资源简介

【课题】
2.3 磁路的基本概念
【教学目标】
了解磁路的基本知识和磁路的种类。
【教学重点】
1．磁路的基本知识。
2．磁路的种类。
【教学难点】
磁通，包括：主磁通和漏磁通
【教学过程】
【一、复习】
复习磁通的概念。
【二、引入新课】
拆开变压器或电动机，可以看到它们的内部都有铁心，想一想铁心的作用？
【三、讲授新课】
1．磁路：通常由铁心制成，而使磁通集中通过的回路，如图2.17所示。
图2.17 主磁通和漏磁通
2．主磁通：铁心中的磁通。
3．漏磁通：少量磁通通过周围空气构成的回路（可忽略不计）。
4．磁通 ：线圈中电流有效值I与线圈匝数N的乘积称为磁通势，RM称为磁阻。磁路欧姆定律 I N RM。
注意：
（1）磁阻 RM表示物质对磁通具有的阻碍作用。不同物质的磁阻不同。若铁心中存在空气隙，磁阻RM会增大许多。
（2）磁路的欧姆定律只适用于铁心非饱和状态。
5．磁路举例：
图2.18 几种磁路实例
【四、小结】
了解磁路的基本知识和磁路的种类
【课题】
2.4 铁磁性物质
【教学目标】
了解铁磁性物质的磁化现象，了解磁滞现象，了解铁磁材料的分类及应用。
【教学重点】
1．铁磁材料的磁化现象及磁滞现象。
2．铁磁材料的分类及应用。
【教学难点】
磁化及磁滞现象
【教学过程】
【一、复习】
复习磁路的概念。
【二、引入新课】
日常生活中磁铁是怎样带有磁性的，所有类型的磁性材料都可以做成铁心吗？电机或变压器中的铁心为什么都不是整块材料呢？
【三、讲授新课】
2.4.1 铁磁性物质磁化现象
1．磁畴：铁心自身有的自然磁性小区域。
2．磁化：铁心中的磁畴沿外磁场作定向排列，产生附加磁场的现象，如图2.19（b）所示。
3．铁磁材料：能被磁化的材料（例如：铁、钴、镍以及它们的合金和氧化物）。
4．铁心的磁化过程可以用图2.20描述。
（a） （b）
图2.19 磁畴和铁心的磁化 图2.20 磁化曲线
OA段：大部分磁畴的磁场沿外磁场方向排列， 与I成正比且增加率较大。
AB段：所有磁畴的磁场最终都沿外磁场方向排列，铁心磁场从未饱和状态过渡到饱和状态。
B点以后：称为饱和状态，铁心的增磁作用已达到极限，同直线1。
2.4.2 磁滞现象
1．磁滞：当铁心线圈通入交流电时，铁心会随交流电的变化而被反复磁化。在磁化过程中，由于磁畴本身存在“惯性”，使得磁通的变化滞后于电流的变化。
2．磁滞回线：反复磁化形成的封闭曲线，如图2.21所示。
图2.21 磁滞回线
3．磁滞损耗：铁磁材料在磁化时，外磁场克服磁畴的“惯性”消耗的能量。
4．磁滞损耗是引起铁心发热的原因之一。
2.4.3 铁磁材料的分类及应用
铁磁材料根据磁滞回线的形状及其在工程上的应用，可分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料三类。
1．不同材料的磁滞回线：如图2.22所示。
图2.22 不同材料的磁滞回线
2．软磁材料：磁滞损耗小的铁磁材料，特点是磁滞回线狭长，面积小。
3．硬磁材料：磁滞损耗大的铁磁材料，特点是磁滞回线宽大，面积大。
4．矩磁材料：磁滞回线接近矩形的铁磁材料，特点是受较小的磁场的磁化就可以达到饱和，而去掉磁场后仍能保持饱和状态。
2.4.4 涡流
1．涡流：交变的磁通穿过铁心产生感应电动势，因而会产生感应电流，它围绕磁感场线成旋涡状流动，如图2.23（a）所示。
（a） （b）
图2.23 涡流
2．涡流损耗：涡流在铁心的电阻上引起的功率损耗。
3．减少涡流损耗：常将铁心分成许多彼此绝缘的薄片（硅钢片），使铁心中的电阻增大而涡流减少，这样可以有效的减少涡流损耗，如图2.23（b）所示。
4．涡流的应用：电磁炉
【四、小结】
1．铁磁材料的磁化过程可以用 - I曲线描述。
2．磁路具有良好的导磁性能。就像电路具有良好的导电性能一样。为了深入理解磁路的功能，表4.1将磁路和电路对比。
3．磁滞现象：在对铁磁材料反复磁化过程中，由于磁畴的“惯性”使得磁通（磁感应强度）的变化滞后于磁化电流（磁场强度）的变化。
4．根据磁滞回路面积的大小，可将铁磁材料分成两大类：磁滞回路面积狭小的称为软磁性材料；磁滞回路面积宽大的称为硬磁性材料。
5．涡流：在交流励磁的情况下，会在铁心中感应出涡流，从而导致铁心发热，产生损耗。减小涡流的方法首先是采用片状材料代替整块铁心。另外铁中加入适量的硅，使导磁性能提高的同时，铁心本身电阻也增加，使涡流减小，达到降低损耗的目的。
【五、习题】
一、是非题：3、4、5、6、7；二、选择题：1、2、3；三、填空题：2、3、4。
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