文档介绍：第九章磁路与铁芯线圈电路
第九章磁路与铁芯线圈电路
§9-1. 磁场的基本物理量
§9-3. 线性磁路的计算.
§9-2. 磁路的基本概念和其基本规律
§9-4. 铁磁物质的磁特性
§ 9-5交流铁心线圈电路
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。
§9-1. 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。
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 I·l 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
N
l
I
l
I
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),两者关系为
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)。
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。
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
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