电工技术与技能第五章课件(周绍敏)

第五章磁场和磁路教学重点

1．了解直线电流、环形电流以及螺线管电流的磁场，会用右手定则判断其磁场的方向。

2．理解磁感应强度、磁通、磁导率、磁场强度的概念。

3．了解匀强磁场的性质及有关计算。

4．掌握磁场对电流作用力的有关计算（作用力公式）及方向的判断（左手定则），了解磁场对通电线圈的作用。

5．了解铁磁性物质的磁化、磁化曲线和磁滞回线对其性能的影响。

6．了解磁动势和磁阻的概念。掌握磁路中的欧姆定律。序号内容学时1第一节电流的磁效应12第二节磁场的主要物理量13第三节磁场对电流的作用力14第四节铁磁性物质的磁化15第五节磁路的基本概念16本章小结17本章总学时6学时分配教学难点第五章磁场和磁路第一节电流的磁效应第二节磁场的主要物理量第三节磁场对电流的作用力第四节铁磁性物质的磁化第五节磁路的基本概念本章小结第一节电流的磁效应一、磁场二、磁感线三、电流的磁场

1．磁场：磁体周围存在的一种特殊的物质叫磁场。磁体间的相互作用力是通过磁场传送的。磁体间的相互作用力称为磁场力，磁极间的作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

2．磁场的性质：磁场具有力的性质和能量性质，对处于它里面的磁极有力的作用。

一、磁场注意：1、磁场与电场的对比；2、磁体能够产生磁场，但不是磁场的唯一来源，电流的周围也存在磁场。

3．磁场方向：在磁场中某点放一个可自由转动的小磁针，当小磁针静止时，它的N极所指的方向即为该点的磁场方向。磁场具有方向性。在磁场中可以利用磁感线来形象的表示各点的磁场方向。4、磁场是媒介物：磁极间、电流间、磁极与电流间的相互作用是通过磁场发生的。5．地球的磁性地球是一个巨大的磁体，地球周围存在磁场---地磁场。地球的地理两极与地磁两极不重合，地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近，其间存在磁偏角。铁棒A能吸引小磁针,铁棒B能排斥小磁针,若将铁棒A靠近铁棒B时,则（）A.A、B一定互相吸引B.A、B一定互相排斥C.A、B间有可能无磁场力作用D.A、B间可能互相吸引，也可能互相排斥D下列关于磁场的说法中,正确的是()A．磁场跟电场一样,是人为假设的B．磁极或电流在自己周围的空间会产生磁场C．指南针指南说明地球周围有磁场D．磁极对磁极的作用、电流对电流的作用都是通过磁场发生的BCD下列说法中正确的是（）A．磁体上磁性最强的部分叫磁极,任何磁体都有两个磁极B．磁体与磁体间的相互作用是通过磁场而发生的,而磁体与通电导体间以及通电导体与通电导体之间的相互作用不是通过磁场发生的C．地球的周围存在着磁场,地球是一个大磁体,地球的地理两极与地磁两极并不重合,其间有一个交角,这就是磁偏角,磁偏角的数值在地球上不同地方是相同的D．磁场是客观存在的一种物质

AD二、磁感线

1．磁感线在磁场中画一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向相同，这些曲线称为磁感线。如图5-1所示。

