第八章磁路和铁心线圈
§8-3 磁路的基本定律
一、磁路
很多电气设备需要较强的磁场
或较大的磁通。为了得到较强的磁
场，许多电工设备都把线圈绕在铁
心上。
如图所示，当线圈中通以电流后，大部分磁通沿铁心构
成回路，这部分磁通称为主磁通，用Φ表示。还有一小部分
磁通经过周围的非铁磁性物质而闭合，这部分磁通称为漏磁
通，用Φs表示。通常把主磁通经过的路径叫做磁路。二、磁路的基尔霍夫第一定律
根据磁通的连续性原理,忽略漏磁通时，可以认为全部磁
通都在磁路内通过，那么在同一支路内的磁通处处相等；
应用上式时，若规定穿出节点的磁通取正号，则穿入节
点的磁通取负号。（当然也可以规定穿入节点的磁通取正号，
穿出节点的磁通取负号。）而对于有分支的磁路，磁路的分支处称为磁路的节点。对
于磁路的任一节点，穿入节点的磁通等于穿出节点的磁通，即
通过磁路的任一节点的磁通的代数和为零，这就是磁路的基尔
霍夫第一定律，其表达式为
0三、磁路的基尔霍夫第二定律
磁路中某段磁路的长度L与其磁场强度H的乘积HL称为这段磁
路的磁压。磁压用Um表示，即
HLUm
线圈的电流I与线圈的匝数N的乘积NI称为磁动势或磁通
势。磁动势用F表示，即
NIF
磁压和磁动势的单位均为安培（A）。
磁路的基尔霍夫第二定律的内容是：对于磁路中的任一
闭合路径，沿该闭合路径的各段上磁压代数和等于环绕此闭合
路径的所有磁动势的代数和。其表达式为
应用上式时，先选定一个绕行正方向，磁场强度H的方
向与绕行方向一致的磁压取正号，反之取负号；电流的方向
与绕行方向成右手螺旋关系的磁动势取正号，否则取负号。FUm四、磁路的欧姆定律
若磁路中某段磁路的磁导率为μ，长度为L，横截面积为
S，磁通为Φ，则该段磁路的磁压为
SLLSLBHLUm
SLRm
称Rm为磁阻，单位为1/亨(1/H)。
mmRU磁路的欧姆定律
高级电工基础知识磁场与磁路
高级电工基础知识
磁场与磁路
一、磁场的基本性质
电和磁是相互联系的两个基本现象，几乎所有电气设备的工作原理都与电和磁紧密相关。这里主要介绍磁现象及规律、磁路的有关知识、电磁感应等。
1. 磁的基本现象
（1）磁体与磁极 人们把具有吸引铁、镍、钴等铁磁性物质的性质叫磁性。具有磁性的物体叫磁体。使原来不带磁性的物体具有磁性叫磁化。天然存在的磁铁叫天然磁铁，人造的磁铁叫人造磁铁。磁铁两端磁性最强的区域叫磁极。若将实验用的磁针转动，待静止时它停在南北方向上，如图 10—1 所示。指北的一端叫北极，用N表示;指南的一端叫南极，用S表示。
与电荷间相互作用相似，磁极间具有同极性相斥、异极性相吸的性质。
（2）磁场与磁力线 磁体周围存在磁力作用的区域称为磁场。互不接触的磁体之间具有相互作用就是通过磁场这一特殊物质进行的。为了形象地描绘磁场而引出了磁力线这一概念。如果把一些小磁针放在一根条形磁铁附近，那么在磁力的作用下 磁针将排列成图10-2a 的形状，连接小磁针在各点上N极的指向，就构成一条由N极指向S极的光滑曲线。如图 10—2b所示，此曲线称为磁力线。规定在磁体外部，磁力线的方向是由 N极出发进入 S 极;在磁体内部，磁力线的方向是由 S极到达 N
极。
磁力线是人们假想出来的线。但可以用试验方法显示出来。在条形磁铁上放一块纸板，撒上一些铁屑并轻敲纸板，铁屑会有规律地排列成图10—2c所示的线条，这就是磁力线
2. 电流的磁场
电流的周围存在着磁场。近代科学证明，产生磁场的根本原因是电流。电流与磁场有着不可分割的联系。
（1）电流产生磁场 在图 10—3 中，在小磁针上面放一根通直流电的直导体，结果小磁针会转动，并停止在垂直于导体的位置上;中断导体中的电流，小磁针将恢复原位置;电流方向改变，小磁针会反向转动。这个试验证明，通电导体周围产生了磁场。
图 10—4 所示为在载流直导体周围撒上铁屑，结果铁屑的分布是以导体为圆心的一系列同心圆，进一步证明电流产生磁场。
1
电机理论中常用的基本电磁定律
