3. 1磁路的基本概念(课件）-高二《汽车电工电子基础》同步教学（北京理工大学出版社）

项目三 磁路及变压器 任务3.1磁路的基本概念 任务3. 2变压器 任务3. 3点火线圈 返回 1 任务3. 1磁路的基本概念 活动3.1.1电磁学的基本物理量 1.磁感应强度B 磁感应强度是用来描述磁场内某点磁场强弱和方向的物理量，是一个矢量。它与电流(电流产生磁场)之间的方向关系满足右手螺旋定则，可用通电导体在磁场中某点受到的电磁力与导体中的电流和导体的有效长度的乘积的比值，来表示该点磁场的性质，并称作该点磁感应强度，用B表示。其数学式为 在SI制中，B的单位是特(T);以前也常用电磁制单位高斯(Gs)。 下一页 返回 任务3. 1磁路的基本概念 两者的关系是 如果磁场内各点磁感应强度B的大小相等，方向相同，则称为均匀磁场。在均匀磁场中，B的大小可用通过垂直于磁场方向的单位截面上的磁感线来表示。 由上式可知，一载流导体在磁场中受电磁力作用，电磁力的大小F与磁感应强度B、电流I、垂直于磁场的导体有效长度l成正比。其数学式为 B,F,I三者的方向由左手定则确定。 若a =90°，则 上一页 下一页 返回 任务3. 1磁路的基本概念 2.磁通Φ 磁感应强度B(如果不是均匀磁场，则取B的平均值)与垂直于磁场方向的面积S的乘积称为该面积的磁通Φ ，即 可见，磁感应强度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，故其又称磁通密度。 在SI制中， Φ的单位为韦(Wb);在工程上有时用电磁制单位麦(Mx)。两者的关系是 上一页 下一页 返回 任务3. 1磁路的基本概念 3.磁导率μ 磁导率μ是表示磁场媒质磁性的物理量，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 直导体通电后，在周围产生磁场，在导体附近X点处的磁感应强度B与导体中的电流I,X点所处的空间几何位置及磁介质的磁导率μ有关。其数学式为 上一页 下一页 返回 任务3. 1磁路的基本概念 由式(3 -4)可知，磁场内某一点的磁场强度H只与电流大小以及该点的几何位置有关，而与磁场媒质的磁性(μ)无关。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，但磁感应强度是与磁场媒质的磁性有关的。当线圈内的媒质不同时，则磁导率μ不同，在同样电流下，同一点的磁感应强度的大小就不同，线圈内的磁通也就不同了。 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μ0很接近。 上一页 下一页 返回 任务3. 1磁路的基本概念 任意一种物质磁导率μ和真空的磁导率μ0的比值，称为该物质的相对磁导率μr，即 在SI制中私的单位是亨/米(H/m)。 式(3 -5)表示相对磁导率就是当磁场媒质是某种物质时，某点的磁感应强度B与在同样电流值下在真空中该点的磁感应强度B0之比所得的倍数。 上一页 下一页 返回 任务3. 1磁路的基本概念 4.磁场强度H 磁场强度H是计算磁场时所引用的一个物理量，也是矢量。磁场内某点的磁场强度的大小等于该点磁感应强度除以该点的磁导率，即 式(3一6)是安培环路定律(或称为全电流定律)的数学表示式。它是计算磁路的基本公式。 由式(3 -4)可知，X点的磁场强度Hx为 上一页 下一页 返回 任务3. 1磁路的基本概念 由式(3一7)可知，磁场强度的大小取决于电流的大小、载流导体的形状及μ位置，而与磁介质无关。 活动3. 1. 2铁磁性材料的磁性能 1.磁性材料 磁性材料主要是指铁、镍、钴及其合金，这些磁性材料具有下列磁性能。 (1)高导磁性 磁性材料的磁导率很高，铁磁物质的磁导率比非磁物质的要高很多，如硅钢的相对磁导率可达7 000之多，这就使它们具有被强烈磁化(呈现磁性)的特性。 上一页 下一页 返回 任务3. 1磁路的基本概念 铁磁性材料的磁化曲线可用磁感应强度B随外磁场强度H的变化关系来表征(由实验结果绘成)。图3-1所示为B =f(H)曲线。曲线大致可分为三段:Oa段、ab段和be段。Oa段为高导磁性材料段，B和H几乎成正比例增加，ab段B的增加缓慢下来，be段B增加很小，磁场达到了饱和。正是由于铁磁材料的高导磁性，许多电气设备的线圈都绕制在铁磁性材料上，以便用小的励磁电流(与H有关)产生较大的磁场、磁通。 (2)磁饱和性 图3-1中的ab段，磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限地增强。 上一页 下一页 返回 任务3. 1磁路的基本概念 当外磁场(或励磁电流)增大到一定值时，全部磁畴的磁场方向都转向与外磁场的方向一致，这时磁化磁场的磁感应强度B即达饱和值。 (3)磁滞性 在铁芯线圈中通入交流电，铁芯被交变的磁场反复磁化，在电流变化一次时，磁感应强度B随磁场强度H而变化的关系如图3 -2所示，由图可知，当H已减到零值时，B并未回到零值。这种磁