图5-1

磁感线

ABC

2．特点

(1)磁感线的切线方向表示磁场方向，其疏密程度表示磁场的强弱，密强疏弱。

(2)磁感线是闭合曲线，在磁体外部，磁感线由

N极出来，绕到

S极；在磁体内部，磁感线的方向由

S极指向N极。

(3)磁感线上每一点的切线方向都表示该点的磁场方向。

（4）任意两条磁感线不相交。

（5）磁感线是为研究问题方便人为引入的假想曲线，实际上并不存在。

图5-2

所示为条形磁铁的磁感线的形状。图5-2条形磁铁的磁感线

3．匀强磁场在磁场中某一区域，若磁场的大小、方向都相同，这部分磁场称为匀强磁场。匀强磁场的磁感线是一系列疏密均匀、相互平行的直线。两种情形的匀强磁场：1、距离很近的两个异名磁极之间除边缘部分以外的磁场；2、相隔一定距离的两个平行线圈通电时，其中间区域的磁场；通电螺线管的内部磁场。关于磁场和磁感线的描述，正确的是A.磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向就表示该点的磁场方向B.磁感线是从磁铁的N极指向S极C.磁铁间的相互作用不是通过磁场发生的D.磁感线就是磁场中碎铁屑排列成的曲线答案：A关于磁感线的概念，下列说法不正确的是A.磁感线上各点的切线方向就是该点的磁场方向B.磁场中任意两条磁感线都不能相交C.磁感线和电场线一样都是不封闭曲线D.通过恒定电流的螺线管内部磁场的磁感线都平行于螺线管的轴线方向答案：C

三、电流的磁场：

电流的方向与它的磁感线方向之间的关系用安培定则判定。

1820年，丹麦的物理学家奥施特做了如图所示的实验：把一条导线平行地放在小磁针的上方，给导线通电时，发现小磁针发生了偏转。这说明电流也能产生磁场，电和磁是有密切联系的。

1、电流的磁效应

电流的周围存在磁场的现象称为电流的磁效应。电流的磁效应揭示了磁现象的电本质。奥施特实验

直线电流所产生的磁场方向可用安培定则来判定，方法是：用右手握住导线，让拇指指向电流方向，四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

2．直线电流的磁场直线电流周围的磁感线：是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上课堂训练1、如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方，并与磁针指向平行，能使小磁针的N极转向同学们，那么这束带电粒子可能是（）A.向右飞行的正离子束B.向左飞行的正离子束C.向右飞行的负离子束 D.向左飞行的负离子束BC如图所示，两根非常靠近且互相垂直的长直导线，当通以如图所示方向的电流时，电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的（）A.区域IB.区域ⅡC.区域ⅢD.区域ⅣA环形电流的磁场方向也可用安培定则来判定，方法是：用让右手弯曲的四指和环形电流方向一致，伸直的拇指所指的方向就是导线环中心轴线上的磁感线方向。

3．环形电流的磁场环形电流磁场的磁感线：是一些围绕环形导线的闭合曲线，在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直2、如图所示，环形导线周围有三只小磁针a、b、c，闭合开关S后，三只小磁针N极的偏转方向是（

）A、全向里

B、全向外

C、a向里，b、c向外

D、a、c向外，b向里课堂训练D

螺线管通电后，磁场方向仍可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，拇指所指的就是螺线管内部的磁感线方向。也就是说，大拇指指向通电螺线管的N级。

4．通电螺线管的磁场

通电螺线管磁场的磁感线：和条形磁铁外部的磁感线相似，一端相当于南极，一端相当于北极；内部的磁感线和螺线管的轴线平行，方向由南极指向北极，并和外部的磁感线连接，形成一些环绕电流的闭合曲线。电流磁场（和天然磁铁相比）的特点：磁场的有无可由通断电来控制；磁场的极性可以由电流方向变换；磁场的强弱可由电流的大小来控制。练习3：如图所示，当开关闭合时：(1)判断通电螺线管的磁极；练习3：如图所示，当开关闭合时：(1)判断通电螺线管的磁极；（2）指出每个小磁针的N、S极。NS甲乙丙丁SNNNN练习4：根据图中所示，小磁针所指方向，画出通电螺线管的绕线情况。NN练习4：如图所示，根据小磁针所指方向及电流方向，画出通电螺线管的绕线情况。NN

在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应磁场的电流方向NSX·第二节磁场的主要物理量一、磁感应强度二、磁通三、磁导率四、磁场强度

