磁路与磁路的欧姆定律素材

第四章磁场与电磁感应§4-8磁路欧姆定律一、铁磁材料1、磁化：使原来没有磁性的物质具有磁性的过程。2、铁磁材料：磁化后，外部磁场消失，依然能保持其磁化的状态而具有磁性的物质。（只有铁磁材料才能被磁化）3、铁磁材料的磁化过程：先让学生观看动画.解释：铁磁物质可以看做是由许多被称为磁畴的小磁体所组成的。无外磁场作用时，磁畴排列杂乱无章，磁性互相抵消，对外不显磁性；在外磁场作用下，磁畴就会沿着外磁场方向变成整齐有序的排列，所以整体就有了磁性。4、铁磁材料分类：①硬磁材料：不易磁化，不易退磁。②软磁材料：易磁化，易退磁。③矩磁材料：很易磁化，很难退磁。知识回顾1、什么是电路？2、电路欧姆定律、电阻定律?3、磁感应强度的公式？电流流通的路径二、磁路1、概念：磁通所通过的路径称为磁路。2、磁路组成：线圈、铁芯物质做成的芯子。演示有分支磁路无分支磁路磁动势Fm三、磁路的欧姆定律说明：与电路类似，磁路也有欧姆定律平均长l线圈N匝IN磁通Φ磁导率μ截面积S磁阻Rm电压U电阻R电流I磁通ф=BSmmRFNIFmSlRm通过线圈的电流I和线圈匝数N的乘积磁阻就是磁通通过磁路时受到的阻碍作用RUI电路的欧姆定律磁动势磁阻磁通ф=BS例题：铸钢圆环上绕有线圈800匝，通有2A电流，环平均周长为0.5m，截面积3.25×10-4m2,求线圈磁动势、磁阻和磁通。（硅钢片的磁导率为7500H/m)mmRFNIFmSlRm几点说明：1.磁阻Rm的大小取决于磁路的尺寸和材料的磁导率。SlRm2.很大，但不是常数，因此也不是常数。所以磁路欧姆定律不能用来进行定量计算，只用做定性分析。mR3.磁路和电路有相似之处，但却有本质的区别。四、磁路与电路的区别和联系电阻电阻R=R=ρρ(L/S)(L/S)磁磁阻阻RRmm=L/=L/μμss电阻率电阻率ρρ磁导率磁导率μμ电动势电动势EE磁动磁动势势EEmm=N=NⅠⅠ电路欧姆定律：电路欧姆定律：ⅠⅠ==E/RE/R磁路欧姆定律：磁路欧姆定律：ФФ==EEmm//RRmm电流电流ⅠⅠ磁通磁通фф电路磁路电阻电阻R=R=ρρ(L/S)(L/S)磁磁阻阻RRmm=L/=L/μμss电阻率电阻率ρρ磁导率磁导率μμ电动势电动势EE磁动磁动势势EEmm=N=NⅠⅠ电路欧姆定律：电路欧姆定律：ⅠⅠ==E/RE/R磁路欧姆定律：磁路欧姆定律：ФФ==EEmm//RRmm电流电流ⅠⅠ磁通磁通фф电路磁路FmFm第二节五、电磁铁1、电磁铁构造铁心铁心线圈线圈衔铁衔铁2.工作原理：通电的铁心线圈对衔铁会产生吸力请看通电演示3.吸力电磁铁应用？4.电磁铁的分类直流电磁铁交流电磁铁线圈中通入直流电iN～线圈中通入交流电直流电磁铁交流电磁铁空气间隙对励磁电流的影响励磁电流不变，与空气间隙无关励磁电流随空气间隙的增大而增大磁滞损耗和涡流损耗无有吸力不变脉动变化铁心结构整块铸钢或工业纯铁组成由多层彼此绝缘的硅钢片叠成注意：即使是额定电压相同的交、直流电磁铁，也决不能互换使用电磁铁的特点1.励磁电流是由励磁线圈的外加电压U和线圈电阻R决定的RUI2.无磁滞和涡流损耗，铁心可以使用整块的铸钢、软铁。电流是恒定的，无感应电动势产生。3.吸合后电磁力比吸合前大得多，但励磁电流不变。（因磁动势NI不变，磁阻Rm↓→B↑，所以吸力F↑）1.电流恒定，无感应电动势产生。2.无磁滞和涡流损耗，可使用整块铁心3.吸合后，励磁电流不变，F↑↑铁心线圈衔铁直流电磁铁通电演示衔铁的吸合应是瞬间完成通电演示铁心线圈衔铁返回以下备用4-8交流电磁铁铁心线圈衔铁交流电磁铁也是一种电磁器件，结构形式与直流电磁铁类似。在工业部门应用极为广泛。如冶金工业中用于提放钢材的电磁吊车；夹持工件的电磁工作台；传递动力的电磁离合器；液压传动中的电磁阀；交流接触器及接触器等。#交流电磁铁特点1.吸力是交变的，铁心需加分磁环。