電機的基本概念和基本定律電機應用技術JMIJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律1．基本概念(1)磁感應強度(或磁通密度)B磁感應強度B是表示磁場空間某點的磁場強弱和方向的物理量。它是矢量。磁場對電流(或運動電荷)有作用，而電流(或運動電荷)也將產生磁場。電流(或運動電荷)電流(或運動電荷)磁場JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律(2)磁感應通量(或磁通)

或在國際單位制中，的單位符號是，單位名稱為韋[伯]；的單位名稱是特[斯拉]，單位符號是，

。如果是均勻磁場，即磁場內各點磁感應強度的大小和方向均相同，且與面積S

垂直，則該面積上的磁通為JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律長直載流導線的磁場兩平行長直載流導線的磁場載流螺線管的磁場JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律IIIJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律無頭無尾閉合曲線磁力線的特征與電流套連與電流成右手螺旋關系JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律單位是計算磁場時常用的物理量，也是矢量。它與磁感應強度矢量的關系為工程上常根據安培環路定律來確定磁場與電流的關系(3)磁場強度

JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律磁導率μ是表示磁場空間媒質

磁性質的物理量，是物質導磁能力的標志量。前面已導出環形線圈的磁場強度H

，可得磁感應強度B為磁導率的單位真空磁導率μ0：實驗測得，真空的磁導率(4)磁導率和磁化曲線JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律在同樣電流的情況下，磁場空間某點的磁感應強度與該點媒質的磁導率有關，若媒質的磁導率為μ，則磁感應強度B

將是真空中磁感應強度的μr=μ/μ0倍。自然界的所有物質可根據磁導率的大小，大體上可分為磁性材料和非磁性材料兩大類。非磁性材料的相對磁導率為常數且接近于1；磁性材料的相對磁導率則很大。JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律鐵磁材料的磁化特性（B－H曲線/磁化曲線）0BHB=μ0H非鐵磁材料的磁化特性：B=μ0H起始磁化曲線:B=f(H)oa為起始段

ab為線性段

bc為飽和段

B=f(H)abcd膝點μFe=f(H)

:

隨H的變化而變化JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律在鐵心線圈通有交變電流時，鐵心將受到交變磁化。但當H減少為零時，B并未回到零值，出現剩磁Br。BHO12345磁感應強度滯后于磁場強度變化的性質稱為磁滯性。如圖為磁性物質的滯回曲線。要使剩磁消失，通常需進行反向磁化。將B=0時的H

值稱為矯頑磁力

Hc，（見圖中3和6所對應的點。）6JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律根據滯回曲線和磁化曲線的不同，大致分成三類：(1)軟磁材料其矯頑磁力較小，磁滯回線較窄。(鐵心)(2)永磁材料其矯頑磁力較大，磁滯回線較寬。(磁鐵)(3)矩磁材料其剩磁大而矯頑磁力小，磁滯回線為矩形。(記憶元件)HBHBHBJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律(5)磁通勢

(6)磁阻在磁路中，磁路的磁場強度與磁路的長度的乘積，表示，其單位名稱為安[培]，叫做磁通勢，用符號單位符號是當磁場不飽和時，可認為磁阻為近似常數。JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律上式與電路中的歐姆定律在形式上相似，與磁路對照如下：磁路電路磁動勢F磁通Φ磁感應強度B磁阻R=l/S電動勢E電流I電流密度J電阻R=l/γSNI

+–EIRJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律注意：盡管磁路和電路在物理量和基本定律上有一一對應的關系，但是，磁路和電路仍有本質的區別：1）電路中可以有電動勢而無電流，磁路中有磁動勢必有磁通2）電路中有電流就有功率損耗，而在恒磁通下，磁路中無損耗3）電流只在導體中流過，而磁路中除了主磁通外還必須考慮到漏磁通的影響4）電路中電阻率在一定溫度下恒定不變，而由于鐵磁材料構成的磁路中，磁導率是隨著磁密而變化的，所以磁導率不是一個常數。JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律1、下列關于磁感應強度大小的說法中正確的是（）A．通電導線受磁場力大的地方磁感應強度一定大B．通電導線在磁感應強度大的地方受力一定大C．放在勻強磁場中各處的通電導線，受力大小和方向處處相同D．磁感應強度的大小和方向跟放在磁場中的通電導線受力的大小和方向無關2、下列說法中錯誤的是（）A．磁場中某處的磁感應強度大小，就是通以電流I、長為L的一小段導線放在該處時所受磁場力F與I、L的乘積的比值B．一小段通電導線放在某處不受磁場力作用，則該處一定沒有磁場C．一小段通電導線放在磁場中A處時受磁場力比放在B處大，則A處磁感應強度比B處的磁感應強度大D．因為B=F/IL，所以某處磁感應強度的大小與放在該處的通電小段導線IL乘積成反比DABCDJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律3：如圖11－4所示．在垂直于條形磁鐵的軸線的同一平面內，有兩個圓形線圈A和B．穿過這兩個線圈的磁通量的大小的關系是[]A．ψA

