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磁路 1 磁场的基本物理量 本章将介绍与磁路有关的电路问题。 在电工技术中不仅要讨论电路问题，还将讨论磁路问题。因为很多电工设备与电路和磁路都有关系，如电动机、变压器、电磁铁及电工测量仪表等。 磁路问题与磁场有关，与磁介质有关，但磁场往往与电流相关联，所以本章将研究磁路和电路的关系及磁和电的关系。 本章讨论对象将以变压器和电磁铁为主，重点研究其电磁特性，为以后研究电动机的基本特性作基础。 1. 磁场的基本物理量 对磁场特性的描述，已在大学物理中进行了详尽的讨论。这里将对几个基本物理量做以下复述。 磁感应强度 B 的大小及方向： 当然，对磁感应强度的定义也可从运动电荷的角度进行定义。 二、磁通 磁感应强度 B 在面积 S 上的通量积分称为磁通 如果用磁力线描述磁场，磁力线的密度就反映了磁场的大小。 通过某一面积的磁力线总数应表示通过该面积的磁通的大小。 由于磁通的连续性，磁力线是闭合的空间曲线。 三、磁场强度 磁场强度 H 是计算磁场时常用的物理量，也是矢量。它与磁感应强度矢量的关系为 以环形线圈为例，计算线圈内的磁场强度。 四、磁导率 磁导率μ是表示磁场空间 媒质 磁性质的物理量，是物质导磁能力的标志量。 相对磁导率：某种物质的磁导率μ与真空磁导率μ0的比值称为相对磁导率，用μr表示。 上式说明，在同样电流的情况下，磁场空间某点的磁感应强度与该点媒质的磁导率有关，若媒质的磁导率为μ，则磁感应强度 B 将是真空中磁感应强度的μr倍。 2. 磁性材料的磁性能 磁性材料主要是指由过度元素铁、钴、镍极其合金等材料。它们主要的磁性能如下。 高磁导率的成因 磁性物质没有外场时，各磁畴是混乱排列的，磁场互相抵消；当在外磁场作用下，磁畴就逐渐转到与外场一致的方向上，即产生了一个与外场方向一致的磁化磁场，从而磁性物质内的磁感应强度大大增加——物质被强烈的磁化了。 磁性物质的磁化示意图 二、磁饱和性 磁性物质因磁化产生的磁场是不会无限制增加的，当外磁场(或激励磁场的电流)增大到一定程度时，全部磁畴都会转向与外场方向一致。这时的磁感应强度将达到饱和值。 三、磁滞性 在铁心线圈通有交变电流时，铁心将受到交变磁化。但当H减少为零时，B 并未回到零值，出现剩磁Br。 磁性物质的分类 根据滞回曲线和磁化曲线的不同，大致分成三类： 常用磁性材料的最大相对磁导率、剩磁及矫顽磁力 3. 磁路及其基本定律 为了使励磁电流产生尽可能大的磁通，在电磁设备或电磁元件中要放置一定形状的铁心。绝大部分磁通将通过铁心形成闭合路径——磁路。 式中：F=IN 称为磁动势，此为产生磁通的激励； Rm 为磁阻，是磁路对磁通具有阻碍作用的物理量； l 为磁路的平均长度； S 为磁路的截面积。 磁路的计算 计算磁路问题时，可以应用上面介绍的磁路欧姆定律，但由于磁路的磁导率μ不是常数(随励磁电流而变)，往往要借助于磁场强度H这个物理量。 气隙中的磁场强度H0 B0的单位为特斯拉，若用高斯为单位，则 例 一均匀闭合铁心线圈，匝数为 300，铁心中磁感应强度为0.9T，磁路的平均长度为45cm, 4 交流铁心线圈电路 一、电磁关系 二、线圈两端的电压与电流之间的函数关系 ② 涡流损耗 四、等效电路 例：有一交流铁心线圈，电源电压U=220V，电路中 电流I=4A，功率表读数P=100W，频率f=50Hz, 漏磁通和线圈上的电压降可忽略不计，  试求（1）铁心线圈的功率因数 （2）铁心线圈的等效电阻和感抗 由涡流所产生的铁损称为涡流损耗△Pe0 φ i 当线圈中通有交流电时，它所产生的磁通也是交变的。因此，不仅要在线圈中产生感应电动势，而且在铁心内也要产生感应电动势和感应电流。这种感应电流称为涡流，它在垂直于磁通方向的平面内环流着。 由涡流所产生的铁损称为涡流损耗△Pe0 φ i 当线圈中通有交流电时，它所产生的磁通也是交变的。因此，不仅要在线圈中产生感应电动势，而且在铁心内也要产生感应电动势和感应电流。这种感应电流称为涡流，它在垂直于磁通方向的平面内环流着。 在交流磁通的作用下，铁心内的这两种损耗合称铁损△PFe0铁损差不多与铁心内磁感应强度的最大值Bm 的平方成正比，故Bm 不宜选得过大。 从上述可知，铁心线圈交流电路的有功功率为 P=UIcos?=I2R+ △PFe0 铁心线圈交流电路也可用等效电路进行分析，所谓等效电路，就是用一个不含铁心的交流电路来等效代替它。 等效的条件是：在同样电压作用下，功率、电流及各量之间的相位关系保持不变[注意：铁心线圈中的非正弦周期电流已用等效正弦电流代替]。这样就使磁路计算的问题 简化为电路计算的问题了。