第6章 磁路与变压器电路 6.1 磁场的基本物理量与铁磁材料6.2 磁路及磁路定律6.3 自感与互感6.4 变压器的结课件.ppt

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1、第6章磁路与变压器电路6.1磁场的基本物理量与铁磁材料6.2磁路及磁路定律6.3自感与互感6.4变压器的结构及工作原理6.5变压器的工作特性6.6其它变压器6.1磁场的基本物理量与铁磁材料6.1.1磁场的基本知识我国是世界上最早发现并且应用磁现象的国家之一，早在战国时期人们就已经发现了磁铁矿石能够吸引铁片的现象。我们把具有吸引铁、镍、钴等物质的性质叫做磁性，又把具有磁性的物体称为磁体。通过研究发现，磁体之间的相互作用力是通过磁体周围产生的磁场进行的，磁场不仅对处于其中的别的磁体或载流导体有力的作用，同时磁场本身也具有能量，称之为磁场能。我们将小磁针放在磁场中任意一个位置让它

2、可以自由转动时，它总是因为疏导磁力作用转动到一定的方向上而静止，这说明磁场在每一点都有确定的方向。因此，我们规定小磁针停止转动后，它的N极所指的方向就是该点的磁场方向。返回下一页6.1磁场的基本物理量与铁磁材料在研究磁场时，常引用磁力线来形象的描绘磁场的特性，磁力线上各点切线的方向表示该点的磁场方向；而磁力线的疏密程度则表示该点磁场的强弱。磁力线都是连续、闭合的曲线。在试验中我们还发现，除了磁铁能产生磁场外，电流也可以产生磁场。通电直导线磁场的磁力线是以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在和导线垂直的平面上；而通电线圈产生的磁场和条形磁铁一样，也存在两个磁极。电流产生的

3、磁场的方向和电流的关系可以用右手螺旋定则来确定。返回上一页下一页6.1磁场的基本物理量与铁磁材料6.1.2磁场的基本物理量1．磁感应强度磁感应强度是描述磁场内某点磁场强弱的物理量，用字符B表示。试验证明，在磁场中的某一点放一段长为l、电流为I，并与磁场方向垂直的通电导体，如图6-1所示，此时该导体受到的磁场力最大，为(6-1)因此有(6-2)返回上一页下一页6.1磁场的基本物理量与铁磁材料在国际单位制中，磁感应强度B的单位是为特斯拉，简称特(T)。在工程上，还使用高斯(Gs)作为B的单位，两者之间的换算关系为磁感应强度是个矢量，不仅有大小而且有方向，它的方向即为磁场的方向。

4、磁场强度的大小和方向都相同的磁场称为匀强磁场。2．磁通磁通是反映磁场中某个面上磁场情况的物理量，用字符Ф表示。我们把穿过磁场并垂直于某一面积S的磁力线条数称为该面积的磁通，可用下面这个式子表示：(6-3)返回上一页下一页6.1磁场的基本物理量与铁磁材料在匀强磁场中，若磁感应强度的方向与面积S相互垂直，如图6-2(a)所示，则磁通Ф为(6-4)或者(6-5)如果两者不垂直，面积S的法线n的方向与B的方向夹角为θ，如图6-2(b)所示，则磁通为(6-6)或者(6-7)返回上一页下一页6.1磁场的基本物理量与铁磁材料在国际单位制中，磁通Ф的单位是韦伯，简称韦(Wb)。在工程上还使

5、用麦克斯韦(Mx)作为Ф的单位，两者之间的换算关系是由式(6.7)可以看出，磁感应强度在数值上等于与磁场方向相垂直的单位面积通过的磁通，因此磁感应强度又称为磁通密度。那么二者存在如下关系由于磁力线是连续、闭合的曲线，对磁场中的任意一个闭合面来说，穿入这个面的磁力线的根数等于从该闭合面穿出的磁力线的根数，这就是磁通连续性原理。这一原理可表示为(6-8)返回上一页下一页6.1磁场的基本物理量与铁磁材料3．磁导率实验证明，磁场的强弱除了与电流的大小、导体的形状和位置有关外，还和周围空间的介质有关。我们用磁导率来表示介质对磁场的影响。磁导率也叫导磁系数，用字符表示。在国际单位制中，

6、的单位是亨/米(H/m)。不同的介质有不同的磁导率。磁导率大的磁介质导磁性能好，磁导率小的磁介质导磁性能差。由实验可测得真空的磁导率返回上一页下一页6.1磁场的基本物理量与铁磁材料为了方便，我们把其他介质的磁导率采用与的比值来表示，这个比值称为磁介质的相对磁导率，用字符来表示，即(6-9)显然，没有单位，它表示在其他条件相同的情况下，介质中的磁感应强度是真空中的几倍。根据相对磁导率的大小可以把物质分成非磁性物质和铁磁性材料两大类。非磁性物质的相对磁导率近似为1，如铜、铝、木材、橡胶和空气等。而铁磁性材料的相对磁导率可达到几百甚至几千，如铸铁、硅钢和锰锌铁氧体等。表6-1给出

7、了几种常用铁磁材料的相对磁导率。返回上一页下一页6.1磁场的基本物理量与铁磁材料4．磁场强度磁场中磁感应强度的大小不仅与产生磁场的电流有关，还与磁场中的介质有关。而介质得磁导率μ不是常数，计算起来并不方便，因此为了使磁场计算简便，我们常常使用磁场强度来确定电流产生的磁场。此磁场中某点的磁场强度就是该点的磁感应强度B和介质的磁导率μ的比值，用字母H表示，即(6-10)返回上一页下一页6.1磁场的基本物理量与铁磁材料磁场强度也是矢量，其方向与该点磁感应强度的方向相同。在国际单位制中，H的单位是安/米(A/m)。如图6-