第五章 磁路与变压器
第五章磁路和变压器
(7-1)
第五章 磁路与变压器
§5.1 磁路的基本概念和基本定律 §5.2 交流铁心线圈 §5.3 变压器的用途和构造 §5.4 变压器的工作原理
第五章磁路和变压器
(7-2)
§5.1 磁路的基本概念和基本定律
5.1.1. 磁路的基本概念
线圈通入电流后，产
生磁通，分主磁通和漏
2）B代表电流所产生的以及介质被磁化后所产生的总 磁场的强弱，其大小不仅与电流的大小有关，而且还 与介质的性质有关。
因而两者之比反映了第五介章磁质路和（变压物器 质）的导磁性质。 (7-10)
5.1.3 磁路的基本定律
一、安培环路定律（全电流律）
在磁场中沿任一闭合回线（磁路），磁场强度向量的线 积分等于穿过该闭合回线所包围面积的电流的代数和。
磁通。
i
u1
s
Φ：主磁通
u2
Φ s ：漏磁通
铁心
线圈
（导磁性能好
的磁性材料）
磁路：主磁通所经第过五章的磁路闭和变合压器路径。
(7-3)
5.1.2 磁路计算中的基本物理量
一、磁感应强度B（磁通密度）
定义：设有一长度为L的载流直导线，通过的电流为I， 把它放在和磁场方向垂直的位置上，载流导体将受到 磁场对它的作用力F，则载流直导线所在位置处的磁感 应强度可用下式来表示：
第五章磁路和变压器
(7-22)
§5.3 变压器的用途和构造
2 第五章磁路和变压器
m
(7-20)
i
Φ
Φ
u
e
U4.44fN Φm
e
交流磁路的特点:
当f 与N一定时，铁心线圈中主磁通最大值Φ 基本上 m
决定于电源电压U，其值为：
Φm
U 4.44 fN
第五章磁路和变压器
(7-21)
第五章 磁路与变压器
§5.1 磁路的基本概念和基本定律 §5.2 交流铁心线圈 §5.3 变压器的用途和构造 §5.4 变压器的工作原理
(7-7)
三、磁导率 ：表征各种材料导磁能力的物理量
真空中的磁导率( 0)为常数
0 4π107 （亨/米）
一般材料的磁导率 和真空中的磁导率之比，
称为这种材料的相对磁导率 r
r
0
r 1 ，则称为磁性材料
r 1 ，则称为非磁性材料
第五章磁路和变压器 (7-8)
四、磁场强度 H
磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁 感应强度和导磁率之比。
第五章磁路和变压器
(7-17)
§5.2 交流铁心线圈
励磁电流：在磁路中用来产生磁通的电流
励磁电流
直流 ------- 直流磁路 交流 ------- 交流磁路
磁路分析
直流磁路 交流磁路
第五章磁路和变压器
(7-18)
一、交流磁路的分析
交流激励
i
Φ
Φ
ue
e
线圈中产生感应电势 电路方程：
铁心线圈的 电阻
S
N
l
磁路中的 欧姆定律
注：由于磁性材料 是非线性的，磁路欧姆定律多用作定性
分析，不做定量计算。第五章磁路和变压器
(7-14)
磁路和电路的比较（一）
Φ
磁I
路
N
磁动势 磁通 磁压降
FINΦ HL
I
电
+
电动势 电流 电压降
路
E UR
_
EI
U
第五章磁路和变压器
(7-15)
磁路
IΦ
N
电路 +I _E R
H B
单位：
B ：特斯拉
：亨/米
H ：安/米 第五章磁路和变压器 (7-9)
磁场强度 H与磁感应强度B的区别 H B
1、H与B方向相同，为磁场的方向。
2、H与B在数值上不相等。区别在于：
1）H代表电流本身所产生的磁场的强弱，它反映了 电流的励磁能力，其大小只与产生该磁场的电流大小 成正比，与介质的性质无关；
磁路 长度l
(7-12)
在非均匀磁路（磁路的材料或截面积不同，或磁场
强度不等）中，总磁动势等于各段磁压降之和。
NIHl
总磁动势
I
例：
N IHlH0l0
第五章磁路和变压器
N
l0
l
(7-13)
二、磁路的欧姆律：
对于均匀磁路
NI Hl Bl l
I
S
令： R m
l
S
Rm 称为磁阻
则：
Fm NI S l Rm
这样的磁场则称为均匀磁场。
第五章磁路和变压器
(7-5)
5.1.2 磁路计算中的基本物理量
二、磁通
在均匀磁场中，磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S 的乘积，称为通过该面积的磁通Φ，即：Φ＝BS或
B S
B 的单位：特斯拉（T）
单位：韦伯
可见，磁感应强度B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B又称为“磁通密度”。
磁路与电路的比较 (二)
基本定律
磁阻
磁感应 强度
安培环路 定律
F Rm
Rm
l S
Φ B
S
NI HL
0
欧姆定律 电阻
电流 强度
IE R
R l S
JI S
第五章磁路和变压器
克氏
克氏
电压定律 电流定律
E I U 0
(7-16)
第五章 磁路与变压器
§5.1 磁路的基本概念和基本定律 §5.2 交流铁心线圈 §5.3 变压器的用途和构造 §5.4 变压器的工作原理
u Ri(e)(e ) Ri N dΦ dt
一般情况下 uR 很小
Φ 系 电 磁
：主磁通
关Φ ：漏磁通
e
u e NdΦ
e第五章磁路和变压器
dt
(7-19)
i
Φ
Φ
u
e
e
u N dΦ dt
假设 Φmsint
则 uNΦmcos t 2π fNΦmcos t
最大值 Um2πfN Φ m
有效值
Φ UUm 4.44fN
Hdl I
I2
I3
I1
电流方向和磁场强度的方向
符合右手定则，电流取正；
否则取负。
第五章磁路和变压器
H
(7-11)
在无分支的均匀磁路（磁路的材料和截面积相同， 各处的磁场强度相等）中，安培环路定律可写成：
NIHl
NI：称为磁动势。一般
用 Fm 表示。
线圈 匝数N
I
Fm=NI
Hl：称为磁压降。
第五章磁路和变压器
第五章磁路和变压器 (7-6)
5.1.2 磁路计算中的基本物理量
二、磁通
习惯上，人们常用磁通Φ这一物理量，来表示通过某一面 积的磁力线的总数。
磁路中，磁通是由励磁线圈的电流产生的，其作用的大 小取决于电流I和线圈匝数N的乘积，通常用磁通势（或 称为磁动势）Fm=NI表示，Fm的单位为安（A）。
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B F 特［斯拉］T：（Tesla ） IL
B是表示磁场内某点的磁场强弱及方向的物理量，是
一个矢量）
第五章磁路和变压器
(7-4)
5.1.2 磁路计算中的基本物理量
一、磁感应强度B（磁通密度）
B F 特［斯拉］T：（Tesla ） IL
B与电流之间的方向关系可用右手螺旋定则来确定。
如果磁场内各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，