磁路與磁路的歐姆定律

第四章磁場與電磁感應(yīng)§4-8磁路歐姆定律一、鐵磁材料1、磁化：使原來沒有磁性的物質(zhì)具有磁性的過程。2、鐵磁材料：磁化后，外部磁場消失，依然能保持其磁化的狀態(tài)而具有磁性的物質(zhì)。（只有鐵磁材料才能被磁化）3、鐵磁材料的磁化過程：先讓學(xué)生觀看動畫.解釋：鐵磁物質(zhì)可以看做是由許多被稱為磁疇的小磁體所組成的。無外磁場作用時，磁疇排列雜亂無章，磁性互相抵消，對外不顯磁性；在外磁場作用下，磁疇就會沿著外磁場方向變成整齊有序的排列，所以整體就有了磁性。4、鐵磁材料分類：

①硬磁材料：不易磁化，不易退磁。

②軟磁材料：易磁化，易退磁。

③矩磁材料：很易磁化，很難退磁。知識回顧1、什么是電路？2、電路歐姆定律、電阻定律?3、磁感應(yīng)強(qiáng)度的公式？電流流通的路徑二、磁路1、概念：磁通所通過的路徑稱為磁路。2、磁路組成：線圈、鐵芯物質(zhì)做成的芯子。演示有分支磁路無分支磁路磁動勢Fm三、磁路的歐姆定律說明：與電路類似，磁路也有歐姆定律平均長

l線圈N匝IN磁通Φ磁導(dǎo)率μ

截面積S磁阻Rm電壓U電阻R電流I磁通ф=BS通過線圈的電流I和線圈匝數(shù)N的乘積磁阻就是磁通通過磁路時受到的阻礙作用電路的歐姆定律磁動勢磁阻磁通ф=BS例題：鑄鋼圓環(huán)上繞有線圈800匝，通有2A電流，環(huán)平均周長為0.5m，截面積3.25×10-4m2,求線圈磁動勢、磁阻和磁通。（硅鋼片的磁導(dǎo)率為7500H/m)幾點(diǎn)說明：磁阻Rm

的大小取決于磁路的尺寸和材料的磁導(dǎo)率。

很大，但不是常數(shù)，因此也不是常數(shù)。所以磁路歐姆定律不能用來進(jìn)行定量計算，只用做定性分析。

磁路和電路有相似之處，但卻有本質(zhì)的區(qū)別。四、磁路與電路的區(qū)別和聯(lián)系FmFm第二節(jié)五、電磁鐵1、電磁鐵構(gòu)造鐵心鐵心線圈線圈銜鐵銜鐵2.工作原理：通電的鐵心線圈對銜鐵會產(chǎn)生吸力請看通電演示3.吸力電磁鐵應(yīng)用？4.電磁鐵的分類直流電磁鐵交流電磁鐵線圈中通入直流電iN～線圈中通入交流電直流電磁鐵交流電磁鐵空氣間隙對勵磁電流的影響勵磁電流不變，與空氣間隙無關(guān)勵磁電流隨空氣間隙的增大而增大磁滯損耗和渦流損耗無有吸力不變脈動變化鐵心結(jié)構(gòu)整塊鑄鋼或工業(yè)純鐵組成由多層彼此絕緣的硅鋼片疊成注意：即使是額定電壓相同的交、直流電磁鐵，也決不能互換使用電磁鐵的特點(diǎn)勵磁電流是由勵磁線圈的外加電壓U

和線圈電阻R

決定的2.無磁滯和渦流損耗，鐵心可以使用整塊的鑄鋼、軟鐵。電流是恒定的，無感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。3.吸合后電磁力比吸合前大得多，但勵磁電流不變。（因磁動勢NI