N

S1、电键接通电路2、改变电流方向复原再做一次显示磁感线隐藏磁感线FF通电导体在磁场中受力作用演示一、磁感应强度磁场中垂直于磁场方向的通电直导线所受的磁场力F与电流I和导线长度l的乘积Il的比值叫做通电直导线所在处的磁感应强度B。即F—N（牛顿），I—A（安培），L—m（米），B—T（特斯拉）磁感应强度是一个矢量，它的方向即为该点的磁场方向。在国际单位制中，磁感应强度的单位是：特斯拉(T)。

物理意义：磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量。用磁感线可形象地描述磁感应强度B的大小，B较大的地方，磁场较强，磁感线较密；B较小的地方，磁场较弱，磁感线较稀；磁感线的切线方向即为该点磁感应强度B的方向。磁感应强度B可用专门的仪器来测量，如特斯拉计。

匀强磁场中各点的磁感应强度大小和方向均相同。

注意：

1、通电导体周围磁感应强度B的大小不仅与产生磁场的电流和导体有关，还与磁场内媒介质(又叫做磁介质)的导磁性质有关。

2、在确定的磁场中，磁场每一点磁感应强度只取决于磁场本身，与磁场力F、电流I、导线长度l无关。故：描述磁场的强弱和方向既可以用磁感应强度，也可以用磁感线的枢疏密程度。【例】磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是2.5A，导线长1cm，它受到的安培力为5×10-2N，则这个位置的磁感应强度是多大？解答：课堂练习1、下列有关磁感应强度的方向正确的是（）A.B的方向就是小磁针S极所指的方向B.B的方向与小磁针在该点静止时N极受力方向一致C.B的方向就是通电导线的受力方向D.B的方向就是该处磁场的方向BD2、一根长２０cm的通电导线放在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中,导线与磁场方向垂直,若它受到的安培力大小为4×10-3N,则导线中的电流是_____A;若将导线中的电流减小为0,则该处的磁感应强度为_____T0.050.43、由磁感应强度的定义式B=F/IL可知,磁场某处的磁感应强度的大小()随通电导线中的电流I的减小而增大随通电导线长度L的减小而增大随通电导线受力F的增大而增大跟F,I,L的变化无关D4、下列关于磁感应强度的方向的说法中,正确的是（）某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受的磁场力的方向小磁针N极受磁力的方向就是该处的磁感应强度的方向垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向BD5、下列关于匀强磁场的说法中，错误的是A.匀强磁场内的场强大小处处相等，方向相同B.在匀强磁场中的不同位置时，小磁针N极的指向可能不同C.匀强磁场内的磁感线是疏密均匀互相平行的直线，且方向相同D.靠得很近的异名磁极之间和通电螺线管内部的磁场可以认为是匀强磁场答案：B6、在磁感应强度的定义式B=F/IL

中，有关各物理量间的关系，下列说法中正确的是A.B由F、I和L决定B.F由B、I和L决定C.I由B、F和L决定D.L由B、F和I决定答案：B二、磁通在磁感应强度为B的匀强磁场中取一个与磁场方向垂直，面积为S的平面，则B与S的乘积，叫做穿过这个平面的磁通量，简称磁通。即

即磁感应强度B可看作是通过单位面积的磁通，因此磁感应强度B也常叫做磁通密度，并用Wb/m2作单位。磁通的国际单位是韦伯(Wb)

。由磁通的定义式，可得

=BS对公式的理解1.B是匀强磁场或可视为匀强磁场的磁感应强度2.公式只适用于S⊥B，若S与B不垂直，则S为垂直与磁场方向的投影面积当磁场B⊥S垂直,磁通量最大Φ=BS当B∥S时,磁通量最小Φ=0当磁场B与面积S不垂直,Φ<BS4.磁通量的意义可以用磁感线形象的说明.

