磁场物理量、磁路及其基本定律1.doc

《电工电子技术》教案
磁场物理量、磁路及其基本定律

【教学内容】
1. 磁场的基本物理量：磁感强度B、磁通φ、磁场强度H和磁导率μ
2. 磁性材料的磁性能
3. 磁路及其基本定律
【教学方式】
讲授、启发、讨论
【教具】
直尺
【目的和要求】
1. 了解磁场的基本物理量
2. 了解磁性材料的磁性能
3. 掌握磁路的基本定律
【重点和难点】
1. 磁场的基本物理
2. 磁路及其基本定律
【预习要求】
磁场和磁路的概念
【复习旧课】
　提问：三相负载的联接方式有哪两种？各有什么特点？

【教学过程】
一、 磁场的基本物理
1、 磁感强度B
磁感强度是表示磁场内某点磁场强弱（磁力线多少）和磁场方向的物理量。它有方向，是矢量。
　　　　　B＝F/lI

式中：F是电磁力
　　　l是导体的长度
　　　I是通过磁体的电流
磁感强度的方向可用右手螺旋定律来确定，单位是特斯拉（T）
2、 磁通φ
磁感强度与垂直于磁场方向的面积的乘积，称为通过这个面积的磁通。
　　　φ＝BS　　　或B＝φ/S
单位：韦伯（Wb）
3、 磁导率μ
磁导率是描述磁场介质导磁能力的物理量。
单位：亨利/米（H/m）
4、 磁场强度H
　　　　H＝B/μ　　或　B＝Hμ
磁场强度为磁场中某一点磁感强度与该点介质的磁导率的比值。
说明：磁场强度H只与电流大小、线圈匝数及该点位置有关，与这点介质的磁导率无关。它有单位是安/米（A/m）。
　　它是为了方便计算引入的物理量。

二、 磁性材料的磁性能
导磁性：磁导率可达102~104，由铁磁材料组成的磁路磁阻很小，在线圈中通入较小的电流即可获得较大的磁通。

磁饱和性：B不会随H的增强而无限增强，H增大到一定值时，B不能继续增强。
磁滞性：铁心线圈中通过交变电流时，H的大小和方向都会改变，铁心在交变磁场中反复磁化，在反复磁化的过程中，B的变化总是滞后于H的变化。

　　　　磁化曲线　　　　磁滞曲线

三、 磁路及其基本定律
磁路指由磁材料构成的磁通路径，它是一个闭合的曲线。
由磁感强度与励磁电流I的关系
　　　　　B＝μNI/l=μH
可得
　　　　 NI=Hl=Bl/μ=φl/μS
或
　　 φ＝=F/Rm
式中
F　　　磁通势
Rm 磁阻　
l 磁路的平均长度
S 磁路的截面积

四、 课堂小结
1. 磁场的基本物理量
B、φ、μ、H
2. 磁性材料的磁性能
3. 磁路的概念
4. 磁路的基本定律

【作业】
　习题　
　　　　5.03

交流铁心线圈与电磁铁

【教学内容】
1. 交流铁心线圈的电磁关系
2. 交流铁心线圈的电压电流关系
3. 功率损耗
4. 电磁铁
【教学方式】
讲授、启发、讨论
【教具】
直尺
【目的和要求】
1. 了解铁心线圈的电磁关系
2. 掌握电压电流关系
3. 了解功率损耗和电磁铁的特点
【重点和难点】
1. 铁心线圈的电磁关系
2. 电压电流的关系
【预习要求】
铁心线圈的特征
【复习旧课】
　提问：磁路的欧姆定律是什么？

【教学过程】
直流铁心线圈
铁心线圈　　
交流铁心线圈

一、 电磁关系

　　上图是交流铁心线圈的电路图。
　　当线圈通有励磁电流，则在铁心中产生磁通势。它有两部分组成：主磁通φ和漏磁通φσ。

二、 电压电流关系
电压和电流的关系可由KVL得到：
　　　　 u+e+eδ=Ri
式中e= -Ndφ/dt 　 是主磁电动势
　　eδ= - Ndφδ/dt= -Lδdi/dt 是漏磁电动势
所以有：
u=Ri- eδ- e=Ri+ Lδdi/dt +(-e)
=uR+ uδ+ u1

用相量表示：
　　　　U(。)＝RI(。)＋（－E(。)δ）＋（－E(。)）
　　　　　＝RI(。)＋jXδI(。)+(-E(。))
=U(。)R+ U(。)δ+ U(。)1
式中　　　Xδ＝ωLδ　　称为漏磁感抗
　若，主磁通φ＝φmsinωt，则

e = -Ndφ/dt =2πfNφmsin(ωt-900)
=Em sin(ωt-900)
式中　　Em＝　2πfNφm　　是主磁通电动势的幅值，它的有效值为
　　　　　E＝Em /√2 =4.44fNφm
在一般情况下，线圈的电阻和感抗都很小，所以：
U(。)≈－E(。)＝j4.44fNφm
U≈ E = 4.44fNφm

可见，当电压、频率、线圈匝数一定时，φm基本不变，即交流铁心线圈具有恒磁通性。

三、 电磁铁
电磁铁通常有线圈、铁心和衔铁三个主要部分组成。
工作原理：
当线圈通电后，电磁铁的铁心被磁化，吸引衔铁动作带动其它机械装置发生联动；当电源断开后，电磁铁铁心的磁性消失，衔铁带动其它部件被释放。
分类：
直流电磁铁
交流电磁铁
应用：继电器、接触器等。

四、 课堂小结
1. 交流铁心线圈的电磁关系
2. 交流铁心线圈的电压、电流关系
3. 电磁铁的简单介绍

【作业】
5.10
湖北职业技术学院机电系 6