電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

第三章電磁學(xué)基礎(chǔ)3.2鐵磁性材料3.5變壓器3.6點(diǎn)火線圈與汽車傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的工作過程

3.1磁場與電磁感應(yīng)3.3磁路基本定律3.4含有鐵心線圈交流電路電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)本章要求：第三章電磁學(xué)基礎(chǔ)1）了解磁場的四個(gè)基本物理量和電磁感應(yīng)概念。2）了解鐵磁性材料特性及其應(yīng)用。3）理解磁路歐姆定律和磁路的基爾霍夫定律。4）了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)，掌握變壓器的基本工作原理。5）了解點(diǎn)火線圈與汽車傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的工作過程。6）了解電磁鐵的工作特性。

電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)3.1.1

電磁學(xué)的基本物理量表示磁場內(nèi)某點(diǎn)磁場強(qiáng)弱和方向的物理量。大小:方向:與電流的方向之間符合右手螺旋定則。單位:特斯拉(T)，1T=1Wb/m2

均勻磁場:各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同的磁場，也稱勻強(qiáng)磁場。3.1磁場與電磁感應(yīng)1、磁感應(yīng)強(qiáng)度B

電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2、磁通磁通

：穿過垂直于B方向的面積S中的磁力線總數(shù)。

說明:如果不是均勻磁場，則取B的平均值。在均勻磁場中

=BS或

B=/S

磁感應(yīng)強(qiáng)度B在數(shù)值上可以看成為與磁場方向垂直的單位面積所通過的磁通,故又稱磁通密度。磁通

的單位:韋[伯](Wb)1Wb=1V·s電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)3、磁導(dǎo)率μ磁導(dǎo)率μ來表示物質(zhì)的導(dǎo)磁性能。μ的單位是H/m(亨/米）。

注意真空的磁導(dǎo)率為常數(shù)，用

0表示，有：相對磁導(dǎo)率

r：任一種物質(zhì)的磁導(dǎo)率

和真空的磁導(dǎo)率

0的比值。不同的介質(zhì)，磁導(dǎo)率μ也不同。磁導(dǎo)率值大的材料，導(dǎo)磁性能好。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率近似相等，即

r

≈1

。如空氣、木材、紙、鋁等。注意鐵磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率μ是個(gè)變量，它隨磁場的強(qiáng)弱而變化。材料分類：非磁性材料鐵磁性材料磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于真空磁導(dǎo)率，即

r

>>1

，可達(dá)到幾百到上萬。材料如鐵、鈷、鎳及其合金等。所以電器設(shè)備如變壓器、電機(jī)都將繞組套裝在鐵磁性材料制成的鐵心上。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)7.1.3

磁場強(qiáng)度磁場強(qiáng)度H

：介質(zhì)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與介質(zhì)磁導(dǎo)率

之比。磁場強(qiáng)度H的單位：安培/米（A/m)

磁場強(qiáng)度的大小取決于電流的大小、載流導(dǎo)體的形狀及幾何位置，而與磁介質(zhì)無關(guān)。H和B同為矢量。H的方向就是該點(diǎn)B的方向。在后面學(xué)到的磁路問題中，常常用到磁場強(qiáng)度這個(gè)物理量。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

任意選定一個(gè)閉合回線的圍繞方向，凡是電流方向與閉合回線圍繞方向之間符合右螺旋定則的電流作為正、反之為負(fù)。

式中：是磁場強(qiáng)度矢量沿任意閉合線(常取磁通作為閉合回線)的線積分；

I

是穿過閉合回線所圍面積的電流的代數(shù)和。安培環(huán)路定律電流正負(fù)的規(guī)定：3.1.4安培環(huán)路定律（全電流定律）I1HI2安培環(huán)路定律將電流與磁場強(qiáng)度聯(lián)系起來。

在均勻磁場中Hl=IN電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)3.1.2電磁感應(yīng)1、電磁感應(yīng)定律

在1831年英國科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)：，變化的磁場能使閉合的回路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流。感應(yīng)電動(dòng)勢的大小正比于回路內(nèi)磁通對電流的變化率。1833年，楞次對法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行補(bǔ)充：閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使它所產(chǎn)生的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的原磁通的變化。這就是楞次定律。法拉第電磁感應(yīng)定律：楞次定律：具體地說，如果回路由于磁通增加而引起的電磁感應(yīng)，則感應(yīng)電流的磁場與原來的磁場反向；如果回路由于磁通減少引起電磁感應(yīng)，則感應(yīng)電流的磁場與原來的磁場相同。簡要地說，感應(yīng)電流總是阻礙原磁通的變化。

法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律分別從大小和方向兩方面闡述了感應(yīng)電動(dòng)勢與磁通的關(guān)系。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