物理学中规定：在垂直于磁场方向的单位面积上磁感线的条数跟该面积处磁感应强度的数值相等。3.Φ是标量，但有方向，若取某方向穿入平面的磁通量为正，则反方向穿入该平面的磁通量为负5.过一个平面若有方向相反的两个磁通量，这时的合磁通为相反方向磁通量的代数和(即相反方向磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通)对公式的理解6.磁通量的变化磁通量变化ΔФ

＝Ф2－Ф1是某两个时刻穿过某个平面S的磁通量之差，即ΔФ取决于末状态的磁通量Ф2与初状态磁通量Ф1的代数差磁通量的变化一般有三种形式（1）B不变，有效面积S变化（2）B变化，S不变（3）B和S同时变化对公式的理解面积S＝0.5m2的闭合金属圆线圈处于磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，当磁场与环面垂直时，穿过环面的磁通量是_______；当金属圆环转过90°，环面与磁场平行时，穿过环面的磁通量是_______0.2Wb0如图所示,一矩形线框,从.abcd位置移动到a′b′c′d′位置的过程中,关于穿过线框的磁通量情况下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动)()A.一直增加B.一直减少C.先增加后减少D.先增加,再减少直到零,然后再增加,然后再减少adcba′b′d′c′D三、磁导率

1．磁导率读作读作miu（密欧）磁场中各点的磁感应强度B的大小不仅与产生磁场的电流和导体有关，还与磁场内媒介质(又叫做磁介质)的导磁性质有关。媒介质对磁场的影响程度取决于它本身的导磁性能。

磁导率是表示媒介质导磁性能的强弱的物理量。的单位是：亨利/米(H/m)。不同的物质磁导率不同。在相同的条件下，

值越大，磁感应强度B越大，磁场越强；值越小，磁感应强度B越小，磁场越弱。真空中的磁导率是一个常数，用0表示0=4

107H/m空气、木材、玻璃、铜、铝等物质的磁导率真空中的磁导率非常接近

2．相对磁导率r为便于对各种物质的导磁性能进行比较，以真空磁导率0为基准，将其他物质的磁导率与

0

比较，其比值叫相对磁导率，用

r

表示，相对磁导率没有单位。即根据相对磁导率r

的大小，可将物质分为三类：

(1)

顺磁性物质：r>1，如空气、氧、锡、铝、铅等物质都是顺磁性物质。在磁场中放置顺磁性物质，磁感应强度B略有增加。

(2)

反磁性物质：r<1，如氢、铜、石墨、银、锌等物质都是反磁性物质，又叫做抗磁性物质。在磁场中放置反磁性物质，磁感应强度B略有减小。

(3)

铁磁性物质：r>>1，且不是常数，如铁、钢、铸铁、镍、钴等物质都是铁磁性物质。在磁场中放入铁磁性物质，可使磁感应强度B增加几千甚至几万倍。注意：(1)(2)为非铁磁性物质µr1，铁磁性物质µ不是常数。表5-1列出了几种常用的铁磁性物质的相对磁导率。表5-1几种常用铁磁性物质的相对磁导性材料相对磁导率材料相对磁导率钴174已经退火的铁7000未经退火的铸铁240变压器钢片7500已经退火的铸铁620在真空中融化的电解铁12950镍1120镍铁合金60000软钢2180“C”型坡莫合金115000四、磁场强度在各向同性的媒介质中，某点的磁感应强度B与磁导率之比称为该点的磁场强度，记做H。即磁场强度H也是矢量，其方向与磁感应强度B同向，国际单位是：安培/米(A/m)。必须注意：磁场中各点的磁场强度H的大小只与产生磁场的电流I的大小和导体的形状有关，表示磁场的性质，与磁介质的性质无关。第三节磁场对电流的作用力一、磁场对直线电流的作用力二、磁场对通电线圈的作用力矩三、电流表工作原理一、磁场对直线电流的作用力

1.安培力的大小磁场对放在其中的通电直导线有力的作用，这个力称为安培力。

(1)

当电流I的方向与磁感应强度B垂直时，导线受安培力最大，根据磁感应强度可得

(2)当电流I的方向与磁感应强度B平行时，导线不受安培力作用。

(3)

