1、第 1章 电磁学的基本知识与基本定律电机是实现电能与机械能转换的装置，这种转换是通过电磁场来完成的，只有深入分析电机内部的电磁过程，才能了解电机的各种特性。电磁场的抽象性，增加了该课程的难度。第 1章 预备知识-电磁学的基本知识与基本定律本章内容 :电磁学的基本知识与基本定律；常用磁性材料（铁磁材料与永磁材料）及其特性。1.1 电路的基本定律 基尔霍夫电流定律 (KCL)：在电路节点上 基尔霍夫电压定律（ KVL）：在闭合回路中1.2 磁场的基本知识通电导体周围会产生磁场，磁场是一个矢量。用磁通密度（简称磁密）或磁感应强度 )B 描述磁场的强弱。图 1.1 磁力线与电流之间的右螺旋关系磁力线方
2、向： NSB的单位为 T，特 斯拉 为形象描绘磁场的空间分布情况，通常使用磁感应线 磁力线。磁感应强度 B的方向和大小 B的方向 ： 用带有方向的闭合曲线表示磁力线，曲线上任意点 的切线方向表示 B的方向 。B的大小： 垂直于 B的单位面积的磁感应线数目 。 电流 与所产生的 磁场 方向用右手螺旋法则确定。磁感应强度 B表示了单位面积上的磁通，故又被称为磁通密度。磁通量 (1-1)对于 均匀磁场 ，若 B与 S垂直，则上式变为 磁感应强度的通量。即穿过某一截面积 S的 磁力线总量。单位为： Wb，韦 伯 若 B与 S不垂直， S的法线与 B的夹角为 ， 则上式变为 磁场强度 H (1-2)指介
3、质中某点的磁感应强度 B与介质 磁导率 之比。载流导体会在周围介质中产生磁场形成磁路，同样大小的电流在周围介质中所产生的磁感应强度 B的大小会因为介质的磁导率不同而有很大的不同！在磁路计算中，为了计算上的方便，还引入 磁场强度 H这一辅助物理量。它表示在磁场中，若充满不同的介质， 不同质点处的 H是相同的 ， 与介质无关 ；但 B会因为介质的不同而不同 。H的单位 ：安 /米 (A/m)； 磁导率的单位 : 亨 /米 (H/m)真空的磁导率为一常数铁磁材料的磁导率 不是常数， 一般为铸钢材料的相对磁导率为矽钢材料的相对磁导率为记住：在同样大小的电流下，铁心线圈的磁通比空心线圈的磁通大得多， 这
4、就是电机和变压器通常都用铁磁材料来制造的原因。磁动势 ： 磁链 ：在电路中，电流 I是由电动势 E产生的；在磁路中，磁通 是由磁动势 F产生的。流过线圈电流 i与线圈匝数 N的乘积。磁阻 ： 和电路中的电阻一样，磁路中也定义磁阻 Rm，它对磁通起阻碍作用其中 l为磁路平均长度， s为磁路截面积磁路的欧姆定律 ： 表示 N匝线圈所匝链的总磁通(单位： Wb韦伯 )。电生磁， 磁生电1.3 基本电磁定律 电生磁的基本定律 安培环路定律 磁生电的基本定律 法拉第电磁感应定律 电磁力定律 磁路的欧姆定律1.3.1 电生磁 的基本定律 安培环路定律 (1-3)若闭合磁力线上 H 处处相等 ,则上式变为
5、: 安培环路定律也称全电流定律。是表示电流与所产生的磁场之间关系的定律。 设空间有多根载流导体，流过的电流分别为：则沿任何闭合路径 l对磁场强度 H的线积分，等于该闭合回路所包围的电流的代数和。电流的正负由右手螺旋定则确定。对于例图有：把磁路分成若干段，几何形状相同的为一段。如此， H沿整个磁路的线积分就等于每段磁路磁场强度与磁路长度乘积之和，即：1.3.1 电生磁 的基本定律 安培环路定律 称为第 k段磁路的 磁压降 ， F=NI为作用在整个磁路上的磁动势 (磁动势的单位：安匝 )。对于无分支磁路，由于 各段磁路的磁通是相等的 ，则全电流定理可以写成：注意： 在铁磁材料构成的磁路中，由于 磁
6、路有饱和非线性现象 ，Rm不为恒值。故磁路欧姆定律常用作定性分析，不用于定量计算。1.3.2 磁生电 的基本定律 法拉第电磁感应定律(1-4)图 1.2 磁通与其感应电势的正方向假定电动机惯例设定的参考方向变压器电势：能在线圈中产生感应电动势只有两种情况：一、绕组和磁场无相对位置运动，与绕组相交链的磁链 发生变化 而在绕组中产生感应电动势 变压器电动势 ；二、绕组和磁场间有相对位置运动，绕组中的导线切割磁场而产生感应电动势 切割电动势 。大小与磁链的变化率成正比，方向由楞次定律确定：楞次定律楞次定律 ： 闭合线圈中感应电流的方向总是使得它自己所产生的磁场反抗原来磁通量 的变化。参考正方向：一般先选定 的 参考参考 方向，再用右手螺旋定则确定 e的 参考参考 方向。分析分析 ： 当 d /dt0时 ,e产生的 应该与 原来的 方向相反（指向下），对应的感应电流由 X流向 A，对应 e与参考方向相反，为负；当 d/dt0时 ,e产生的 应该与 原来的 方向相同（指向上）， ，所以 e和 d/dt总是有相反的符号。
