磁路的概念
通有电流的线圈周围和内部存在着磁场,但空心线圈的磁场较弱,一般难以满足需要。
为了得到较强的磁场,常采用导磁性能良好的铁磁材料做成一定形状的铁心并缠绕线圈。
当线圈中通过电流时,铁心被磁化,获得强大磁场,故通电线圈产生的磁通主要集中在由铁心构成的闭合路径内,这种磁通集中通过的路径便称为【磁路】。
用于产生磁场的电流称为【励磁电流】,通过励磁电流的线圈称为【励磁线圈】或【励磁绕组】。
下图让我们看看几种磁路:
1.变压器的磁路
3.电动机的磁路
上面是几种常见电气设备的磁路。
现以电磁铁为例来说明磁路的概念。
电磁铁包括励磁绕组、静铁心和动铁心几个部分。
静铁心和动铁心都用铁磁材料制成,它们之间存在着空气隙。
当励磁绕组通过电流时,绕组产生的磁通绝大部分将沿着导磁性能良好的静铁心、动铁心,并穿过它们之间的空气隙而闭合(电磁铁的空气隙是变化的)。
也就是说,由于铁心材料的导磁性能比空气好得多,励磁绕组产生的磁通绝大部分都集中在铁心里,磁通的路径由铁心的形状决定。
在其他电气设备中,也常有不大的空气隙,即磁路的大部分由铁磁材料构成,小部分由空气隙或其他非磁性材料构成。空气隙虽然不大,但它对磁路的工作情况却有很大的影响。
电路有直流和交流之分,磁路也分为直流磁路(如直流电磁铁和直流电动机)和交流磁路(如变压器、交流电磁铁和交流电动机),它们各具有不同的特点。此外,也有用永久磁铁构成磁路的(如磁电式仪表),它不需要励磁绕组。
磁路的主要物理量1.磁感应强度【B】
磁感应强度【B】是表示磁场内某点的磁场强弱及方向的物理量。
它是一个矢量,其方向与该点磁力线切线方向一致,与产生该磁场的电流之间的方向关系符合右螺旋法则。
若磁场内各点的磁感应强度大小相等、方向相同,则为均匀磁场。在国际单位制中磁感应强度的单位是特斯拉【T】,简称特。
2.磁通【Φ】
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
磁通量 与 磁通密度 的 互算公式
由此可见,磁感应强度B在数值上等于与磁场方向垂直的单位面积上通过的磁通,故B又称为磁通密度。在国际单位制中,磁通的单位是韦伯【Wb】,简称韦。
3.磁导率【μ】
磁导率【μ】是表示物质导磁性能的物理量,它的单位是亨/米(H/m)。
真空的磁导率μ0=4π×10^(-7) H/m。
任意一种物质的磁导率与真空的磁导率之比称为相对磁导率,用【μr】表示,即
相对磁导率计算公式
4.磁场强度【H】
磁场强度【H】是进行磁场分析时引用的一个辅助物理量,为了从磁感应强度B中除去磁介质的因素,故定义为
磁场强度计算公式
磁场强度也是矢量,只与产生磁场的电流以及这些电流的分布情况有关,而与磁介质的磁导率无关,它的单位是安/米(A/m)。
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