如图5-3所示，当电流I的方向与磁感应强度B之间有一定夹角时，可将B分解为两个互相垂直的分量：

一个与电流I平行的分量，B1=Bcos；另一个与电流I垂直的分量，B2=Bsin。B1对电流没有力的作用，磁场对电流的作用力是由B2产生的。因此，磁场对直线电流的作用力为

当

=90时，安培力F最大；当

=0时，安培力F=0。

图5-3磁场对直线电流的作用力

2．单位公式中各物理量的单位均采用用国际单位制：安培力F的单位用牛顿(N)；电流I的单位用安培(A)；长度l的单位用米(m)；磁感应强度B的单位用特斯拉(T)。

3．左手定则

安培力F的方向可用左手定则判断：伸出左手，使拇指跟其他四指垂直，并都跟手掌在一个平面内，让磁感线穿入手心，四指指向电流方向，大拇指所指的方向即为通电直导线在磁场中所受安培力的方向。由左手定则可知：F⊥

B，F⊥

I，即F垂直于B、I所决定的平面。

安培力的方向和磁场的方向、电流的方向均垂直，他们之间的关系可用左手定则来判断。

1、有一小段通电导线,长为1cm,电流为5A,把它置于磁场中某点,受到的磁场力为0.1N,则该点的磁感应强度B一定是()A.B=2TB.B≤2TC.B≥2TD.以上情况都有可能C2、画出图中第三者的方向。×注:安培力的方向总与导线垂直,与磁感应强度垂直。课堂练习课堂练习3、如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为450，金属棒MN的质量为0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1Ω，为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？(g=10N/kg，其他电阻不计)【答案】R=0.2Ω4、如图所示，用两根轻细金属丝将质量m，长为l的金属棒a、b悬挂在c、d两处，置于竖直向上的匀强磁场内。当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向角处于平衡状态。则磁感应强度B为

。IlabcdB解：做受力（平面）图G•BFTbaRB例1、下列各图中ab导体棒均垂直框架放置，画出它们所受安培力的方向（做平面图）。若通入电流均为I，磁感应强度为B，ab长为l，求出各图ab所受安培力的大小。baRB（垂直框架）baR

B（沿斜轨向上）baRB•bF•b•b•bFFF•BGTF例2、如图所示，用两根轻细金属丝将质量m，长为l的金属棒a、b悬挂在c、d两处，置于竖直向上的匀强磁场内。当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向角处于平衡状态。则磁感应强度B为

。为了使棒平衡在该位置上，所需的最小磁场的磁感应强度B为

，方向

。IlabcdB平行悬线向上解：做受力（平面）图G•BFT例3、在倾角=30°的斜面上，固定一金属框，宽l=0.25m，接入电动势E=12V、内阻不计的电池。垂直框面放有一根质量m=0.2kg的金属棒ab

，它与框架的摩擦因数=。整个装置放在磁感应强度B=0.8T，垂直框面向上的匀强磁场中。当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？框架与棒的电阻不计。g=10m/s2abEIB解：做受力图不上滑：NBGFf得：不下滑：BGFNf得：故：aa二、磁场对通电线圈的作用力矩将一矩形线圈abcd

放在匀强磁场中，如图5-4所示图5-4磁场对通电矩形线圈的作用力矩线圈的顶边ad和底边bc

所受的磁场力Fad、Fbc

大小相等，方向相反，在一条直线上，彼此平衡；而作用在线圈两个侧边ab

和cd

上的磁场力Fab、Fcd

虽然大小相等，方向相反，但不在一条直线上，产生了力矩，称为磁力矩。当线圈平面与磁感线平行时，力臂最大，线圈受磁力矩最大；当线圈平面与磁感线垂直时，力臂为零，线圈受磁力矩也为零。电流表就是根据上述原理工作的。这个力矩使线圈绕OO