為了便于分析、表達(dá)感應(yīng)電動(dòng)勢，通常設(shè)定感應(yīng)電動(dòng)勢與磁通的參考方向符合右螺旋關(guān)系，則電磁感應(yīng)定律可用下式表達(dá)：對于一匝線圈由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為:式中，磁通的單位為Wb；時(shí)間的單位為S；電動(dòng)勢的單位為V。若線圈匝數(shù)為N匝，每匝線圈內(nèi)穿過的磁通為φ，則與此線圈相交鏈的總磁通稱為磁鏈，用ψ表示,即

（１）

式（１）不僅表明了感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，而且可以表明其方向。

此時(shí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢為

Φ

e(t)電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2、自感L

當(dāng)閉合線圈通電流，就會(huì)產(chǎn)生磁場，那么當(dāng)電流交變，就會(huì)使磁場交變，從而在線圈自身產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，這種電動(dòng)勢稱為自感電動(dòng)勢eL。電流通過線圈時(shí)產(chǎn)生的磁鏈ψ與電流i在大小上成正比，為了便于分析、計(jì)算，引入一個(gè)參數(shù)L，稱為線圈的自感系數(shù)，即

式中，ψ為磁鏈；L為自感系數(shù)，簡稱為電感或自感。通常選擇磁鏈ψ與電流i在方向上滿足右手螺旋定則。假設(shè)線圈中的電阻等于零（由無電阻的導(dǎo)線繞制而成），那么這個(gè)線圈就稱之為電感元件，顯然它是一個(gè)理想元件。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)當(dāng)自感系數(shù)L為一個(gè)常數(shù)，即不隨磁鏈ψ與電流I的改變而改變，這種電感元件稱為線性電感元件，否則即為非線性電感元件。式（1）與式（2）是電動(dòng)勢的兩種表達(dá)式，

（2）一般當(dāng)電感L為常數(shù)時(shí)，多采用式（2）。而分析非線性電感時(shí)，由于L可變，一般采用式（1）。注意若為線性電感元件對于鐵心線圈來說，電感L不為常數(shù)。非線性電感電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

3、電感元件上電壓與電流的關(guān)系

習(xí)慣上選擇電感元件上的電流、電壓、自感電動(dòng)勢三者參考方向一致，則

在直流電路中，由于電流變化率為零，所以電感電壓等于零，電感元件相當(dāng)于短路。電感的歐姆定律注意電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)3.2鐵磁性材料3.2.1

高導(dǎo)磁性

磁性材料的磁導(dǎo)率通常都很高，即

r1(如坡莫合金，其

r可達(dá)2

105)

。磁性材料能被強(qiáng)烈的磁化，具有很高的導(dǎo)磁性能。

磁性材料主要指鐵、鎳、鈷及其合金等。

磁性物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛地應(yīng)用于電工設(shè)備中，如電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件的線圈中都放有鐵心。

磁性物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛地應(yīng)用于電工設(shè)備中，如電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件的線圈中都放有鐵心。在這種具有鐵心的線圈中通入不太大的勵(lì)磁電流，便可以產(chǎn)生較大的磁通和磁感應(yīng)強(qiáng)度。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場不會(huì)隨著外磁場的增強(qiáng)而無限的增強(qiáng)。3.2.2

磁飽和性BJ

磁場內(nèi)磁性物質(zhì)的磁化磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線；B0磁場內(nèi)不存在磁性物質(zhì)時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度直線；B

BJ曲線和B0直線的縱坐標(biāo)相加即磁場的B-H

磁化曲線。OHBB0BJB?a?b磁化曲線磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場不會(huì)隨著外磁場的增強(qiáng)而無限的增強(qiáng)。當(dāng)外磁場增大到一定程度時(shí)，磁性物質(zhì)的全部磁疇的磁場方向都轉(zhuǎn)向與外部磁場方向一致，磁化磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度將趨向某一定值。如圖。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

B-H

磁化曲線的特征：

Oa段：B與H幾乎成正比地增加；

ab段：B的增加緩慢下來；

b點(diǎn)以后：B增加很少，達(dá)到飽和。OHBB0BJB?a?b

有磁性物質(zhì)存在時(shí)，B與H不成正比，磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率

不是常數(shù)，隨H而變。

有磁性物質(zhì)存在時(shí)，

與I不成正比。

磁性物質(zhì)的磁化曲線在磁路計(jì)算上極為重要，其為非線性曲線，實(shí)際中通過實(shí)驗(yàn)得出。OHB,

B

磁化曲線B和

與H的關(guān)系電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)3.2.3

磁滯性

磁性材料在交變磁場中反復(fù)磁化，其B-H關(guān)系曲線是一條回形閉合曲線，稱為磁滯回線。磁滯性：磁性材料中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化總是滯后于外磁場變化的性質(zhì)。磁滯回線OHB????BrHc剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br(剩磁)：當(dāng)線圈中電流減小到零(H=0)時(shí)，鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度。矯頑磁力Hc：使B=0所需的H值。