＞ψBB．ψA=ψBC．ψA＜ψBD．條件不足，無法判斷

A4:如圖所示，通直流電的螺線管內有點a，管外有b，c兩點，則關于a，b，c三點磁感應強度大小的說法正確的是[

]A．因b點離磁極最近，磁性最強，其排列應該是Bb＞Bc＞BaB．a，b，c三點同在一條磁感線上，所以Bb=Bc=BaC．a點在螺線管內部，磁感線最密，其排列應是Ba＞Bb＞BcD．因通電方向不明，無法判斷各點磁感應強度大小CJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律1.安培環路定律沿空間任意條閉合回路，磁場強度H的線積分等于該閉合回路所包圍的電流的代數和。i3l

H

dl

i2

i1

注：若i與l符合右手螺旋關系，取正號，否則取負號。其中大拇指所指為i的方向，四指為l方向。其中

H：磁場強度，安/米(A/m)

JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律其中F=Ni：磁路的磁動勢

HFelFe：鐵心上的磁壓降

Hδδ：氣隙上的磁壓降注：i與l符合右手螺旋關系,電機學中習慣大拇指所指為l的方向，四指為多匝線圈中i方向。

當氣隙長度δ遠遠小于兩側的鐵心截面的邊長時，鐵心和氣隙中為均勻磁場，則

帶氣隙的鐵心磁路JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律螺管線圈

設有向回路l與圓環的中心圓重合，則沿著回線l磁場強度H處處相等且其方向處處與回線切線方向相同（稱為均勻磁場），同時閉合回線所包圍的總電流由通有電流i的N匝線圈提供，則：Hl＝NiNi：作用在磁路上的安匝數（磁路磁動勢），單位A。JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律e注意：只有線圈的磁通與電勢符號右手螺旋關系，上式才能取負號2.電磁感應定律

若線圈和磁場相對靜止，感應電勢純粹是由于和線圈交鏈的磁通隨時間的變化而產生,僅有變壓器電勢，即

JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律電磁感應定律運動電勢的方向習慣用右手定則確定，如圖所示。

若導線切割磁力線的速度為，導線處的磁感應強度為，且

不隨時間變化時，假設磁力線、導線與導線運動方向三者垂直，則導線中感應電勢為運動電勢，其大小為電磁感應定律JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律3.電磁力定律(畢奧一薩伐爾定律)在均勻磁場中，若載流直導線(線圈)與磁通密度B方向垂直，長度為，流過的電流為，磁場對載流導線(線圈)產生的力稱為安培力，用表示，即JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律4.磁路的歐姆定律

(1)

均勻磁路的歐姆定律其中

B:磁通密度，特斯拉（T）

Φ

：磁通，韋伯（Wb）

S：鐵心的截面積，平方米（m2

）

在線性或可以近似地認為是線性的介質中有

B=μH其中μ是磁導率，H為磁場強度JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律將φ=BS和B=μH代入Ni

＝Hl，得歐姆定律或

則可寫為歐姆定律：作用于磁路上的磁動勢等于磁阻乘以磁通。定義：

:磁路的磁阻，A/Wb

定義：

:磁路的磁導，Wb/AJMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律(2)分段均勻磁路的歐姆定律其中

RmFe

:鐵心部分對應的磁阻

Rmδ

:氣隙部分對應的磁阻

假設鐵心長度l遠遠大氣隙長度

，認為鐵心柱中的磁通等于氣隙中的磁通，則JMI基本概念和基本定律概述基本概念基本定律磁路中的鐵心作用(補充)1.鐵心的增磁功能結論：鐵心具有增磁功能。思