转动，转动过程中，随着线圈平面与磁感线之间夹角的改变，力臂在改变，磁力矩也在改变。三、电流表工作原理

1．结构

电流表的结构如图5-5所示。

在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁心，铁心外套有一个可以绕轴转动的铝框，铝框上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，线圈两端分别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流就是经过这两个弹簧流入线圈的。图5-5电流表的结构

2．工作原理如图5-6所示，蹄形磁铁和铁心间的磁场是均匀地辐向分布，这样，不论通电线圈转到什么方向，它的平面都跟磁感线平行。因此，线圈受到的偏转磁力矩M1就不随偏角而改变。通电线圈所受的的磁力矩M1的大小与电流I成正比，即

M1=k1I式中k1为比例系数。图5-6磁电式电表的磁场

线圈偏转使弹簧扭紧或扭松，于是弹簧产生一个阻碍线圈偏转的力矩M2，线圈偏转的角度越大，弹簧的力矩也越大，M2与偏转角

成正比，即

M2

=

k2

(式中k2

为比例系数)当M1、M2

平衡时，线圈就停在某一偏角上，固定在转轴上的指针也转过同样的偏角，指到刻度盘的某一刻度。比较上述两个力矩，因为M1=M2，所以k1I=k2，即即测量时偏转角度

与所测量的电流成正比。这就是电流表的工作原理。这种利用永久性磁铁来使通电线圈偏转达到测量目的的仪表称为磁电式仪表。

3．磁电式仪表的特点

(1)

刻度均匀，灵敏度高，准确度高。

(2)

负载能力差，价格较昂贵。

(3)给电流表串联一个阻值很大的分压电阻，就可改装成量程较大的电压表；并联一个阻值很小的分流电阻，就可改装成量程较大的电流表；欧姆表也是由电流表改装的。第四节铁磁性物质的磁化一、铁磁性物质的磁化二、磁化曲线三、磁滞回线一、铁磁性物质的磁化

1．磁化本来不具备磁性的物质，由于受磁场的作用而具有了磁性的现象称为该物质被磁化。只有铁磁性物质才能被磁化，非铁磁性物质不能被磁化。

2．被磁化的原因

(1)内因：铁磁性物质是由许多被称为磁畴的磁性小区域组成的，每一个磁畴相当于一个小磁铁。

(2)外因：有外磁场的作用。如图5-7(a)

所示，当无外磁场作用时，磁畴排列杂乱无章，磁性相互抵消，对外不显磁性；如图5-7(b)

所示，当有外磁场作用时，磁畴将沿着磁场方向作取向排列，形成附加磁场，使磁场显著加强。有些铁磁性物质在撤去磁场后，磁畴的一部分或大部分仍然保持取向一致，对外仍显磁性，即成为永久磁铁。

图5-7铁磁性物质的磁化

不同的铁磁性物质，磁化后的磁性不同。

铁磁性物质被磁化的性能，被广泛地应用于电子和电气设备中，如变压器、继电器、电机等。二、磁化曲线

1．磁化曲线的定义

磁化曲线是用来描述铁磁性物质的磁化特性的。铁磁性物质的磁感应强度B

随磁场强度H变化的曲线，称为磁化曲线，也叫B—H曲线。各种铁磁性物质，由于其内部结构不同，磁化后的磁性各有差异，我们可以通过分析磁化曲线了解各种铁磁性物质的特性。

2．磁化曲线的测定图5-8中，(a)是测量磁化曲线装置的示意图，(b)是根据测量值做出的磁化曲线。由图5-8(b)

可以看出，B与H的关系是非线性的，即不是常数。即：铁磁性物质的磁导率不是常数。图5-8磁化曲线的测定磁化曲线装置：环形螺绕环实验测量B。原理:励磁电流I；用安培定理得H磁化曲线：铁磁质m