不變，磁阻Rm

↓→B↑，所以吸力F↑）電流恒定，無感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。無磁滯和渦流損耗，可使用整塊鐵心3.吸合后，勵磁電流不變，F(xiàn)↑↑鐵心線圈銜鐵直流電磁鐵通電演示銜鐵的吸合應(yīng)是瞬間完成通電演示鐵心線圈銜鐵返回以下備用4-8交流電磁鐵鐵心線圈銜鐵交流電磁鐵也是一種電磁器件，結(jié)構(gòu)形式與直流電磁鐵類似。在工業(yè)部門應(yīng)用極為廣泛。如冶金工業(yè)中用于提放鋼材的電磁吊車；夾持工件的電磁工作臺；傳遞動力的電磁離合器；液壓傳動中的電磁閥；交流接觸器及接觸器等。#交流電磁鐵特點(diǎn)1.吸力是交變的，鐵心需加分磁環(huán)。2.勵磁電流吸合前大，吸合后減小。前后吸力不變3.鐵心和銜鐵均由硅鋼片疊成，為減小鐵損。交、直流電磁鐵的特點(diǎn)4-8#交流電磁鐵特點(diǎn)1.吸力是交變的，鐵心需加分磁環(huán)。2.勵磁電流吸合前大，吸合后減小。前后吸力不變3.鐵心和銜鐵均由硅鋼片疊成，為減小鐵損。電流恒定，無感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。無磁滯和渦流損耗，可使用整塊鐵心3.吸合后，勵磁電流不變，F(xiàn)↑↑直流電磁鐵特點(diǎn)返回教學(xué)程序

磁路

電路磁通ф電流Ⅰ磁阻Rm=L/μs電阻R=ρ(L/S)磁導(dǎo)率μ電阻率ρ磁動勢Em=NⅠ電動勢E磁路歐姆定律：Ф=Em/Rm電路歐姆定律：Ⅰ=E/R磁路與電路的比較:返回磁路基礎(chǔ)知識磁路基礎(chǔ)知識磁路基礎(chǔ)知識磁路基礎(chǔ)知識磁路基礎(chǔ)知識磁路基礎(chǔ)知識磁路基礎(chǔ)知識磁路基礎(chǔ)知識磁路歐姆定律磁通所通過的路徑稱為磁路。磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路與電路的比較電磁鐵電磁鐵電磁鐵電磁鐵的實(shí)際應(yīng)用第八章鐵心線圈與變壓器作者：GSQ

第八章鐵心線圈與變壓器第一節(jié)磁路的基本概念和定律第二節(jié)直流鐵心線圈與直流電磁鐵第三節(jié)交流鐵心線圈與交流電磁鐵第四節(jié)單相變壓器#

第八章鐵心線圈與變壓器

本章介紹的基本物理量、基本定律以及磁性材料的磁性能。在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)討論鐵心線圈電路和變壓器。第一節(jié)磁路的基本概念和定律

電動機(jī)、繼電器、電磁鐵及變壓器等電器都是基于電磁耦合的原理工作的，我們已經(jīng)學(xué)過了電路，現(xiàn)在再來研究磁路。一、磁場的基本物理量1.磁通φ2.磁感應(yīng)強(qiáng)度B3.磁場強(qiáng)度H4.導(dǎo)磁系數(shù)μ#8-1一、磁場的基本物理量垂直穿過某一面積S的磁力線的總根數(shù)。韋伯wb穿過單位面積的磁力線根數(shù)。特斯拉T

wb/m2磁場中某點(diǎn)的B與該點(diǎn)的磁導(dǎo)率μ的比值。1.磁通φ2.磁感應(yīng)強(qiáng)度B3.磁場強(qiáng)度H4.導(dǎo)磁系數(shù)μ描述導(dǎo)磁能力大小的物理量。通常使用相對導(dǎo)磁系數(shù)無量綱真空導(dǎo)磁系數(shù)第一節(jié)磁路的基本概念和定律安/米，A/m,A/cm#8-1磁動勢第一節(jié)磁路的基本概念和定律二、磁路的基本定律安培環(huán)路定律磁路歐姆定律與電路類似，磁路也有各種定律安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律安培環(huán)路定律沿任一閉合路徑，H的線積分等于包圍在這閉合路徑內(nèi)各電流的代數(shù)和若磁場均勻則有磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律磁路歐姆定律無分支磁路平均長

l線圈N匝IN磁通Φ導(dǎo)磁系數(shù)μ截面積S根據(jù)得磁路歐姆定律磁阻Rm基爾霍夫定律#8-1二、磁路的基本定律安培環(huán)路定律磁路歐姆定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律基爾霍夫定律有分支磁路I1N1I2N2φ1φ2φ31.磁路的基爾霍夫磁通定律在節(jié)點(diǎn)A處Aφ1+φ2-φ3=02.磁路的基爾霍夫磁壓降定律任一閉合回路中均有：或磁壓降的代數(shù)和等于磁動勢的代數(shù)和#8-1INH（I）B（φ）μμabcB鐵磁材料B-H，μ-H曲線從曲線上能明顯看出，μ不是常數(shù)導(dǎo)磁性工程上利用它來使磁通盡量地約束在有限的范圍內(nèi)，提高電磁設(shè)備的利用率，一般使用B-H