2.励磁电流吸合前大，吸合后减小。前后吸力不变3.铁心和衔铁均由硅钢片叠成，为减小铁损。交、直流电磁铁的特点4-8#交流电磁铁特点1.吸力是交变的，铁心需加分磁环。2.励磁电流吸合前大，吸合后减小。前后吸力不变3.铁心和衔铁均由硅钢片叠成，为减小铁损。1.电流恒定，无感应电动势产生。2.无磁滞和涡流损耗，可使用整块铁心3.吸合后，励磁电流不变，F↑↑直流电磁铁特点返回磁路基础知识磁路基础知识磁路基础知识磁路基础知识磁路基础知识磁路基础知识磁路基础知识磁路基础知识磁路欧姆定律磁通所通过的路径称为磁路。磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路与电路的比较电磁铁电磁铁电磁铁电磁铁的实际应用第八章铁心线圈与变压器作者：GSQ第八章铁心线圈与变压器第一节磁路的基本概念和定律第二节直流铁心线圈与直流电磁铁第三节交流铁心线圈与交流电磁铁第四节单相变压器#第八章铁心线圈与变压器本章介绍的基本物理量、基本定律以及磁性材料的磁性能。在此基础上重点讨论铁心线圈电路和变压器。第一节磁路的基本概念和定律电动机、继电器、电磁铁及变压器等电器都是基于电磁耦合的原理工作的，我们已经学过了电路，现在再来研究磁路。一、磁场的基本物理量1.磁通φ2.磁感应强度B3.磁场强度H4.导磁系数μ#8-1一、磁场的基本物理量垂直穿过某一面积S的磁力线的总根数。韦伯wb穿过单位面积的磁力线根数。特斯拉Twb/m2磁场中某点的B与该点的磁导率μ的比值。BSBS或HBHB或1.磁通φ2.磁感应强度B3.磁场强度H4.导磁系数μ0r0描述导磁能力大小的物理量。通常使用相对导磁系数r无量纲真空导磁系数第一节磁路的基本概念和定律安/米，A/m,A/cm#8-1磁动势第一节磁路的基本概念和定律二、磁路的基本定律安培环路定律磁路欧姆定律与电路类似，磁路也有各种定律安培环路定律安培环路定律安培环路定律安培环路定律安培环路定律IHdl沿任一闭合路径，H的线积分等于包围在这闭合路径内各电流的代数和若磁场均匀则有NIHl磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律磁路欧姆定律无分支磁路平均长l线圈N匝IN磁通Φ导磁系数μ截面积S根据SBBHNIHl//得SlNI磁路欧姆定律磁阻Rm基尔霍夫定律#8-1二、磁路的基本定律安培环路定律磁路欧姆定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律有分支磁路I1N1I2N2φ1φ2φ31.磁路的基尔霍夫磁通定律在节点A处Aφ1+φ2-φ3=02.磁路的基尔霍夫磁压降定律任一闭合回路中均有：NIRm或NIHl磁压降的代数和等于磁动势的代数和#8-1INH（I）B（φ）μμabcB铁磁材料B-H，μ-H曲线从曲线上能明显看出，μ不是常数导磁性工程上利用它来使磁通尽量地约束在有限的范围内，提高电磁设备的利用率，一般使用B-H曲线的ab段。磁滞B的变化滞后于H的变化如曲线的oa段o磁饱和当H达到一定程度，B不再随H而增加，此为磁饱和。如曲线的cs段。s若对铁心线圈而言，磁饱和意为当电流I增加到一定程度，φ不再随之增加。关于磁滞祥看请点击#三、磁性材料的磁性能8-18-1几点说明：1.磁阻Rm的大小取决于磁路的尺寸和材料的磁导率。SlRm2.很大，但不是常数，因此也不是常数。所以磁路欧姆定律不能用来进行定量计算，只用做定性分析。通常磁路计算应用磁路基尔霍夫定律。mR3.磁路和电路有相似之处，但却有本质的区别。祥见教材P149#第二节第二节直流铁心线圈与直流电磁铁一、直流铁心线圈（磁路计算略）二、直流电磁铁1.构成铁心铁心线圈线圈衔铁衔铁8-22.工作原理通电的铁心线圈对衔铁会产生吸力请看通电演示3.