很大，且随外磁场而变化，B与H之间为非线性关系。oHBABCS

3．分析

(1)0~1段：曲线上升缓慢，这是由于磁畴的惯性，当H从零开始增加时，B增加缓慢，称为起始磁化段。

(2)1~2段：随着H的增大，B几乎直线上升，这是由于磁畴在外磁场作用下，大部分都趋向H方向，B增加很快，曲线很陡，称为直线段。图5-8磁化曲线的测定

(3)2~3段：随着H的增加，B的上升又缓慢了，这是由于大部分磁畴方向已转向H方向，随着H的增加只有少数磁畴继续转向，B增加变慢。

(4)3点以后：到达3点以后，磁畴几乎全部转到了外磁场方向，再增大H值，B也几乎不再增加，曲线变得平坦，称为饱和段，此时的磁感应强度叫饱和磁感应强度。图5-8磁化曲线的测定图

5-8

磁化曲线的测定

不同的铁磁性物质，B的饱和值不同，对同一种材料，B的饱和值是一定的。

电机和变压器，通常工作在曲线的2~3段，即接近饱和的地方。

4．磁化曲线的意义在磁化曲线中，已知H值就可查出对应的B值。因此，在计算介质中的磁场问题时，磁化曲线是一个很重要的依据。图5-9给出了几种不同铁磁性物质的磁化曲线，从曲线上可看出，在相同的磁场强度H下，硅钢片的B值最大，铸铁的B值最小，说明硅钢片的导磁性能比铸铁要好得多。图5-9几种铁磁性物质的磁化曲线磁化曲线只反映了铁磁性物质在外磁场由零逐渐增强的磁化过程，而很多实际应用中，铁磁性物质是工作在交变磁场中的。所以，必须研究铁磁性物质反复交变磁化的问题。1．磁滞回线的测定

三、磁滞回线B的变化落后于H的变化的现象，叫做磁滞现象，简称磁滞饱和磁感应强度BS：磁滞回线所有磁畴都与外场方向一致。相应的磁场强度称为饱和磁场强度，磁感应强度称为饱和磁感应强度。剩磁Br：当磁场强度H减小到零时，磁感应强度B并不等于零，而是仍有一定的数值Br

，

Br叫做剩余磁感应强度，简称剩磁。矫顽力HC：当H=-Hc时，铁磁质的剩磁就消失了，铁磁质不显磁性。通常把Hc叫做矫顽力。铁磁质在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高要损失能量，称为磁滞损耗，磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。

2．分析图5-10为通过实验测定的某种铁磁性物质的磁滞回线。

(1)当B随H沿起始磁化曲线达到饱和值以后，逐渐减小H的数值，由图可看出，B并不沿起始磁化曲线减小，而是沿另一条在它上面的曲线ab

下降。

(2)

当H减小到零时，B

0，而是保留一定的值称为剩磁，用Br表示。永久性磁铁就是利用剩磁很大的铁磁性物质制成的。图5-10磁滞回线

(3)为消除剩磁，必须加反向磁场，随着反向磁场的增强，铁磁性物质逐渐退磁，当反向磁场增大到一定值时，B值变为0，剩磁完全消失，如图bc

段。

bc

段曲线叫退磁曲线，这时H值是为克服剩磁所加的磁场强度，称为矫顽磁力，用HC表示。矫顽磁力的大小反映了铁磁性物质保存剩磁的能力。

(4)当反向磁场继续增大时，B值从0起改变方向，沿曲线cd

变化，并能达到反向饱和点d。图5-10磁滞回线

当H=-Hc时，铁磁质的剩磁就消失了，铁磁质不显磁性。

(5)使反向磁场减弱到0，B—H曲线沿de变化，在e点H=0，再逐渐增大正向磁场，B—H曲线沿efa

变化，完成一个循环。

(6)从整个过程看，B的变化总是落后于H的变化，这种现象称为磁滞现象。经过多次循环，可得到一个封闭的对称于原点的闭合曲线

(abcdefa)

，称为磁滞回线。图5-10磁滞回线

(7)

