5.2 铁磁材料的磁化及磁性材料分类（课件）-《电工技术基础与技能》同步精品课堂（机工版·第3版）

项目5 磁路与电感应用技术 5.2 铁磁材料的磁化及磁性材料分类 《电工技术基础与技能》（机械版•第3版） 同步精品课堂 1 学习目标 知识目标 1.掌握铁磁材料磁化原理和特性曲线的基本内涵。 2.熟知软磁、硬磁材料分类及在电气设备的应用。 能力目标 1.能分析磁化曲线和磁滞回线以解决相关问题。 2.学会根据电器需求选择合适的铁磁材料。 情感目标 1.激发对电磁学知识的探索热情和钻研精神。 2.培养在电气学习中严谨认真、实事求是的态度。 项目5 磁路与电感应用技术 导入情景 01 在生活中哪些地方见过类似电机？ 新知学习 02 一、铁磁材料的磁化原理和磁化特性 铁磁材料的磁化原理 铁磁材料是由原子组成的，原子又是由原子核和核外电子组成。核外电子绕着原子核旋转，电子旋转相当于环形电流在流动，产生的磁场如图5-13a所示。由于铁磁材料中原子产生的磁场是杂乱无章的，互相抵消，所以对外不显磁性。 新知学习 02 一、铁磁材料的磁化原理和磁化特性 铁磁材料的磁化特性 为了测试铁磁材料的磁化特性，采用一个环形铁心磁路，在磁路上绕上线圈N1。 新知学习 02 一、铁磁材料的磁化原理和磁化特性 磁饱和性：在曲线的 ab 段已产生了明显的弯曲，此段曲线通常称为磁化曲线的膝部。当过了曲线的b点，由于小磁畴已基本全部转向，H再增加时B已基本不再增加，这时 B值达到饱和值 B。 新知学习 02 一、铁磁材料的磁化原理和磁化特性 【磁滞特性】在图5-16 所示的磁化曲线中，当增大磁场强度 H，使磁化曲线由0点上升到a点。从a点开始，磁场强度 H逐渐减弱到零，磁化曲线仅由a点回到b点。B。称为剩磁或剩余磁感应强度。 新知学习 02 二、铁磁材料的分类和用途 不同的铁磁材料具有不同的磁滞回线，其剩磁和矫顽力(矫顽力是指为消除B。所加的反方向 日值。铁磁材料的剩磁越大，所需的矫顽力越大)是不同的，因而其特性以及在工程上的用途也不相同。通常根据矫顽力的大小把铁磁材料分成软磁材料和硬磁材料。 新知学习 02 二、铁磁材料的分类和用途 软磁材料 这类材料的剩磁、矫顽力、磁滞损耗都较小.磁滞回线狭长，称为软磁材料。常用的软磁材料有铸钢、铸铁、硅钢片坡莫合金、铁氧体等。硅钢片是制造变压器、交流电动机、接触器、交流电磁铁等电器设备的铁心材料;铸铁、铸钢一般用来制造电动机的机壳;而铁氧体是用来制造高频磁路的导磁材料。 新知学习 02 二、铁磁材料的分类和用途 硬磁材料 这类磁性材料，它的剩磁、矫顽力、磁滞损耗都较大，磁滞回线较宽，如图 5-17b所示，称为硬磁材料。硬磁材料磁化后，能得到很强的剩磁，而又不易退磁，因此这类材料适用于制造永久磁铁。常用的硬磁材料有钨钢、铝镍合金、钕铁硼合金等。在磁电式仪表、扬声器中的磁钢、永久磁铁等就是用硬磁材料制成的。 新知学习 02 三、硬磁材料的应用 利用永久磁体形成永久磁场 在雷达技术、卫星通信、遥控遥测技术、电子跟踪、电子对抗技术中，需要用到磁控电子管(控管)、磁控行波管、阴极射线管、微波铁氧体隔离器及环行器等。所有这些器件都要用到永磁铁，产生一个恒定磁场，用以控制电子束流的运动，以便实现高频或超高频振荡，微波信号(电流、电压或功率)的放大，接收与显示等。 新知学习 02 三、硬磁材料的应用 利用永久磁体的同极性相斥和异极性相吸 磁力机械是新型硬磁材料出现以后，逐渐发展起来的一个新的应用领域。力机械包括磁力传动器磁力制动器、磁力夹具、磁力打捞器、磁性轴承、磁力泵、磁性阀、磁封门和磁锁等。磁力机械的种类多种多样，但其原理都是利用了磁体同极性相斥(力)、异极性相吸(力)的原理。如力传动器就利用了异性磁极相互吸引的原理，构成密封或真空容器内外的非接触式传动。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 1： 下列关于磁化曲线的说法，正确的是（ ） A. 磁化曲线始终是直线 B. 磁化曲线与磁滞回线是相同的概念 C. 磁化曲线反映了磁感应强度 B 与磁场强度 H 的关系 D. 磁化曲线只适用于硬磁材料 答案：C 解析：磁化曲线是描述磁感应强度 B 随磁场强度 H 变化的曲线，在磁化初始阶段呈线性，之后会出现弯曲和磁饱和，不是始终直线。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 2： 硬磁材料的磁滞回线（ ） A. 狭长 B. 较宽 C. 与软磁材料相同 D. 