電磁基礎(chǔ)知識(shí)主講人：李智博NEWENERGYVEHICLES鄭州信息科技職業(yè)學(xué)院

新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁基礎(chǔ)01磁路02電磁感應(yīng)03變壓器指南針變壓器電動(dòng)機(jī)收音機(jī)中的揚(yáng)聲器磁懸浮列車?yán)^電器磁生電電生磁磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生的呢?是由運(yùn)動(dòng)電荷或變化的電場(chǎng)產(chǎn)生的，磁場(chǎng)基本作用是能對(duì)其中的運(yùn)動(dòng)電荷施加作用力。與磁場(chǎng)相關(guān)的定義和物理量01鄭州信息科技職業(yè)學(xué)院物體有吸引鐵、鈷、鎳這一類物質(zhì)的性質(zhì)稱為磁性具有磁性的物體我們稱之為磁體磁體天然磁體人造磁體條形磁鐵蹄形磁鐵小磁針磁體上磁性最強(qiáng)的兩端我們稱為磁極。任何磁體，無(wú)論多小，都有兩個(gè)磁極，即磁極總是成對(duì)兒出現(xiàn)并且強(qiáng)度相等，不存在獨(dú)立的磁極。可以在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體，靜止時(shí)總是一個(gè)磁極指向南方，而另一個(gè)磁極指向北方。指向南方的稱為南極，記作S（極），常用藍(lán)色來(lái)表示指向北方的稱為北極，記作N（極），常用紅色表示磁極之間的相互作用力，是通過(guò)磁極周圍的磁場(chǎng)來(lái)傳遞的。磁場(chǎng)是體周圍存在的一種特殊的物質(zhì)，它和電場(chǎng)類似，是物質(zhì)存在的另外一種形式，具有力和能的特征。與電場(chǎng)中用驗(yàn)電荷檢驗(yàn)電場(chǎng)存在的方法相似，可借助磁極之間存在相互作用力的特性，來(lái)用小磁針來(lái)檢驗(yàn)?zāi)骋粋€(gè)磁體周圍磁場(chǎng)的存在。磁感線每一點(diǎn)的切線方向都與該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同。地球本身就是一個(gè)巨大的磁體，地球的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似。如果在某一區(qū)域內(nèi)，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向都相同，那么這部分磁場(chǎng)我們稱之為均勻磁場(chǎng)。磁感線上每一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)磁場(chǎng)方向相同；磁感線在磁體的外部從N極指向S極，在磁體的內(nèi)部從S極指向N極；磁感線是閉合的曲線，且任意兩條磁感線不相交；磁感線的疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱的程度。磁感線有如下特點(diǎn)：

磁感應(yīng)強(qiáng)度-磁通密度表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，是表征磁場(chǎng)特性的基本場(chǎng)量。符號(hào)為大寫字母B。磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位在國(guó)際單位制中是特斯拉，簡(jiǎn)稱特，符號(hào)為大寫的字母T。在磁場(chǎng)中，穿過(guò)任意一面積的磁力線總量稱為該截面的磁通量，我們簡(jiǎn)稱磁通，符號(hào)為Φ。均勻磁場(chǎng)中，磁通等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的乘積：磁通是一個(gè)標(biāo)量，它的單位在國(guó)際單位制中為韋伯，簡(jiǎn)稱韋，符號(hào)用字母Wb來(lái)表示。均勻磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度可以表示為單位面積上的磁通。磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通密度磁導(dǎo)率

磁導(dǎo)率是表示物質(zhì)導(dǎo)磁性能的參數(shù)，用符號(hào)μ表示，單位是亨每米（H/m）。真空中的導(dǎo)磁率一般用μ0表示，μ0=4π×10-7H/m。空氣、銅、鋁和絕緣材料等非鐵磁材料的磁導(dǎo)率和真空磁導(dǎo)率大致相同，而鐵、鎳、鈷等鐵磁材料及其合金的磁導(dǎo)率比真空磁導(dǎo)率μ0大很多，為10～105倍。把物質(zhì)磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率的比值定義為相對(duì)磁導(dǎo)率，用符號(hào)μr表示，則鐵磁材料的磁導(dǎo)率可以表示為：

μ=μrμ0相對(duì)磁導(dǎo)率是一個(gè)無(wú)量綱的參數(shù)。非鐵磁材料的相對(duì)磁導(dǎo)率μr，接近于1，而鐵磁材料的μr遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1，電機(jī)和變壓器中所使用的鐵磁材料相對(duì)磁導(dǎo)率一般都在兩千到八萬(wàn)。磁場(chǎng)強(qiáng)度

在各向同性的媒質(zhì)中，磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與該點(diǎn)磁導(dǎo)率的比值定義為該點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，用符號(hào)H表示。

H=B/μ

磁場(chǎng)強(qiáng)度只與產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流及電流的分布有關(guān)，與磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率無(wú)關(guān)，單位為安每米（A/m）。電動(dòng)機(jī)和變壓器是利用磁場(chǎng)作為介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)能量變換的裝置，我們通常將電動(dòng)機(jī)和變壓器中復(fù)雜的電磁場(chǎng)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化，用磁路和等效電路的方法來(lái)進(jìn)行分析。磁

路磁通所通過(guò)的路徑稱為磁路。電機(jī)和變壓器中，常把線圈套裝在鐵芯上。當(dāng)線圈內(nèi)有電流流過(guò)時(shí)，線圈周圍形成磁場(chǎng)。鐵芯導(dǎo)磁性能比空氣好很多，大部分磁通在鐵芯內(nèi)部通過(guò)，稱為主磁通，相應(yīng)的路徑為主磁路，少量的磁通經(jīng)過(guò)部分鐵芯和空氣而閉合，這部分磁通為漏磁通，漏磁通經(jīng)過(guò)的路徑為漏磁路。用來(lái)產(chǎn)生磁通的電流叫勵(lì)磁電流根據(jù)勵(lì)磁電流的特質(zhì)不同：直流磁路交流磁路磁路的歐姆定律

式中，F(xiàn)為作用在鐵心磁路上的安匝數(shù)，F(xiàn)=NI，稱為磁路的磁動(dòng)勢(shì)，它是磁路中產(chǎn)生磁通的根源；Rm為磁路的磁阻，Rm=l/(μS)，Λm為磁路的磁導(dǎo)，

Λm=1/Rm,

S為磁路的截面積，l為磁路的平均長(zhǎng)度，N為線圈匝數(shù)，I為電流。磁路的歐姆定律公式表示出作用在磁路上的總磁動(dòng)勢(shì)F等于磁路內(nèi)磁通量Φ與磁路磁阻Rm的乘積。與電路中的歐姆定律在形式上十分相似，所以我們稱之為磁路的歐姆定律。磁動(dòng)勢(shì)F與電路中的電動(dòng)勢(shì)E對(duì)應(yīng)，磁通量Φ與電路中電流I對(duì)應(yīng)，則磁阻與電路中電阻對(duì)應(yīng)。磁路的歐姆定律磁阻的大小與磁路的平均長(zhǎng)度l成正比，而與磁路的截面積S及構(gòu)成磁路材料的磁導(dǎo)率μ成反比。

鐵磁材料的磁導(dǎo)率不是一個(gè)常數(shù)，所以由鐵磁材料構(gòu)成的磁路呢，其磁阻也不是常數(shù)，而是隨著磁路中磁通密度的大小而變化，也就說(shuō)鐵磁材料的磁路是具有非線