磁场的基本物理量32磁性材料的磁性质.ppt

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1、目录：3.1 磁路的基本物理量 3.2 磁性材料的磁性质 3.3 磁路基本定律 3.4 铁心线圈电路 3.5 变压器 3.6 电磁铁与继电器 3.7 汽车交流发电机 3.8 汽车用直流电动机,第3章 磁路与电机,第3章 磁路与电机,应知：磁路、磁感应强度、磁通、磁导率和磁场强度概念。铁磁性材料的性质；变压器的结构和工作原理；电磁铁和继电器的结构、工作原理；发电机的结构、原理、特性；步进电动机的工作原理。,应会：磁感应定律及其应用，霍尔元件的应用；变压器在汽车电路中的应用；电磁铁和继电器在汽车电路中的应用。,第3章 磁路与电机,3.1 磁路的基本物理量,学习目标：理解并掌握磁路、磁感应强度、磁

2、通、磁导率和磁场强度的概念。,3.1 磁路的基本物理量,汽车上有变压器、交流发电机、直流电动机、电磁铁、继电器等含有感性元件的电器设备。这些设备中存在电感线圈，当电感线圈通电后在电路中就产生了磁场。磁场的磁感线在铁心的限定范围内形成的闭合路径，即磁路。,(c)磁电式仪表磁路(d)继电器磁路,(a)变压器磁路(b)直流电动机磁路,3.1.1 磁感应强度(B),3.1 磁路的基本物理量,磁感应强度B是描述磁场中某点的磁场强弱和方向的物理量。它是一个矢量。磁感应强度B与电流强度I之间的方向关系可以用右手螺旋定则来确定，大小为,在国际单位制中B的单位为特斯拉(T)。,匀强磁场：磁场中各点的磁感应强度大

3、小相等、方向相同。磁感应强度B的方向：就是该点的磁场方向，即该点磁感线的切线方向。,3.1 磁路的基本物理量,3.1.2 磁通(),定义：为穿过某一面积的磁感线的条数。在匀强磁场中，磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，为通过该面积的磁通，也称磁通量。,由式 可得，由此可见，磁感应强度也可以称为磁通密度。,在国际单位制中，的单位为韦伯(Wb)。,3.1 磁路的基本物理量,3.1.3 磁导率(),磁导率是描述磁场中介质导磁能力的物理量。,磁导率值大的材料，导磁性能好。铁磁性物质有铁、钴、镍及其合金等材料，非磁性物质有气体、非金属、铜、铝等材料。,真空中的磁导率,非磁性材料磁导率与真空磁导率

4、近似相等,H/m,相对磁导率：某物质的磁导率与真空磁导率的比值，用 表示。,铁磁物质的磁导率不是常数，它随线圈上通电电流的改变而改变。,3.1 磁路的基本物理量,在国际单位制中，H的单位为A/m。,3.1.4 磁场强度(H),为了便于计算，引入计算磁场的辅助物理量，用H表示。它与磁感应强度的关系是,在磁场中H与B的方向相同，但数值上不相等。B与H区别：在通电线圈所产生的磁场中，H代表电流本身所产生的磁场的强弱，反映了电流的励磁能力，其大小只与电流成正比，而与介质的性质无关。B代表电流产生磁场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。H相当于激励，

5、B相当于响应。,3.2 磁性材料的磁性,3.2 磁性材料的磁性能,学习目标：理解并掌握铁磁性材料的高导磁性、磁饱和性和磁滞性的意义。,3.2 磁性材料的磁性,3.2.1 高导磁性,自然界物质按磁导率不同可分为两大类：磁性物质和非磁性物质。非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎不受外磁场的影响而互相抵消，不显磁性。磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在的一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，显示磁性，称这些小区域为磁畴。这是磁性物质所特有的结构。,在没有外磁场作用的铁磁性物质中，各个磁畴排列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。,3.2 磁性材料的磁性能,3.2 磁性材料的磁

6、性能,3.2.1 高导磁性,在外磁场作用下，磁畴方向发生变化，使之与外磁场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁化。,磁化后的铁磁性物质内部的磁感应强度大大增加。,磁性材料中，如铁的相对磁导率在200以上，铸钢的相对磁导率在1000以上，硅钢片的相对磁导率可达7000，而玻莫合金的相对磁导率可达105以上。由于铁磁性物质具有高导磁性，在这种具有铁磁性材料的线圈中通入不太大的励磁电流，便可以产生较大的磁通和磁感应强度，因此被广泛应用于汽车发电机、直流电动机及各种继电器中。非磁性材料没有磁畴结构，所以不具有磁化的特性。,3.2 磁性材料的磁性能,3.2.2 磁饱和性,磁性物质由于磁化所产生的磁

7、化磁场不会随着外磁场的增强而无限增强。当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。,B与H不成正比，两者关系的曲线称为磁化曲线。在H比较小时，B差不多与H成正比增加；当H增加到一定值后，B的增加缓慢下来，到a点之后，随着H的继续增加，B却增加得很少。此即为磁饱和现象。,3.2 磁性材料的磁性能,3.2.3 磁滞性,磁性物质在大小和方向不断变化的外磁场H的反复磁化过程中，磁性物质内的磁感应强度B的变化总是落后于外磁场H的变化，这一特性称为磁滞性。,3.2 磁性材料的磁性能,3.2.3 磁滞性,当H从0增到Hm时，B由0增到B

8、m，铁磁物质正向磁化。当H由Hm减小到0时，B的减小并不是按起始磁化曲线变化，而是沿着稍高于起始磁化曲线的位置下降。当H=0时，B并未回到0，而是B=Br，称为剩磁。当H继续减小到-Hc时，B=0，Hc称为矫顽磁力。可见B的变化总是滞后于H的变化。当H反方向从-Hc增至-Hm时，B由0变为-Bm。之后令H回到0，再次增至+Hm。从而形成磁滞回线。,3.2 磁性材料的磁性能,3.2.3 磁滞性,1硬磁材料 磁滞回线很宽，Br和Hc很大。如碳钢、钨钢、镍钢合金等。用来制造永久磁铁。,3.2 磁性材料的磁性能,3.2.3 磁滞性,2软磁材料 磁滞回线很窄，Br和Hc很小。如软铁、硅钢、铸、玻莫合金等。常用来制造变压器、电动机的铁心。,3.2 磁性材料的磁性能,3.2.3 磁滞性,3矩磁材料 磁滞回线接近矩形，Br大，Hc小。如镁锰铁氧体和某些铁镍合金等。常用来制造计算机记忆元件、开关元件及逻辑元件等。,