磁铁和磁路课件.ppt
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1、返回返回第第6 6章章 磁路与铁心线圈电路磁路与铁心线圈电路磁场的特性可用磁场的特性可用磁感应强度、磁通、磁场强度、磁感应强度、磁通、磁场强度、磁导率磁导率等几个物理量表示。等几个物理量表示。一、磁感应强度一、磁感应强度 与与磁场方向相垂直磁场方向相垂直的单位面积上通过的的单位面积上通过的磁通磁通(磁(磁力线),可表示磁场内某点的力线),可表示磁场内某点的磁场强弱和方向磁场强弱和方向。SlIFBB的单位:特的单位:特斯拉斯拉(T)1T104Gs 的单位:韦伯的单位:韦伯矢量矢量6.1.1 6.1.1 磁场的基本物理量磁场的基本物理量二、磁通二、磁通 磁感应强度磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积
2、与垂直于磁场方向的面积S的的乘积乘积,称为称为通过该面积通过该面积的的磁通磁通。如如 磁场内各点的磁感应强度的磁场内各点的磁感应强度的大小相等大小相等,方向相同方向相同,这样的磁场则称为这样的磁场则称为均匀磁场均匀磁场。BS 的单位:的单位:伏伏秒,通称为韦秒,通称为韦伯伯 Wb 或麦克斯韦或麦克斯韦Mx 1Wb108Mx 三、磁场强度三、磁场强度 磁场强度磁场强度是计算磁场所用的物理量,其大小为是计算磁场所用的物理量,其大小为磁磁感应强度感应强度和和导磁率导磁率之之比比。BHH的单位:安米的单位:安米 的单位:享米的单位:享米矢量矢量HI1I2I3电流方向和磁场强度的方向电流方向和磁场强度的
3、方向符合符合右手定则右手定则,电流取,电流取正正;否则否则取取负负。IHdl安培环路定律(全电流定律):安培环路定律(全电流定律):磁场中磁场中任何闭合回路任何闭合回路磁场强度的磁场强度的线积分线积分,等于等于通通过这个闭合路径内过这个闭合路径内电流的代数和电流的代数和.即即 在无分支的均匀磁路在无分支的均匀磁路(磁(磁路的材料和截面积相同,各路的材料和截面积相同,各处的磁场强度相等)中,如处的磁场强度相等)中,如环形线圈,安培环路定律可环形线圈,安培环路定律可写成:写成:IxHxNIIxHlHHdlxxx2xxlNIH其中其中l x2 x是半径为是半径为x的圆周长的圆周长Hx是半径是半径 x
4、 处的处的磁场强度磁场强度FNI即线圈匝数与电流的乘积,称即线圈匝数与电流的乘积,称磁通势磁通势 单位为安单位为安培培(A)四、磁导率四、磁导率 磁导率磁导率 是一个用来表示是一个用来表示磁场媒质磁性磁场媒质磁性和衡量和衡量物质导磁能力物质导磁能力的物理量。的物理量。真空中的磁导率为常数真空中的磁导率为常数mH/10470一般材料的磁导率一般材料的磁导率 和真空磁导率和真空磁导率 0 的比值,称为的比值,称为该物质的相对磁导率该物质的相对磁导率 r 0r 或或00BBHHr磁性材料非磁性材料11rr返回返回讨论讨论磁场内某一点的磁场强度磁场内某一点的磁场强度H与与 有关吗?有关吗?xxxlNI
5、HB 由上两式可知,磁场内某一点的由上两式可知,磁场内某一点的H只与电流大小、只与电流大小、线圈匝数线圈匝数及及该点的几何位置该点的几何位置有关,有关,而与而与 无关无关xxlNIH 磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能:高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性高导磁性、磁饱和性、磁滞性、非线性一、高导磁性一、高导磁性 指磁性材料的磁导率很高,指磁性材料的磁导率很高,r1,使其具有使其具有被强烈磁化被强烈磁化的特性。的特性。6.1.2 6.1.2 磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能二、磁饱和性二、磁饱和性 当外磁场(或励磁电流)增大到一定值时,磁性当外磁场(或励磁电流)增大到一定值时,磁性材料的全部磁畴的
6、磁场方向都转向与磁场的方向一致,材料的全部磁畴的磁场方向都转向与磁场的方向一致,磁化磁场的磁化磁场的磁感应强度磁感应强度BJ达到饱和值达到饱和值。磁化曲线磁化曲线BBB00BJbaHB和和 与与H的关系的关系B,BHO 注注当有磁性物质存在当有磁性物质存在时时B与与H不成比例,不成比例,与与I也不成比例。也不成比例。三、磁滞性三、磁滞性 当铁心线圈中通有当铁心线圈中通有交变电流交变电流(大小和方向都变化)(大小和方向都变化)时,铁心就受到交变磁化,时,铁心就受到交变磁化,电流变化电流变化时,时,B随随H而变化而变化,当当H已减到零值时已减到零值时,但,但B未回到零未回到零,这种磁感应强度滞,这
