在介绍磁路之前,先介绍磁场的一些基本物理量。在磁体的周围空间有磁场的存在,磁场的特征可以用磁感应强度、磁通、磁导率、磁场强度等几个物理量来描述。
1.磁感应强度(B)
磁感应强度是表示磁场内某点磁场强弱(磁力线的多少)和磁场方向(磁力线的方向)的物理量。它是有方向的物理量,是矢量。
磁感应强度的大小为
式中,F是该方向上电磁力;l是导体的长度;I是通过磁体的电流。
磁感应强度的方向可用右手螺旋定律确定。磁感应强度的单位是特斯拉(T)。
2.磁通(Φ)
磁感应强度的大小(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
Φ=BS (2-52)
或
磁通Φ反映了磁导体某个范围内磁力线的多少,单位是韦伯(Wb)。
3.磁导率(μ)
不同介质的导磁能力不同。磁导率μ是描述磁场介质导磁能力的物理量。
如图2-19所示,线圈通电后,在其周围产生磁场。磁场强弱与通过线圈的电流I和线圈的匝数N的乘积成正比。线圈内部x处的磁感应强度可表示为
式中,lx为x点处的磁力线的长度;μ为磁导率,单位是亨/米(H/m)。
由式(2-53)可见,某点磁感应强度(Bx)的大小与磁导体介质(μ)、流过电流的大小(I)、线圈的匝数(N)及该点的位置(x)有关。
图2-19 通电的线圈
4.磁场强度(H)
磁感应强度(B)是表示磁场强弱和方向的物理量,磁场强度(H)是磁感应强度(B)的一个辅助物理量,它也是个矢量,其单位是A/m。
磁场强度(H)为磁场中某一点磁感应强度(B)与该点介质的磁导率μ的比值,即
由式(2-53)可得x处磁场强度大小为(www.xing528.com)
式(2-55)表明磁场内某点的磁场强度的大小只与电流大小(I)、线圈匝数(N)及该点的位置(x)有关,而与该点处介质的磁导率μ无关。
5.磁路的欧姆定律
所谓磁路就是经过这些磁材料构成的磁通路径,它是一个闭合的通路。图2-20所示为前面讨论的闭环线圈通电流的磁路,磁通经过铁心闭合,铁心中磁场均匀分布,这种磁路也称为均匀磁路。图2-21所示为四极直流电机的磁路,图2-22所示为交流接触器的磁路,其磁通都经过铁心和空气隙闭合,磁场分布不均,所以又称不均匀磁路。
图2-20 闭环线圈的磁路
图2-21 四极直流电机的磁路
图2-22 交流接触器的磁路
由,可得
式中,F=NI为磁动势;Rm为磁阻,表示磁路对磁通具有阻碍作用;S为磁路的截面积。式(2-56)在形式上与电路的欧姆定律相似,故也称为磁路的欧姆定律。
6.安培环路定律
安培环路定律描述了磁场强度与产生磁场的电流之间的关系,它阐明沿一闭合路径的磁场强度的线积分等于与此路径交链的总电流,即
式中,各电流的符号由右手螺旋定则确定,即与该路径环形方向成右旋关系的为正,反之为负。
又由F=NI,可推出
式(2-58)与电路中的基尔霍夫电压定律相似,故又称为磁路的基尔霍夫定律。
为了加深对磁路的理解,磁路与电路的对应关系见表2-3。
表2-3 磁路与电路对比
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