电机一般是以磁场为耦合场，利用电磁感应和电磁力的作用实现能量转换的。但是电机结构、形状比较复杂，并且磁场中铁磁材料和气隙并存，求解比较困难。因此，在实际工程中，将电机各部分磁场等效为各段磁路，并认为各段磁路中磁通均匀分布、磁场强度保持恒定。这种简化的磁场的准确度可以满足工程的要求。
一、磁场的几个常用物理量
1.磁感应强度B
磁感应强度B表征磁场强弱及方向的物理量，单位是特斯拉T。磁感应强度反映了磁场在某点的强度，即单位面积内磁场线的密集程度，所以磁感应强度也称为磁密。电机中作为耦合场的磁场，多是由电流产生，磁感应强度与产生它的电流方向可以用右手螺旋定则来确定,如图1所示。
图1 右手螺旋定则
2.磁通Ф
磁通Ф是指穿过某一截面S的磁感应强度B的通量,即Φ=𝐵∙𝑆。通常用穿过某截面S的磁感线的数目来表示磁通Ф的大小。磁通Ф是针对某一截面而言的。因此磁通Ф是磁密在某一截面上的积分。说磁通时一定要说穿过哪个截面的磁通。
3.磁链Ψ
磁链Ψ是针对某一线圈的，因此说磁链时一定要说匝链某个线圈的磁链。磁链Ψ是穿过各匝线圈的磁通量之和,因此磁链等于穿过线圈各匝磁通的积分。当穿过
2
某一线圈各匝磁通量相等时，匝链该线圈的磁链就是磁通乘以匝数，Ψ=𝑁Φ。当穿过某一线圈各匝的磁通量不相等时（如穿过线圈第一匝的磁通量和第二匝的磁通量可能不同），那么此时磁链等于穿过线圈各匝磁通的和，从首匝积分到末匝。
4.磁导率μ
磁导率μ是反映物质导磁性能的物理量。磁导率μ越大的介质，其导磁性能越好。
5.磁场强度H
磁场强度H是为建立电流与由其产生的磁场之间的数量关系而引入的物理量。磁场强度=励磁线圈匝数×励磁电流有效磁路长度，磁场强度与电流成正比，其方向与磁感应强度B相同，其大小与B的关系为𝐵=𝜇𝐻或𝐻=𝐵𝜇。
二、磁路的基本定律
1.安培环路定律
沿着任何一条闭合回路L，磁场强度H的线积分∮𝐻∙𝑑𝑙𝐿等于该闭合回路所包围的总电流值∑𝑖（代数和），这就是安培环路定律。用公式表示，即∮𝐻∙𝑑𝑙=∑𝑖𝐿。
第四章
磁路与变压器
在很多电工设备中（变压器、电磁
铁、电工测量仪表、电机等），不仅有
电路问题，同时还有磁路问题，只有同
时掌握了电路和磁路的基本理论，才能
对各种电工设备做全面的分析。§1 磁场的基本物理量
1 磁感应强度B
磁感应强度B是用来表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。它是一个矢量。
I
B
如果磁场内各点的磁感应强度B，大小
相等、方向相同，则称为均匀磁场。B=F / I lB的大小
B的方向可用右手螺旋定则来判断单位特斯拉（T）
2 磁通
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。
磁感应强度B在数值上也等于与
磁场方向相垂直的单位面积所通过的磁通。磁感应强度又称为磁通密度。=BS用公式表示B= /S
S
通常用磁力线来描述磁场，使磁力线的疏密反
映磁感应强度的大小。显然，通过某一面积的磁力线疏密也反映了通过该面积的磁通的大小。的单位韦伯（Wb）1T=1Wb/m2
由于磁通的连续性，磁力线总是闭合的空间曲线。
3 磁导率
磁导率是一个用来表示磁场媒质磁性的物理量，也
是用来衡量物质导磁能力的物理量。
实验测出，真空的磁导率0为常数0=4×10-7
亨/米（H/m）磁导率的单位
一般将其它任意一种物质的磁导率与真空的磁导率0作比较，定义
r=/0r 称为相对磁导率非磁性材料：≈0、r≈ 1
磁性材料：>>0、r >>1自然界的物质按磁导
率的大小，分为磁性材料和非磁性材料。
4 磁场强度H
磁场强度H是计算磁场时所引用的一个物理量，它也
是一个矢量。
单位：B：特斯拉
：亨/米
H：安/米(A/m)H=B /B=H§2 磁性材料的磁性能
1 高导磁性
磁性材料的磁导率很高，可达数百、数千、乃至数万，这就使它们具有强烈的能被磁化的特性。这种特性是由其内部结构的特殊性所决定的。
在没有外磁场作用时，磁畴排列混乱，磁性相互抵消，对外显示不出磁性。在外磁场作用下，磁畴顺外磁场方向排列，从而形成了一个很强的与外磁场同方向的磁化磁场。2 磁饱和性
