电路与磁路

电工学

中作业

学生：杨川 教师：刘晓芳 学号：1101800327 班号：1018203

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一 电路与磁路

电路是电流可以在其中流通的由导体连接的电路元件的组合，而磁路主要由磁性材料构成，在给定区域内形成闭合磁通通道的媒质组合。 相似之处： （1）磁路的欧姆定律与电路的欧姆定律相似，公式可相同的理解。它们有如下的对照关系。

表格 1 磁路与电路对照

磁路 磁通势F 磁通 磁感应强度B 磁阻Rm电路 电动势E 电流I 电流密度J 电阻Rl Al AFNI lRmAIEE lRA（2）磁路中有一磁通经过若干段磁路，则此各段磁路的总磁位降等于各段磁路上的磁位降之和。每一段磁路的磁位降等于该段磁路的磁阻与磁通的乘积，从而可得总磁阻等于各段磁路的磁阻之和。这相当于串联电阻电路的总电阻等于其中各电阻之和。同样，磁路中若有多个磁路支路并联，则各支路的两端有相同的磁位降，各磁路支路的磁通之和即等于总磁通，从而可得这些并联支路的总磁导等于各支路磁导之和。这相当于并联电路的总电导等于其中各电导之和。 不同之处： （1） 在处理电路的问题时一般不涉及电场问题，而在处理磁路时一般离不开磁场的概念。如在讨论电机时，常常要分析电机磁路的气隙中磁感应强度的分布情况。 （2） 在处理电路问题时一般不考虑漏电流（因为导体的电导率一般比周围介质的电导率大的多），但在处理磁路时一般要考虑楼磁通（因为磁路材料的磁导率一般比周围介质的磁导率大的不太多）。 （3） 电路中一般的电阻的电导率都是很定的，而磁路中的磁导率一般会随励磁电流的改变而改变，因而在计算时不能直接应用磁路的欧姆定律来计算，它只能用于定性的计算。 （4） 在电路中，当E0时，I0；但在磁路中，由于有剩磁的存在，当F0时，0。 （5） 磁路中有磁饱和现象，因此在一定磁路中通过的磁通量的大小受到严格的限制，而在充分冷却的电路中流过电流的大小几乎是不受限制的。 （6） 磁通在磁路中的传播速度远小于电路中电流的传播速度。 二 直流励磁铁心线圈电路与交流励磁铁心线圈电路 直流铁心线圈是通直流电来励磁（如直流电机的励磁线圈、电磁吸盘及各种直流电器2 / 5

的线圈），交流铁心线圈通交流电来励磁（如交流电机、变压器及各种交流电器的线圈）。 相同之处： （1） 在直流励磁铁心线圈和交流励磁铁心线圈中由于电流的存在，二者中都将有磁场的存在。 （2） 由楞次定律，当交流线圈的电流周期性变化和直流线圈中通电和断电时，线圈都会感应出感应电动势阻碍这种变化。 不同之处： （1） 直流励磁铁心线圈中的磁场一旦存在后就将不会变化，因而不存在感应电动势。交流励磁铁心线圈中的磁场随电流的变化而周期性的变化，从而存在感应电动势。磁通势Ni产生的磁通绝大部分通过铁心而闭合，这部分磁通称为主磁通，此外还有很少一部分磁通主要经过空气或其他非导磁介质而闭合，这部分磁通称为楼磁通。 （2） 电压电流的关系： 在直流铁心线圈，在一定的电压U下，线圈中的电流只和线圈本身的电阻有关，满足欧姆定律，即有： UIR 在交流励磁铁心线圈中，由于主磁电动势e和漏磁电动势e的存在将使电流电压关系比较复杂。由基尔霍夫电压定律可得： ueeRi 相量式可表示为： URIjXI(E) 设主磁通msint，则 eNdmsintdNNmcostEmsin(t90) dtdt式中Em2fNm，是主磁电动势的幅值，其有效值为 E4.44fNm，UE 由于主磁通幅值与电流与铁心截面积有关，故总电压与电流频率，电流幅值大小，线圈匝数等有关。 （3） 功率损耗的区别： 直流励磁铁心线圈中只有铜损耗，即线圈电阻R上的功率损耗IR。而在交流铁心线圈中，除了铜损耗外还有处于交变磁化下的功率损耗，即铁损耗。铁损耗包括有磁滞所产生的磁滞损耗和由涡流所产生的涡流损耗。

2三 交流铁心线圈电路与交流空心线圈电路

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相同之处：

（1） 两线圈中都将产生周期性变化的磁通，磁通势相同。并且都将有磁通经过空气或其

它非导磁介质而闭合。

不同之处：

（1） 磁导率与电感：

交流空心线圈中磁导率为0，为一恒定值，而交流铁心线圈中磁导率r0，大小与电流大小及介质材料有关，故是一不确定量。 由线圈电感公式：

LSN2l

可得，空心线圈中磁导率恒定，故空心线圈电感是恒定值。而铁心线圈中磁导率不确定，故电感也不确定。

（2） 电磁关系：

交流铁心线圈中的磁通分为主磁通和漏磁通，因此，将感应电动势分为主磁电动势

e和漏磁电动势e。直流铁心线圈中不存在漏磁通。

（3） 电压电流关系：

在交流空心线圈中，通过线圈的电流为Ia，则

IaURXLU22 在交流铁心线圈中由于铁心发生涡流和磁滞损失，使得电路电流降低，此时

'Ia(RR0)(XLX0)22

式中R0,X0分别为因铁损而存在的等效电阻和等效电感。

（4） 功率关系：

2在交流空心线圈中，功率P。在铁心线圈中由于铁损的存在，功率将降低IRaaPRI2PFe。

四 直流铁心线圈电路与直流空心线圈电路

相同之处：

（1） 直流铁心线圈和交流空心线圈中的电流在一定电压U下只和线圈本身的电阻有关。 （2） 直流铁心线圈和交流空心线圈电路中的功率损耗PUIIR。

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（3） 由于当直流铁心线圈和交流空心线圈中所通电流恒定时，磁通势将不变，故两电路

中都不产生感应电动势。

不同之处：

（1） 直流空心线圈中磁导率为0，为一恒定值，而直流铁心线圈中磁导率r0，

大小与电流大小及介质材料有关，故是一不确定量。并且一般情况下r1，故铁

心线圈的磁导率一般很高，只需通入一小电流便可产生较大的磁通。

（2） 有铁心时存在漏磁通，而空心线圈中不存在漏磁通。

（3） 在线圈尺寸，形状和匝数相同的情况下，铁心线圈中铁心被磁化产生很强的附加磁

场，故电感远大于空心线圈的电感。

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