7、种磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称磁性物质的磁滞性。后于磁场强度变化的性质称磁性物质的磁滞性。BH123456O磁滞回线磁滞回线剩磁:剩磁:当线圈中当线圈中电流减到零电流减到零(H0),),铁心在磁化时所铁心在磁化时所获的磁性还获的磁性还未未完全消失,这完全消失,这时铁心中所时铁心中所保留保留的磁感应强的磁感应强度称为剩磁感应强度度称为剩磁感应强度Br。矫顽磁力:矫顽磁力:Hc根据根据磁性能磁性能,磁性材料又可分为,磁性材料又可分为三种三种:软磁材料:软磁材料:磁滞回线窄长。常用做磁头、磁心等磁滞回线窄长。常用做磁头、磁心等永磁材料:永磁材料:磁滞回线宽。常用做永久磁铁磁滞回线宽。常用做永
8、久磁铁矩磁材料:矩磁材料:滞回线接近矩形。可用做记忆元件滞回线接近矩形。可用做记忆元件返回返回1u2uis一、磁路一、磁路:主磁通主磁通所经过的所经过的闭合路径。闭合路径。线圈线圈通入电流通入电流后,产生磁通,分后,产生磁通,分主磁通主磁通 和漏磁通和漏磁通 S。线圈线圈铁心铁心6.1.3 6.1.3 磁路的分析方法磁路的分析方法二、磁路的欧姆定律二、磁路的欧姆定律对于环形线圈对于环形线圈lSlBHlNIRmFSlNI磁路的磁路的欧姆定律欧姆定律说明说明F=NI为磁通势为磁通势 Rm为磁阻为磁阻l为磁路的平均长度为磁路的平均长度 S为磁路的截面积为磁路的截面积INR+_EIU磁路与电路对照磁路
9、与电路对照磁路磁路电路电路磁通势磁通势F电动势电动势E磁通磁通 电流电流I磁感应强度磁感应强度B电流密度电流密度J磁阻磁阻Rm电阻电阻RSlRmSlR磁路的计算磁路的计算 在计算电机、电器等的磁路时,要在计算电机、电器等的磁路时,要预先给定铁预先给定铁心中心中的的磁通磁通(或磁感应强度),而后按照所给的(或磁感应强度),而后按照所给的磁通及磁路各段的尺寸和材料去求产生预定磁通磁通及磁路各段的尺寸和材料去求产生预定磁通所需的磁通势所需的磁通势FNI。计算均匀磁路要用磁场强度计算均匀磁路要用磁场强度H,即,即NIHL,如磁路由不同的材料、长度和截面积的几段组如磁路由不同的材料、长度和截面积的几段组
10、成,则磁路由磁阻不同的几段串联而成成,则磁路由磁阻不同的几段串联而成 NIH1 L1H2 L2(H L)如如:由三段串联而成的由三段串联而成的 继电器磁路继电器磁路 B1B0B2H1S1S2S0H2H0Bf(H)Bf(H)Bf(H)12H11H22H0 (H)NI LLL LL LL LIl1S2S1l1 1 2 0 l2一个具有闭合的均匀铁心的线圈,其匝数为一个具有闭合的均匀铁心的线圈,其匝数为300,铁心铁心中的磁感应强度为中的磁感应强度为0.9T,磁路的平均长度为磁路的平均长度为45cm,试试求:求:(1)铁心材料为铸铁时线圈中的电流;()铁心材料为铸铁时线圈中的电流;(2)铁)铁心材料
11、为硅钢片时线圈中的电流心材料为硅钢片时线圈中的电流。例题例题6.1.16.1.1解解(1)H19000A/m,I1 H1 L/N=9000*0.45/300=13.5A(2)H2260A/mI2 H2 L/N=260*0.45/300=0.39AI 相同相同 H相同相同 B1=0.05T,B2=0.9T若要若要 相同相同,则则S1是是S2的的17倍倍.若线圈中通有同样大小的励磁电流,要若线圈中通有同样大小的励磁电流,要得到相等的磁通得到相等的磁通,采用磁导率高的铁心,采用磁导率高的铁心材料,可使铁心的材料,可使铁心的用铁量用铁量大为大为降低降低结论结论解解磁路的平均长度为磁路的平均长度为 L(
12、1015)2)39.2cm查铸钢的磁化曲线,当查铸钢的磁化曲线,当B0.9T 时,时,H1500Am于是于是 H1L1195A空气隙中的磁场强度为空气隙中的磁场强度为 H0B0 00.9(4 *107)7.2*105A/m有一环形铁心线圈,其内径为有一环形铁心线圈,其内径为10cm,外径为外径为15cm,铁铁心材料为铸钢。磁路中含有一空气气隙,其长度等于心材料为铸钢。磁路中含有一空气气隙,其长度等于0.2cm。设线圈中通有设线圈中通有1A电流,如要得到电流,如要得到0.9T的磁感应的磁感应强度,试求强度,试求线圈匝数线圈匝数。例题例题6.1.26.1.2H0 7.2*105*0.2*10-21
13、440A总磁通势为总磁通势为 NI(H L)H1 L1H0 19514401635A线圈匝数为线圈匝数为 NNII1635若要得到相等的磁感应强度,采用磁导率高的铁心若要得到相等的磁感应强度,采用磁导率高的铁心材料,可使线圈的材料,可使线圈的用铜量用铜量大为大为降低降低当磁路中含有空气隙时,由于其当磁路中含有空气隙时,由于其磁阻较大磁阻较大,要得到要得到相等的磁感应强度,必须增大励磁电流(相等的磁感应强度,必须增大励磁电流(线圈匝数线圈匝数一定)一定)结论结论返回返回一、电磁关系一、电磁关系铁心线圈分为:铁心线圈分为:直流铁心线圈直流铁心线圈和和交流铁心线圈交流铁心线圈uee i铁心线圈的交流
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