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第三章 磁路与变压器
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目录
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磁性材料的磁性能
磁场的基本概念
磁路及其基本定律
交流铁心线圈电路
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变压器
电磁铁
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本章要求
2. 了解变压器的基本结构、工作原理、运 F = NI
磁通由磁通势产生，磁通势的单位是安[培]。
式中：N 线圈匝数； lx=2x是半径为x的圆周长； Hx 半径x处的磁场强度； NI 为线圈匝数与电流的乘积。
故得：
S
x

Hx
I
N匝
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（5）磁势
通电绕组中的电流与绕组匝数的乘积称为磁势，用于表示产生磁通的原动力。就象电路中产生电流大小与电流电动势有关一样，通电绕组产生磁通的大小同样与磁势有关。
磁势的符号用NI表示。也可用符号F表示磁势，但有时为了避免与电磁力符号F混淆，特采用NI表示磁势。磁势的单位是安(A)。也可称为安匝(At)。
当导体中流过电流时，导体周围空间必然有磁效应。如果同一电流几次穿过磁场空间，将使磁场的磁势大为增加，所以，同样大小的电流通过直导线与通过绕组相比，直导线产生的磁场要比绕组产生的磁场微弱得多。
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例：环形线圈如图，其中媒质是均匀的，磁导率为，试计算线圈内部各点的磁感应强度。
解：半径为x处各点的磁场强度为
故相应点磁感应强度为
S
x

Hx
I
N匝
由上例可见,磁场内某点的磁场强度 H 只与电流大小、线圈匝数、以及该点的几何位置有关，与磁场媒质的磁性() 无关；而磁感应强度 B 与磁场媒质的磁性有关。
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物质的磁性
1. 非磁性物质
非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎不受外磁场的影响而互相抵消，不具有磁化特性。
非磁性材料的磁导率都是常数，有：
所以磁通 与产生此磁通的电流 I 成正比，呈线性关系。
当磁场媒质是非磁性材料时，有：
即 B与 H 成正比，呈线性关系。
由于
O
H
B
   0  r  1
B =  0 H
( )
( I )
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2. 磁性物质
磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在的一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，显示磁性，称这些小区域为磁畴。
在外磁场作用下，磁畴方向发生变化，使之与外磁场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁化。即磁性物质能被磁化。
外
磁
场
在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴排列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。
磁
畴
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磁性材料的磁性能
1 高导磁性
磁性材料的磁导率通常都很高，即 r 1 (如坡莫合金，其 r 可达 2105 ) 。
磁性材料能被强烈的磁化，具有很高的导磁性能。
磁性材料主要指铁、镍、钴及其合金等。
磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。
磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中，如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度。
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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的增强。
2 磁饱和性
BJ 磁场内磁性物质的磁化磁场
的磁感应强度曲线；
B0 磁场内不存在磁性物质时的
磁感应强度直线；
B BJ曲线和B0直线的纵坐标相
加即磁场的 B-H 磁化曲线。
O
H
B
B0
BJ
B
•
a
•
b
磁化曲线
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的增强。当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。如图。
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B-H 磁化曲线的特征：
Oa段：B 与H几乎成正比地增加；
ab段： B 的增加缓慢下来；
b点以后：B增加很少，达到饱和。
O
H
B
B0
BJ
B
•
a
•
b
有磁性物质存在时，B 与 H不成
正比，磁性物质的磁导率不是常数，随H而变。
有磁性物质存在时，与 I 不成
正比。
磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极为重要，其为非线性曲线，实际中通过实验得出。
O
H
B,
B

磁化曲线
B和与H的关系
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3 磁滞性
磁性材料在交变磁场中反复磁化，其B-H关系曲线是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线。
磁滞性：磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于