CJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律1.安培環(huán)路定律沿空間任意條閉合回路，磁場(chǎng)強(qiáng)度H的線(xiàn)積分等于該閉合回路所包圍的電流的代數(shù)和。i3l

H

dl

i2

i1

注：若i與l符合右手螺旋關(guān)系，取正號(hào)，否則取負(fù)號(hào)。其中大拇指所指為i的方向，四指為l方向。其中

H：磁場(chǎng)強(qiáng)度，安/米(A/m)

JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律其中F=Ni：磁路的磁動(dòng)勢(shì)

HFelFe：鐵心上的磁壓降

Hδδ：氣隙上的磁壓降注：i與l符合右手螺旋關(guān)系,電機(jī)學(xué)中習(xí)慣大拇指所指為l的方向，四指為多匝線(xiàn)圈中i方向。

當(dāng)氣隙長(zhǎng)度δ遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于兩側(cè)的鐵心截面的邊長(zhǎng)時(shí)，鐵心和氣隙中為均勻磁場(chǎng)，則

帶氣隙的鐵心磁路JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律螺管線(xiàn)圈

設(shè)有向回路l與圓環(huán)的中心圓重合，則沿著回線(xiàn)l磁場(chǎng)強(qiáng)度H處處相等且其方向處處與回線(xiàn)切線(xiàn)方向相同（稱(chēng)為均勻磁場(chǎng)），同時(shí)閉合回線(xiàn)所包圍的總電流由通有電流i的N匝線(xiàn)圈提供，則：Hl＝NiNi：作用在磁路上的安匝數(shù)（磁路磁動(dòng)勢(shì)），單位A。JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律e注意：只有線(xiàn)圈的磁通與電勢(shì)符號(hào)右手螺旋關(guān)系，上式才能取負(fù)號(hào)2.電磁感應(yīng)定律

若線(xiàn)圈和磁場(chǎng)相對(duì)靜止，感應(yīng)電勢(shì)純粹是由于和線(xiàn)圈交鏈的磁通隨時(shí)間的變化而產(chǎn)生,僅有變壓器電勢(shì)，即

JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律電磁感應(yīng)定律運(yùn)動(dòng)電勢(shì)的方向習(xí)慣用右手定則確定，如圖所示。

若導(dǎo)線(xiàn)切割磁力線(xiàn)的速度為，導(dǎo)線(xiàn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，且

不隨時(shí)間變化時(shí)，假設(shè)磁力線(xiàn)、導(dǎo)線(xiàn)與導(dǎo)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向三者垂直，則導(dǎo)線(xiàn)中感應(yīng)電勢(shì)為運(yùn)動(dòng)電勢(shì)，其大小為電磁感應(yīng)定律JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律3.電磁力定律(畢奧一薩伐爾定律)在均勻磁場(chǎng)中，若載流直導(dǎo)線(xiàn)(線(xiàn)圈)與磁通密度B方向垂直，長(zhǎng)度為，流過(guò)的電流為，磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線(xiàn)(線(xiàn)圈)產(chǎn)生的力稱(chēng)為安培力，用表示，即JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律4.磁路的歐姆定律

(1)

均勻磁路的歐姆定律其中

B:磁通密度，特斯拉（T）

Φ

：磁通，韋伯（Wb）

S：鐵心的截面積，平方米（m2

）

在線(xiàn)性或可以近似地認(rèn)為是線(xiàn)性的介質(zhì)中有

B=μH其中μ是磁導(dǎo)率，H為磁場(chǎng)強(qiáng)度JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律將φ=BS和B=μH代入Ni

＝Hl，得歐姆定律或

則可寫(xiě)為歐姆定律：作用于磁路上的磁動(dòng)勢(shì)等于磁阻乘以磁通。定義：

:磁路的磁阻，A/Wb

定義：

:磁路的磁導(dǎo)，Wb/AJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律(2)分段均勻磁路的歐姆定律其中

RmFe

:鐵心部分對(duì)應(yīng)的磁阻

Rmδ

:氣隙部分對(duì)應(yīng)的磁阻

假設(shè)鐵心長(zhǎng)度l遠(yuǎn)遠(yuǎn)大氣隙長(zhǎng)度

，認(rèn)為鐵心柱中的磁通等于氣隙中的磁通，則JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律磁路中的鐵心作用(補(bǔ)充)1.鐵心的增磁功能結(jié)論：鐵心具有增磁功能。思