《电工学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第六章 磁路与铁心线圈电路

第六章磁路与铁心线圈电路 WX X WXH 在很多电工设备（像电机、变压器、电磁铁、大感电工 测量仪表以及其他各种铁磁元件)中，不仅有电路的问题， 同时还有磁路的问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理 论，才能对各种电工设备作全面的分析。 磁路问题与磁场和磁介质有关，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。 2025年1月11日星 期六

WXH WXH WXH 2025年1月11日星 期六 1 第六章 磁路与铁心线圈电路 在很多电工设备（像电机、变压器、电磁铁、大感电工 测量仪表以及其他各种铁磁元件）中，不仅有电路的问题， 同时还有磁路的问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理 论，才能对各种电工设备作全面的分析。 磁路问题与磁场和磁介质有关，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

.兹路及其分析方法 X出 6.1.1磁场的基本物理量 6.1.2磁性材料的磁性能 6.13磁路的分析方法 2025年1月11日星 期六

WXH WXH WXH 2025年1月11日星 期六 2 6.1.磁路及其分析方法 6.1.2 磁性材料的磁性能 6.1.3 磁路的分析方法 6.1.1 磁场的基本物理量

6.1.1磁场的基本物理量 WXH WXH 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 磁场 电流（或运动电荷） B=- ma☒ 单位为特斯拉(T) 2025年1月11日星 期六

WXH WXH WXH 2025年1月11日星 期六 3 6.1.1 磁场的基本物理量 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) 磁场 电流(或运动电荷) I l F B   max 单位为特斯拉(T) 1、磁感应强度

磁通 WX田 WXH 磁感应强度B在面积S上的通量积分称为磁通 Φ=∫Bδ S 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 Φ=BS或 B= S 故又可称磁感应强度的数值为磁通密度。 2025年1月11日星 期六

WXH WXH WXH 2025年1月11日星 期六 4 2、磁通    S B dS   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  BS 或 S B   故又可称磁感应强度的数值为磁通密度。 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。 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),两者关系为 1Wb 108 Mx dΦ 根据电磁感应公式 e=-N dt 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)。 2025年1月11日星 期六

WXH WXH WXH 2025年1月11日星 期六 5 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)，两者关系为 Wb Mx 8 1  10 根据电磁感应公式 磁通的单位为伏·秒 (V·s)，由此，磁感应强度的单 位也可表示为韦伯每平方米 (Wb/m2)。 dt d e N    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

磁场强度 WX WXH 磁场强度H是计算磁场时常用的物理量，它也是矢 量。它与磁感应强度矢量的关系为 H=B/u 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。 电流的正负规定为：闭合回线的围绕方向与电流成有 螺旋定则时为正，反之为负。 2025年1月11日星 期六

WXH WXH WXH 2025年1月11日星 期六 6 3 、 磁场强度 磁场强度 H 是计算磁场时常用的物理量，它也是矢 量。它与磁感应强度矢量的关系为 H B/    工程上常根据安培环路定律来确定磁场与电流的关系 H dl I l       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。 电流的正负规定为：闭合回线的围绕方向与电流成右 螺旋定则时为正，反之为负

以环形线圈为例，计算线圈内的磁场强度。 WXH WXH 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 H.dl H ly =2mx.Hx 而∑I=N IN IN 2元x 其中N为线圈的匝数；Hx是半径为x处的磁场强度 乘积IN是产生磁通的原因，称为磁动势，用F表示。 N 单位是安培 2025年1月11日星 期六

WXH WXH WXH 2025年1月11日星 期六 7 x I  S Hx 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 x x x l H dl  H l  xH  2   而  I  IN x x l IN x IN  H   2 F  IN 单位是安培

磁导率 WX X 磁导率μ是表示磁场空间媒质磁性质的物理量，也就是用 来衡量物质导磁能力的物理量。它与磁场强度的乘积就等 于磁感应强度，即 B uH IN 前面已导出环形线圈的磁场强度H= N 可得磁感应强度B为 Bx=HHx=W 磁场内某一点的磁场强度H只与电流大小、线圈匝数 以及该点的几何位置有关，而与磁场媒质的磁性无关， 也就是说在一定电流值下，同一点的磁场强度不因磁场 媒质的不同而有异。但磁感应强度是磁场媒质的磁性有 关的。 ★ 2025年1月11日星 期六

WXH WXH WXH 2025年1月11日星 期六 8 4、 磁导率 磁导率μ是表示磁场空间 媒质 磁性质的物理量，也就是用 来衡量物质导磁能力的物理量。它与磁场强度的乘积就等 于磁感应强度，即 前面已导出环形线圈的磁场强度 x x x l IN B  H   B  H 磁场内某一点的磁场强度H只与电流大小、线圈匝数 以及该点的几何位置有关，而与磁场媒质的磁性无关， 也就是说在一定电流值下，同一点的磁场强度不因磁场 媒质的不同而有异。但磁感应强度是磁场媒质的磁性有 关的。 x x l IN H  可得磁感应强度 B 为

磁导率的单位 WX WXH WXH μu的单位 B的单位 韦/米2伏.秒欧.秒亨 H的单位 安/米 安米米米 真空磁导率：实验测得，真空的磁导率 4o=4元×107H/m 相对磁导率：某种物质的磁导率u与真空磁导率0的比值称为 相对磁导率，用μ表示。 uH B 4oH广B。 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，则磁感 应强度B将是真空中磁感应强度的μ倍。 2025年1月11日星 期六

WXH WXH WXH 2025年1月11日星 期六 9 磁导率的单位 米 亨 米 欧 秒 安 米 伏 秒 安 米 韦 米 的单位 的单位 的单位         / / 2 H B  真空磁导率μ0：实验测得，真空的磁导率 4 10 H / m 7  0    0 0 B 0 B H H r         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

WX田 WXH WXH 自然界的所有物质可根据磁导率的大小，大体上 可分为磁性材料和非磁性材料两大类。 非磁性材料的相对磁导率为常数且接近于1； 磁性材料的相对磁导率则很大。 下面我们就来讨论什么是磁性材料、什么是 非磁性材料。 2025年1月11日星 期六

WXH WXH WXH 2025年1月11日星 期六 10 自然界的所有物质可根据磁导率的大小，大体上 可分为磁性材料和非磁性材料两大类。 •非磁性材料的相对磁导率为常数且接近于1； •磁性材料的相对磁导率则很大。 下面我们就来讨论什么是磁性材料、什么是 非磁性材料