磁场基本物理量.pptx
《磁场基本物理量.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《磁场基本物理量.pptx(37页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、1.磁场的基本物理量对磁场特性的描述,已在大学物理中进行了详尽的讨论。这里将对几个基本物理量做以下复述。一、磁感应强度磁感应强度磁感应强度 B 是表示磁场空间某点的磁场强弱和方向的物理量。它是矢量。磁场对电流(或运动电荷)有作用,而电流(或运动电荷)也将产生磁场。电流(或运动电荷)电流(或运动电荷)磁场第1页/共37页磁感应强度 B 的大小及方向:电流强度为 I 长度为 l 的电流元,在磁场中将受到磁力的作用。实验发现,力的大小不仅与电流元 Il 的大小有关,还与其方向有关。当 l 的方向与 B 的方向垂直时电流元受力为最大 F=F max,此时规定,磁场的大小磁场的方向,由三个矢量成右旋系的
2、 的关系来定义。B 的单位为特斯拉(T)第2页/共37页当然,对磁感应强度的定义也可从运动电荷的角度进行定义。SNlIlI同理,三个矢量也构成右旋系关系。如洛仑兹力公式所表示第3页/共37页二、磁通二、磁通磁感应强度 B 在面积 S 上的通量积分称为磁通如果是均匀磁场,即磁场内各点磁感应强度的大小和方向均相同,且与面积 S 垂直,则该面积上的磁通为或故又可称磁感应强度的数值为磁通密度。第4页/共37页如果用磁力线描述磁场,磁力线的密度就反映了磁场的大小。通过某一面积的磁力线总数应表示通过该面积的磁通的大小。由于磁通的连续性,磁力线是闭合的空间曲线。磁通的单位是韦伯(Wb),在工程中常用电磁制单
3、位麦克斯韦(Mx),两者关系为 根据电磁感应公式磁通的单位为伏秒(Vs),由此,磁感应强度的单位也可表示为韦伯每平方米(Wb/m2)。第5页/共37页三、磁场强度三、磁场强度磁场强度 H 是计算磁场时常用的物理量,也是矢量。它与磁感应强度矢量的关系为 工程上常根据安培环路定律来确定磁场与电流的关系上式左侧为磁场强度矢量沿闭合回线的线积分;右侧是穿过由闭合回线所围面积的电流的代数和。电流的符号规定为:闭合回线的围绕方向与电流成右旋系时为正,反之为负。第6页/共37页以环形线圈为例,计算线圈内的磁场强度。xI SHx线圈内为均匀媒质,取磁力线作为闭合回线,且以磁场强度的方向为回线的绕行方向。于是而
4、其中N 为线圈的匝数;Hx 是半径为 x 处的磁场强度。乘积 I N 是产生磁通的原因,称为磁动势,用F 表示。单位是安培第7页/共37页四、磁导率四、磁导率磁导率是表示磁场空间 媒质 磁性质的物理量,是物质导磁能力的标志量。前面已导出环形线圈的磁场强度 H,可得磁感应强度 B 为磁导率的单位真空磁导率0:实验测得,真空的磁导率第8页/共37页相对磁导率:某种物质的磁导率与真空磁导率0的比值称为相对磁导率,用r表示。上式说明,在同样电流的情况下,磁场空间某点的磁感应强度与该点媒质的磁导率有关,若媒质的磁导率为,则磁感应强度 B 将是真空中磁感应强度的r倍。自然界的所有物质可根据磁导率的大小,大
