磁路与铁芯线圈电路课件.PPTVIP

§7-1.磁場的基本物理量對磁場特性的描述，已在大學物理中進行了詳盡的討論。這裏將對幾個基本物理量做以下復述。一、磁感應強度磁感應強度B是表示磁場空間某點的磁場強弱和方向的物理量。它是向量。磁場對電流(或運動電荷)有作用，而電流(或運動電荷)也將產生磁場。電流(或運動電荷)電流(或運動電荷)磁場磁感應強度B的大小及方向：電流強度為I長度為l的電流元，在磁場中將受到磁力的作用。實驗發現，力的大小不僅與電流元I·l的大小有關，還與其方向有關。當l的方向與B的方向垂直時電流元受力為最大F=Fmax，此時規定，磁場的大小磁場的方向，由三個向量成右旋系的的關係來定義。B的單位為特斯拉(T)當然，對磁感應強度的定義也可從運動電荷的角度進行定義。SNlIlI同理，三個向量也構成右旋系關係。如洛侖茲力公式所表示二、磁通磁感應強度B在面積S上的通量積分稱為磁通如果是均勻磁場，即磁場內各點磁感應強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或故又可稱磁感應強度的數值為磁通密度。如果用磁力線描述磁場，磁力線的密度就反映了磁場的大小。通過某一面積的磁力線總數應表示通過該面積的磁通的大小。由於磁通的連續性，磁力線是閉合的空間曲線。磁通的單位是韋伯(Wb)，在工程中常用電磁制單位麥克斯韋(Mx)，兩者關係為根據電磁感應公式磁通的單位為伏·秒(V·s)，由此，磁感應強度的單位也可表示為韋伯每平方米(Wb/m2)。三、磁場強度磁場強度H是計算磁場時常用的物理量，也是向量。它與磁感應強度向量的關係為工程上常根據安培環路定律來確定磁場與電流的關係上式左側為磁場強度向量沿閉合回線的線積分；右側是穿過由閉合回線所圍面積的電流的代數和。電流的符號規定為：閉合回線的圍繞方向與電流成右旋系時為正，反之為負。以環形線圈為例，計算線圈內的磁場強度。xI?SHx線圈內為均勻媒質，取磁力線作為閉合回線，且以磁場強度的方向為回線的繞行方向。於是而其中N為線圈的匝數；Hx是半徑為x處的磁場強度。乘積IN是產生磁通的原因，稱為磁動勢，用F表示。單位是安培四、磁導率磁導率μ是表示磁場空間媒質磁性質的物理量，是物質導磁能力的標誌量。前面已導出環形線圈的磁場強度H，可得磁感應強度B為磁導率的單位真空磁導率μ0：實驗測得，真空的磁導率相對磁導率：某種物質的磁導率μ與真空磁導率μ0的比值稱為相對磁導率，用μr表示。上式說明，在同樣電流的情況下，磁場空間某點的磁感應強度與該點媒質的磁導率有關，若媒質的磁導率為μ，則磁感應強度B將是真空中磁感應強度的μr倍。自然界的所有物質可根據磁導率的大小，大體上可分為磁性材料和非磁性材料兩大類。非磁性材料的相對磁導率為常數且接近於1；磁性材料的相對磁導率則很大。§7-2.磁性材料的磁性能磁性材料主要是指由過度元素鐵、鈷、鎳極其合金等材料。它們主要的磁性能如下。一、高磁導率磁性材料的磁導率很大，μr1，可達102~105量級。分子電流和磁疇理論：分子中電子的繞核運動和自轉將形成分子電流，分子電流將產生磁場，每個分子都相當於一個小磁鐵。由於磁性物質分子的相互作用，使分子電流在局部形成有序排列而顯示出磁性，這些社區域稱為磁疇。高磁導率的成因磁性物質沒有外場時，各磁疇是混亂排列的，磁場互相抵消；當在外磁場作用下，磁疇就逐漸轉到與外場一致的方向上，即產生了一個與外場方向一致的磁化磁場，從而磁性物質內的磁感應強度大大增加——物質被強烈的磁化了。磁性物質被廣泛地應用於電工設備中，電動機、電磁鐵、變壓器等設備中線圈中都含有的鐵心。就是利用其磁導率大的特性，使得在較小的電流情況下得到盡可能大的磁感應強度和磁通。非磁性材料沒有磁疇的結構，所以不具有磁化特性。磁性物質的磁化示意圖(a)無外場，磁疇排列雜亂無章。(b)在外場作用下，磁疇排列逐漸進入有序化。二、磁飽和性磁性物質因磁化產生的磁場是不會無限制增加的，當外磁場(或激勵磁場的電流)增大到一定程度時，全部磁疇都會轉向與外場方向一致。這時的磁感應強度將達到飽和值。HBB0BBJO磁化曲線HB，μOμBμ與H的關係B0是真空情況下的磁感應強度；BJ是磁化產生的磁感應強度；B是介質中的總磁感應強度。磁性物質的μ不是常數，Φ與H也不存在正比關係。三、磁滯性在鐵心線圈通有交變電流時，鐵心將受到交變磁化。但當H減少為零時，B並未回到零值，出現剩磁Br。BHO12345磁感應強度滯後於磁場強度變化的