【新课导入】
磁路和电路往往是相关联的,很多电气设备中不仅有电路的问题,同时还有磁路的问题,因此我们在研究电路的同时还要对磁路以及电路与磁路的关系进行研究.
【新课传授】
一、磁路及基本物理量
1.磁路:磁通通过的闭合路径.
由于铁磁材料是良导磁物质,所以它的磁导率比其他物质的磁导率大得多,能把分散的磁场集中起来,使磁力线绝大部分经过铁芯而形成闭合的磁路.
2.磁场的基本物理量
(1)磁感应强度B 国际单位为特斯拉,简称特(T)
磁感应强度B是表示空间某点磁场强弱和方向的物理量,其大小可用通过垂直于磁场方向的单位面积内磁力线的数目来表示.由电流产生的磁场方向可用右手螺旋法则确定.
(2)磁通Φ 国际单位为韦伯(Wb)
磁感应强度B与垂直于磁力线方向的面积S的乘积称为穿过该面的磁通Φ,即Φ=BS.磁通Φ又表示穿过某一截面S的磁力线根数,磁感应强度B在数值上可以看成与磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度.
(3)磁场强度H 国际单位是安培/米( A/m).
磁场强度沿任一闭合路径l的线积分等于此闭合路径所包围的电流的代数和.磁场强度 H的它的方向与磁感应强度B的方向相同.
(4)磁导率μ 国际单位为亨/米(H/m).
磁导率μ是用来表示物质导磁性能的物理量,某介质的磁导率是指该介质中磁感应强度和磁场强度的比值,即μ=B/H.
自然界的物质,就导磁性能而言,可分为铁磁物质和非铁磁物质两大类.非铁磁物质和空气的磁导率与真空磁导率很接近,H/m.
3.磁性材料与磁滞回线
(1)磁性材料的分类
物质按其导磁性能大体上分为磁性材料和非磁性材料两大类.磁性材料主要是指铁、镍、钴及其合金而言,其具有高导磁性、磁饱和性和磁滞性的特点,按磁化特性的不同,铁磁性材料可以分成三种类型.
1)软磁材料.具有较小的矫顽力,磁滞回线较窄.一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心.常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金及铁氧体等.铁氧体在电子技术中应用也很广泛,可做计算机的磁心,磁鼓以及录音机的磁带、磁头.
2)硬磁性材料——永磁材料.具有较大的矫顽力,磁滞回线较宽.一般用来制造永久磁铁.常用的有碳钢、钴钢及铁镍铝钴合金等.
3)矩磁材料.具有较小的矫顽力和较大的剩磁,磁滞回线接近矩形,稳定性也良好.在计算机和控制系统中可用作记忆元件、开关元件和逻辑元件.常用的有镁锰铁氧体及1J51型铁镍合金.
(2)磁滞回线
当铁芯线圈中通有大小和方向变化的
电流时,铁芯就产生交变磁化,磁感应强
度B随磁场强度H变化的关系如图所示.
Oc段B随H增加而增加,当磁化曲线达到
c时,减小电流使H由Hm逐渐减小,B将
沿另一条位置较高的曲线b下降.当H=0时,
仍有B=Br,Br为剩余磁感应强度,简称剩磁.
欲使B=0,需通有反向电流加反向磁场-Hc,
Hc称为矫顽力.当达到-Hm时,磁性材料达到
反向磁饱和.然后令H反向减小,曲线回升;
到H=0时相应有-Br,为反向剩磁.再使H从
零正向增加到Hm,即又正向磁化到饱和,便
得到一条闭合的对称于坐标原点的回线,这
就是磁滞回线.
二、交流铁芯线圈与电磁铁
1.交流铁芯线圈
铁芯线圈可以通入直流电来励磁(如电磁铁),产生的磁通是恒定的,在线圈和铁芯中不会感应出电动势来,在一定的电压下,线圈中的电流和线圈的电阻有关.
设电压、电流和磁通及感应电动势的参考方向如左图所示,由基尔霍夫电压定律有:

上一页下一页