5、体上可分为磁性材料和非磁性材料两大类。非磁性材料的相对磁导率为常数且接近于1;磁性材料的相对磁导率则很大。第9页/共37页2.磁性材料的磁性能磁性材料主要是指由过度元素铁、钴、镍极其合金等材料。它们主要的磁性能如下。一、高磁导率磁性材料的磁导率很大,r1,可达102105量级。分子电流和磁畴理论:分子中电子的绕核运动和自转将形成分子电流,分子电流将产生磁场,每个分子都相当于一个小磁铁。由于磁性物质分子的相互作用,使分子电流在局部形成有序排列而显示出磁性,这些小区域称为磁畴。第10页/共37页高磁导率的成因磁性物质没有外场时,各磁畴是混乱排列的,磁场互相抵消;当在外磁场作用下,磁畴就逐渐转到与外
6、场一致的方向上,即产生了一个与外场方向一致的磁化磁场,从而磁性物质内的磁感应强度大大增加物质被强烈的磁化了。磁性物质被广泛地应用于电工设备中,电动机、电磁铁、变压器等设备中线圈中都含有的铁心。就是利用其磁导率大的特性,使得在较小的电流情况下得到尽可能大的磁感应强度和磁通。非磁性材料没有磁畴的结构,所以不具有磁化特性。第11页/共37页磁 性 物 质 的 磁 化 示 意 图(a)无外场,磁畴排列杂乱无章。(b)在外场作用下,磁畴排列逐渐进入有序化。第12页/共37页二、磁饱和性磁性物质因磁化产生的磁场是不会无限制增加的,当外磁场(或激励磁场的电流)增大到一定程度时,全部磁畴都会转向与外场方向一致
7、。这时的磁感应强度将达到饱和值。HBB0BBJO磁化曲线HB,OB 与 H 的关系B0 是真空情况下的磁感应强度;BJ 是磁化产生的磁感应强度;B 是介质中的总磁感应强度。磁性物质的不是常数,与H也不存在正比关系。第13页/共37页三、磁滞性 在铁心线圈通有交变电流时,铁心将受到交变磁化。但当H减少为零时,B 并未回到零值,出现剩磁Br。BHO12345磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称为磁滞性。如图为磁性物质的滞回曲线。要使剩磁消失,通常需进行反向磁化。将 B=0时的 H 值称为 矫顽磁力矫顽磁力 Hc,(见图中3和6所对应的点。)6第14页/共37页磁性物质的分类 根据滞回曲线和磁化曲线
8、的不同,大致分成三类:(1)软磁材料其矫顽磁力较小,磁滞回线较窄。(铁心)(2)永磁材料其矫顽磁力较大,磁滞回线较宽。(磁铁)(3)矩磁材料其剩磁大而矫顽磁力小,磁滞回线为矩形。(记忆元件)HBHBHB第15页/共37页铸铁、铸钢及硅钢片的磁化曲线铸铁铸钢硅 钢 片铸铁铸钢硅 钢 片第16页/共37页常用磁性材料的最大相对磁导率、剩磁及矫顽磁力材料名称第17页/共37页3.磁路及其基本定律为了使励磁电流产生尽可能大的磁通,在电磁设备或电磁元件中要放置一定形状的铁心。绝大部分磁通将通过铁心形成闭合路径磁路。图示为交流接触器的磁路,磁通经过铁心和空气隙而闭合。得出或第18页/共37页式中:F=IN
9、 称为磁动势,此为产生磁通的激励;Rm 为磁阻,是磁路对磁通具有阻碍作用的物理量;l 为磁路的平均长度;S 为磁路的截面积。上式与电路中的欧姆定律在形式上相似,与磁路对照如下:磁路电路磁动势 F磁通 磁感应强度B磁阻 R=l/S电动势 E电流 I电流密度 J电阻 R=l/SNI+EIR第19页/共37页磁路的计算 计算磁路问题时,可以应用上面介绍的磁路欧姆定律,但由于磁路的磁导率不是常数(随励磁电流而变),往往要借助于磁场强度H这个物理量。或若磁路不均匀,由不同材料构成,则磁路的磁阻应由不同的几段串联而成,即I 0S0 S11l1S12l2S2右图所示继电器的磁路就是由三段串联第20页/共37
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 磁场 基本 物理量
限制150内