改变交变磁场强度H的幅值，可相应得到一系列大小不一的磁滞回线，如图5-11所示。连接各条对称的磁滞回线的顶点，得到一条磁化曲线，叫基本磁化曲线。

图5-10磁滞回线

图5-11基本磁化曲线

3．磁滞损耗

铁磁性物质在交变磁化时，磁畴要来回翻转，在这个过程中，产生了能量损耗，称为磁滞损耗。磁滞回线包围的面积越大，磁滞损耗就越大，所以剩磁和矫顽磁力越大的铁磁性物质，磁滞损耗就越大。因此，磁滞回线的形状常被用来判断铁磁性物质的性质和作为选择材料的依据。图5-10磁滞回线

图5-11基本磁化曲线1、软磁性物质：BHo应用：适宜制造电磁铁、变压器、交流发电机、继电器、电机、以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒等。例子：如纯铁，硅钢、坡莫合金、软磁铁氧体等。特点：相对磁导率和饱和磁感应强度一般都较大，但剩磁和矫顽磁力小，磁滞回线的面积窄而陡，回线所包围的面积比较小，因而磁滞损耗小。易磁化、易退磁适用于需要反复磁化的场合。四、铁磁性物质的分类2、硬磁性物质：特点：磁滞回线所围的面积大，磁滞损耗大，磁滞特性非常显著。必须用较强的外加磁场才能使它磁化，磁化后剩磁较大，不易去磁，所以剩磁和矫顽磁力比较大，BHo应用：适合作永久磁铁，磁电式电表中的永磁铁，耳机中的永久磁铁，永磁扬声器。例子：钨钢，碳钢，铬钢，钴钢，铝镍钴合金，钡铁氧体等。铁氧体，又叫铁淦氧，是由三氧化二铁和其它二价的金属氧化物的粉末混合烧结而成，常称为磁性瓷。3、矩磁性物质：特点：当很小的外磁场作用时，就能使它磁化并达到饱和，去掉外磁场时，磁感应强度仍然保持与饱和时一样。B=Br=BS

，矫顽磁力Hc不大，磁滞回线是矩形。例子：锰镁铁氧体、锂锰铁氧体等用途：用于记忆元件，作计算机中作为存储元件的环形磁心BHo4、压磁性物质特点：是一种磁致伸缩效应比较显著的铁磁性物质。当外加交变磁场时，磁致伸缩效应会使这种物质产生振动。用途：用于制造超声波发生器和机械滤波器。磁致伸缩效应：在外磁场的作用下，磁体的长度会发生变化，这种现象就成为磁致伸缩效应。第五节磁路的基本概念一、磁路二、磁路的欧姆定律一、磁路

1．主磁通和漏磁通如图5-12所示，当线圈中通以电流后，大部分磁感线沿铁心、衔铁和工作气隙构成回路，这部分磁通称为主磁通；还有一部分磁通，没有经过气隙和衔铁，而是经空气自成回路，这部分磁通称为漏磁通。图5-12主磁通和漏磁通

2．磁路磁通经过的闭合路径叫磁路。磁路和电路一样，分为有分支磁路和无分支磁路两种类型。图5-12给出了无分支磁路，图5-13给出了有分支磁路。在无分支磁路中，通过每一个横截面的磁通都相等。图5-13有分支磁路

图5-12无分支磁路

二、磁路的欧姆定律

1．磁动势通电线圈产生的磁通

与线圈的磁动势成正比。把通过线圈的电流I与线圈匝数N的乘积，称为磁动势，也叫磁通势，用符号Em表示。即

Em

=NI

磁动势Em

的单位是安培(A)。

2．磁阻磁阻就是磁通通过磁路时所受到的阻碍作用，用Rm

表示。磁路中磁阻的大小与磁路的长度l成正比，与磁路的横截面积S成反比，并与组成磁路的材料性质有关。因此有由于磁导率

不是常数，所以Rm

也不是常数。式中：