不存在 答案：B 解析：课堂上对比过软磁和硬磁材料的磁滞回线，硬磁材料剩磁、矫顽力和磁滞损耗大，其磁滞回线较宽；软磁材料磁滞回线狭长。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 3： 硅钢片在变压器中的主要作用是（ ） A. 导电 B. 绝缘 C. 导磁并减少能量损耗 D. 支撑绕组 答案：C 解析：硅钢片是软磁材料，在变压器中利用其导磁性能，使磁场集中在铁心中，并且其磁滞损耗小，能减少能量在铁心处的损耗，它不是用于导电、绝缘或主要起支撑绕组作用。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 4： 磁滞损耗对电动机和变压器的影响主要是（ ） A. 提高效率 B. 使设备体积变小 C. 引起铁心发热 D. 增强磁场强度 答案：C 解析：在讲解磁滞特性时提到，磁滞损耗会使铁磁材料内部分子振动加剧、温度升高，导致铁心发热，这对电动机和变压器的运行不利，会降低效率、可能影响设备寿命等，而不是提高效率、使体积变小或增强磁场强度。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 5： 要使磁路中的磁通最大，磁路应（ ） A. 有较大缝隙 B. 由非导磁材料构成 C. 是闭合的 D. 有较小的线圈匝数 答案：C 解析：根据磁路知识，闭合的磁路磁阻最小，能使磁通最大。有较大缝隙会增大磁阻、减少磁通；非导磁材料不能有效引导磁通；磁通大小与线圈匝数和电流等有关，但仅说较小匝数不准确。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 6： 下列哪种现象不是铁磁材料磁化后的表现（ ） A. 能吸起铁屑 B. 产生剩磁 C. 电阻增大 D. 磁场增强 答案：C 解析：铁磁材料磁化后会产生磁场增强、能吸起铁屑、可能有剩磁等现象。而电阻与材料的导电性能有关，磁化过程一般不会直接使铁磁材料电阻增大。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 7： 在继电器的磁路中，衔铁和铁心间留有缝隙的原因是（ ） A. 与直流电动机原理相同，便于转动 B. 为了控制磁通大小，实现通断功能 C. 防止衔铁被磁化 D. 减少磁滞损耗 答案：B 解析：继电器中衔铁与铁心间缝隙是为了通过改变缝隙大小等方式控制磁通，从而实现电路的通断控制等功能。与直流电动机转动原理不同；衔铁在工作中会被磁化，但缝隙不是为防止磁化；缝隙会在一定程度上影响磁滞损耗，但不是留缝隙的主要原因。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 8： 对于软磁材料，其矫顽力（ ） A. 较大 B. 较小 C. 与硬磁材料相同 D. 不确定 答案：B 解析：软磁材料的特点之一就是剩磁、矫顽力和磁滞损耗都较小，这与硬磁材料形成对比。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 9： 铁氧体通常用于（ ） A. 低频磁路 B. 高频磁路 C. 直流电路 D. 所有电路 答案：B 解析：在介绍软磁材料时提到铁氧体是用于制造高频磁路的导磁材料，因为其在高频下具有较好的磁性能，而不是用于低频磁路、直流电路或所有电路。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 10： 永磁电动机的优点不包括（ ） A. 省电 B. 质量轻 C. 不需要磁场 D. 效率高 答案：C 解析：永磁电动机在电动机内由永磁材料形成磁场，其优点有省铜、省电、质量轻、体积小、效率高等。 在本次课程中，我们深入探究了磁路与电感应用技术领域的关键知识。从铁磁材料切入，明晰其磁化原理，原子磁畴在外磁场下有序排列成就磁化过程，其磁化特性曲线直观展现高导磁、磁饱和及磁滞等性质，磁滞损耗的揭示让我们理解了电气设备铁心发热的根源。软磁与硬磁材料依据矫顽力区分，各自在变压器、永久磁铁等设备中发挥独特作用，为电器制造提供选材依据。磁路部分，知晓其由导磁材料构成闭合路径，不同电器如变压器、电动机等磁路结构差异，关乎磁通大小与设备性能。借助实验、实例与理论推导，全面掌握这些知识，提升了对电磁学的认知深度，为后续学习工厂电气控制设备筑牢根基，激发了探索电气领域的热情与潜力，在知识与思维层面实现了显著成长。 课堂小结 04 课堂小结 04 作业布置 05 简述铁磁材料磁化原理，并用图示辅助说明。 对比软磁和硬磁材料特性，各列举三个应用实例。 感谢观看 $$