1、电工与电子技术曹现刚西安科技大学机械工程学院2004.9第五章 磁路与铁芯线圈电路 5-1 磁场的基本物理量 5-2 磁性材料的磁性能 5-3 磁路及其基本定律 5-4 交流铁心线圈电路 5-5 变压器 5-6 电磁铁本章将 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。5-1. 磁场的
2、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。一、 磁感应强度磁感应强度 B 是表示磁场空间某点的磁场强弱和方向的物理量。它是矢量。磁场对电流 (或运动电荷 )有作用，而电流 (或运动电荷 )也将产生磁场。电流 (或运动电荷 ) 电流 (或运动电荷 )磁场磁感应强度 B 的大小及方向：电流强度为 I 长度为 l 的电流元，在磁场中将受到磁力的作用。实验发现，力的大小不仅与电流元 Il 的大小有关，还与其方向有关。当 l 的方向与 B 的方向垂直时电流元受力为最大 F = F max ， 此时规定， 磁场的大小磁场的方向 ，由 三个矢量成右旋系
3、的的关系来定义。B 的单位为特斯拉 (T)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。S NlI lI同理， 三个 矢量也构成右旋系关系。如 洛仑兹力公式所表示二、磁通 磁感应强度 B 在面积 S 上的通量积分称为磁通如果是均匀磁场，即磁场内各点磁感应强度的大小和方向均相同，且与面积 S 垂直，则该面积上的磁通为或故又可称磁感应强度的数值为磁通密度。 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。磁通的 单位 是韦伯 (Wb)， 在工程中常用电磁制单位麦克斯韦 (Mx)， 两者
4、关系为 根据电磁感应公式磁通的单位为伏 秒 (Vs)， 由此， 磁感应强度的单位 也可表示为 韦伯每平方米 (Wb/m2)。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 工程上常根据安培环路定律来确定磁场与电流的关系上 式左侧为磁场强度矢量沿闭合回线的线积分；右侧是穿过由闭合回线所围面积的电流的代数和。电流的符号规定为：闭合回线的围绕方向与电流成右旋系时为正，反之为负。以 环形线圈为例，计算线圈内的磁场强度。xISHx线圈内为均匀媒质，取磁力线作为闭合回线，且以磁场强度的方向为回线的绕行方向。于是而其中 N 为线圈的匝数； Hx 是半径为 x 处的磁场强度 。乘积 I N 是产生磁通的原因，称为 磁动势，用 F 表示。 单位是安培