曲線的ab

段。磁滯B的變化滯后于H

的變化如曲線的oa

段o磁飽和當(dāng)H

達(dá)到一定程度，B不再隨H

而增加，此為磁飽和。如曲線的cs

段。s若對鐵心線圈而言，磁飽和意為當(dāng)電流I

增加到一定程度，φ不再隨之增加。關(guān)于磁滯祥看請點(diǎn)擊#三、磁性材料的磁性能8-18-1幾點(diǎn)說明：磁阻Rm的大小取決于磁路的尺寸和材料的磁導(dǎo)率。

很大，但不是常數(shù)，因此也不是常數(shù)。所以磁路歐姆定律不能用來進(jìn)行定量計算，只用做定性分析。通常磁路計算應(yīng)用磁路基爾霍夫定律。磁路和電路有相似之處，但卻有本質(zhì)的區(qū)別。祥見教材P149#第二節(jié)第二節(jié)直流鐵心線圈與直流電磁鐵一、直流鐵心線圈（磁路計算略）二、直流電磁鐵1.構(gòu)成鐵心鐵心線圈線圈銜鐵銜鐵8-22.工作原理通電的鐵心線圈對銜鐵會產(chǎn)生吸力請看通電演示3.吸力磁動勢主要降在空氣隙上磁動勢#電磁鐵應(yīng)用？直流電磁鐵的特點(diǎn)8-2勵磁電流是由勵磁線圈的外加電壓U

和線圈電阻R

決定的2.無磁滯和渦流損耗，鐵心可以使用整塊的鑄鋼、軟鐵。電流是恒定的，無感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。3.吸合后電磁力比吸合前大得多，但勵磁電流不變。（因磁動勢NI

不變，磁阻Rm↓→B↑，所以吸力F↑）電流恒定，無感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。無磁滯和渦流損耗，可使用整塊鐵心3.吸合后，勵磁電流不變，F(xiàn)↑↑#第三節(jié)交流鐵心線圈與交流電磁鐵8-3一、交流鐵心線圈的損耗P=△PCU+△Ph+△Pe總損耗銅損渦流損耗鐵損磁滯損耗銅損△PCU線圈電阻上的損耗△PCU=I2R磁滯損耗其大小與鐵心材料反復(fù)磁化后的磁滯回線面積成正比渦流損耗交變磁通穿過鐵心時，鐵心既導(dǎo)磁又導(dǎo)電，因鐵心在交變磁通作用下產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而在垂直于磁通方向的鐵心平面內(nèi)產(chǎn)生旋渦狀的感應(yīng)電流，叫渦流。渦流在鐵心內(nèi)電阻上產(chǎn)生的損耗稱渦流損耗。減小渦流損耗的辦法增大渦流通路的電阻即用薄的材料疊成鐵心減小磁滯損耗的辦法鐵心盡量采用軟磁材料#8-3二、電壓平衡方程式iNφφL交流鐵心線圈大部分經(jīng)鐵心閉合線圈中磁通產(chǎn)生ee主磁通少部分經(jīng)空氣閉合產(chǎn)生eL漏磁通eLu線圈電阻上壓降為iR根據(jù)KVL得：或電壓平衡方程式##8-3二、電壓平衡方程式有效值忽略了漏磁感應(yīng)電動勢和線圈內(nèi)阻壓降后，方程變?yōu)椋夯蛑匾Y(jié)論外加電壓不變時，交流鐵心線圈的鐵心內(nèi)主磁通最大值幾乎是不變的。這是分析變壓器和交流電動機(jī)時的重要概念。注意8-3三、交流電磁鐵鐵心線圈銜鐵交流電磁鐵也是一種電磁器件，結(jié)構(gòu)形式與直流電磁鐵類似。在工業(yè)部門應(yīng)用極為廣泛。如冶金工業(yè)中用于提放鋼材的電磁吊車；夾持工件的電磁工作臺；傳遞動力的電磁離合器；液壓傳動中的電磁閥；交流接觸器及接觸器等。鐵心中的磁通是交變的，空氣隙處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：吸力平均值#8-3三、交流電磁鐵瞬時值有效值顯然f