吸力NIILIWIN21221221磁动势主要降在空气隙上021002102102000SSBHBB）（dSdWFdB021020NSBSBF50200208101047磁动势#电磁铁应用？直流电磁铁的特点8-21.励磁电流是由励磁线圈的外加电压U和线圈电阻R决定的RUI2.无磁滞和涡流损耗，铁心可以使用整块的铸钢、软铁。电流是恒定的，无感应电动势产生。3.吸合后电磁力比吸合前大得多，但励磁电流不变。（因磁动势NI不变，磁阻Rm↓→B↑，所以吸力F↑）1.电流恒定，无感应电动势产生。2.无磁滞和涡流损耗，可使用整块铁心3.吸合后，励磁电流不变，F↑↑#第三节交流铁心线圈与交流电磁铁8-3一、交流铁心线圈的损耗P=△PCU+△Ph+△Pe总损耗铜损涡流损耗铁损磁滞损耗铜损△PCU线圈电阻上的损耗△PCU=I2R磁滞损耗其大小与铁心材料反复磁化后的磁滞回线面积成正比涡流损耗交变磁通穿过铁心时，铁心既导磁又导电，因铁心在交变磁通作用下产生感应电动势，从而在垂直于磁通方向的铁心平面内产生旋涡状的感应电流，叫涡流。涡流在铁心内电阻上产生的损耗称涡流损耗。减小涡流损耗的办法增大涡流通路的电阻即用薄的材料叠成铁心减小磁滞损耗的办法铁心尽量采用软磁材料#8-3二、电压平衡方程式iNφφL交流铁心线圈大部分经铁心闭合线圈中磁通产生ee主磁通少部分经空气闭合产生eL漏磁通eLu线圈电阻上压降为iR根据KVL得：iReeuL或RIEEUL电压平衡方程式tmsindtdNemE#)90sin(tNm)90sin(2tNfmiReeuL)90sin(2tfNemmE#8-3二、电压平衡方程式有效值mmfNfNE44.42/2忽略了漏磁感应电动势和线圈内阻压降后，方程变为：LeiReu或mfNEU44.4mfNU44.4重要结论外加电压不变时，交流铁心线圈的铁心内主磁通最大值几乎是不变的。这是分析变压器和交流电动机时的重要概念。8-3三、交流电磁铁铁心线圈衔铁交流电磁铁也是一种电磁器件，结构形式与直流电磁铁类似。在工业部门应用极为广泛。如冶金工业中用于提放钢材的电磁吊车；夹持工件的电磁工作台；传递动力的电磁离合器；液压传动中的电磁阀；交流接触器及接触器等。铁心中的磁通是交变的，空气隙处的磁感应强度为：tBBmsin0吸力502252010sin4104tSBSBfm)2cos1(21tFm50021102SBfdtFTmT#8-3三、交流电磁铁50021102SBfdtFTmT)2cos1(21tFfm瞬时值有效值显然f是交变的，存在过零值。会出现吸合不牢的现象。通常在尾端留一切口，套上铜环（或称磁环），铜环产生的感应电流阻碍φ的变化，致使穿过铜环的φ与其它φ存在一相位差，结果产生两个相位不同的电磁吸力，平均后，不再有过零点。见教材P156交流电磁铁特点1.吸力是交变的，铁心需加分磁环。2.励磁电流吸合前大，吸合后减小。前后吸力不变3.铁心和衔铁均由硅钢片叠成，为减小铁损。#交、直流电磁铁的特点8-31.电流恒定，无感应电动势产生。2.无磁滞和涡流损耗，可使用整块铁心3.吸合后，励磁电流不变，F↑↑#交流电磁铁特点1.吸力是交变的，铁心需加分磁环。2.励磁电流吸合前大，吸合后减小。前后吸力不变3.铁心和衔铁均由硅钢片叠成，为减小铁损。直流电磁铁特点8-4一、变压器的用途、构造和分类变压器是基于电磁感应原理而制成的静止的电器设备用途变电压，变电流，变阻抗构造心式和壳式两种心式变压器壳式变压器分类单相，三相，多相；升压，降压；仪用电压、电流互感器；焊接变压器，自藕变压器。#有两个绕组也有两个绕组第四节单相变压器8-4二、变压器的工作原理原边绕组N1名词介绍幅边绕组N2一次绕组N1二次绕组N2一次侧二次侧均指电源侧均指负载侧什么是变压器任载运行？什么是变压器空载运行？u~u~Z2Z2s一次侧接电源二次侧负载开路一次侧接电源二次侧接负载8-4