是交變的，存在過零值。會出現(xiàn)吸合不牢的現(xiàn)象。

通常在尾端留一切口，套上銅環(huán)（或稱磁環(huán)），銅環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電流阻礙φ的變化，致使穿過銅環(huán)的φ與其它φ存在一相位差，結(jié)果產(chǎn)生兩個相位不同的電磁吸力，平均后，不再有過零點(diǎn)。見教材P156交流電磁鐵特點(diǎn)1.吸力是交變的，鐵心需加分磁環(huán)。2.勵磁電流吸合前大，吸合后減小。前后吸力不變3.鐵心和銜鐵均由硅鋼片疊成，為減小鐵損。#交、直流電磁鐵的特點(diǎn)8-3電流恒定，無感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。無磁滯和渦流損耗，可使用整塊鐵心3.吸合后，勵磁電流不變，F(xiàn)↑↑#交流電磁鐵特點(diǎn)1.吸力是交變的，鐵心需加分磁環(huán)。2.勵磁電流吸合前大，吸合后減小。前后吸力不變3.鐵心和銜鐵均由硅鋼片疊成，為減小鐵損。直流電磁鐵特點(diǎn)8-4一、變壓器的用途、構(gòu)造和分類變壓器是基于電磁感應(yīng)原理而制成的靜止的電器設(shè)備用途變電壓，變電流，變阻抗構(gòu)造心式和殼式兩種心式變壓器殼式變壓器分類單相，三相，多相；升壓，降壓；儀用電壓、電流互感器；焊接變壓器，自藕變壓器。#有兩個繞組也有兩個繞組

第四節(jié)單相變壓器8-4二、變壓器的工作原理原邊繞組N1名詞介紹幅邊繞組N2一次繞組N1二次繞組N2一次側(cè)二次側(cè)均指電源側(cè)

均指負(fù)載側(cè)什么是變壓器任載運(yùn)行？什么是變壓器空載運(yùn)行？u~u~Z2Z2s

一次側(cè)接電源二次側(cè)負(fù)載開路

一次側(cè)接電源二次側(cè)接負(fù)載8-4二、變壓器的工作原理變壓器空載運(yùn)行u~Z2sI0空載電流U1U20此時的變壓器相當(dāng)于交流鐵心線圈變比二次側(cè)額定電壓空載運(yùn)行的結(jié)論：原幅邊之比等于原幅邊匝數(shù)之比，等于常數(shù)k這就是變壓器的變電壓作用u~Z2變壓器任載運(yùn)行U1I1U2I2兩邊繞組中通過的磁通是相同的8-4只要U1不變，主磁通就不應(yīng)該變，所以有：磁動勢平衡方程式有載時原邊磁動勢分為兩部分1.產(chǎn)生主磁通（勵磁分量）I02.用來補(bǔ)償I2N2（負(fù)載分量I2）,又稱去磁一般I0很小，小型變壓器只有2~3%，大的不過10%，當(dāng)略去I0N1后有：變電流作用任載運(yùn)行結(jié)論：變電流作用任載后，電壓比是否還等于變比k?變電壓作用還有一個作用是變阻抗幅邊Z2原邊Z1變阻抗作用或8-4二、變壓器的工作原理空載運(yùn)行結(jié)論：任載運(yùn)行結(jié)論：變電流作用變電壓作用變阻抗作用或總結(jié)變壓器的外特性和額定值2.額定值一般變壓器的額定值在其名牌上給出。額定電壓額定電流額定容量額定頻率一次額定電壓U1N正常時一次繞組所加電壓的有效值。二次額定電壓U2N一次電壓為U1N時，變壓器空載時對應(yīng)二次側(cè)的空載電壓有效值，即U20=U2N一次額定電流I1N一次繞組加額定電壓，正常工作時一次繞組允許長期通過的最大電流有效值。二次額定電流I2N一次繞