磁性物質(zhì)不同，其磁滯回線和磁化曲線也不同。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

幾種常見磁性物質(zhì)的磁化曲線a鑄鐵b鑄鋼c硅鋼片O0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0103H/(A/m)H/(A/m)12345678910103B/T1.81.61.41.21.00.80.60.40.2ababcc電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)按磁性物質(zhì)的磁性能，磁性材料分為三種類型：(1)軟磁材料具有較小的矯頑磁力，磁滯回線較窄。一般用來制造電機(jī)、電器及變壓器等的鐵心。常用的有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金即鐵氧體等。(2)永磁材料具有較大的矯頑磁力，磁滯回線較寬。一般用來制造永久磁鐵。常用的有碳鋼及鐵鎳鋁鈷合金等。(3)矩磁材料具有較小的矯頑磁力和較大的剩磁，磁滯回線接近矩形，穩(wěn)定性良好。在計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)中用作記憶元件、開關(guān)元件和邏輯元件。常用的有鎂錳鐵氧體等。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)3.3磁路基本定律3.3.1磁路的概念

在電機(jī)、變壓器及各種鐵磁元件中常用磁性材料做成一定形狀的鐵心。鐵心的磁導(dǎo)率比周圍空氣或其它物質(zhì)的磁導(dǎo)率高的多，磁通的絕大部分經(jīng)過鐵心形成閉合通路。+–NIfNSS直流電機(jī)的磁路交流接觸器的磁路電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)磁路：主磁通所經(jīng)過的閉合路徑。i

線圈通入電流后，產(chǎn)生磁通，分主磁通和漏磁通。：主磁通：漏磁通線圈鐵心變壓器的磁路電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)3.3.2磁路的基爾霍夫第一定律

對于有分支磁路，其分支匯集處稱為磁路的節(jié)點(diǎn)，磁路的任意節(jié)點(diǎn)所連接的各分支磁路的代數(shù)和等于零。I1N1N2I2即：電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

在無分支的均勻磁路（磁路的材料和截面積相同，各處的磁場強(qiáng)度相等）中，安培環(huán)路定律可寫成：磁路長度L線圈匝數(shù)NIHL：稱為磁位差。NI：稱為磁動(dòng)勢。一般用F

表示。F=NI3.3.3磁路的基爾霍夫第二定律電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)總磁動(dòng)勢

在非均勻磁路（磁路的材料或截面積不同，或磁場強(qiáng)度不等）中，總磁動(dòng)勢等于各段磁位差之和。例：IN電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)對于均勻磁路磁路中的歐姆定律3.3.4磁路的歐姆定律則：INSL注：由于磁性材料是非線性的，磁路歐姆定律多用作定性分析，不做定量計(jì)算。令：Rm

稱為磁阻l為磁路的平均長度；S

為磁路的截面積；

為磁導(dǎo)率。

磁通勢電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)磁路和電路的比較（一）磁路電路磁通INI磁壓降磁動(dòng)勢電動(dòng)勢電流電壓降R+_EU電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)基本定律

磁阻磁感應(yīng)強(qiáng)度基爾霍夫定律磁路IN歐姆定律電阻電流強(qiáng)度基爾霍夫定律磁路與電路的比較(二)電路R+_EI電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)3.4

交流鐵心線圈電路3.4.1電磁關(guān)系

–+e–+e

+–uNi（磁通勢）主磁通

：通過鐵心閉合的磁通。漏磁通

：經(jīng)過空氣或其它非導(dǎo)磁媒質(zhì)閉合的磁通。線圈鐵心

i，鐵心線圈的漏磁電感

與i不是線性關(guān)系。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2.4.2電壓電流關(guān)系根據(jù)KVL:

+––+–+ee

uNi式中：R是線圈導(dǎo)線的電阻L

是漏磁電感

當(dāng)u是正弦電壓時(shí)，其它各電壓、電流、電動(dòng)勢可視作正弦量，則電壓、電流關(guān)系的相量式為：電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)設(shè)主磁通則有效值

由于線圈電阻

R

和感抗X

（或漏磁通

）較小，其電壓降也較小，與主磁電動(dòng)勢E相比可忽略，故有式中：Bm是鐵心中磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，單位[T]；

S是鐵心截面積，單位[m2]。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2.4.3電磁鐵1.概述

電磁鐵是利用通電的鐵心線圈吸引銜鐵或保持某種機(jī)械零件、工件于固定位置的一種電器。當(dāng)電源斷開時(shí)電磁鐵的磁性消失，銜鐵或其它零件即被釋放。電磁鐵銜鐵的動(dòng)作可使其它機(jī)械裝置發(fā)生聯(lián)動(dòng)。根據(jù)使用電源類型分為：直流電磁鐵：用直流電源勵(lì)磁；交流電磁鐵：用交流電源勵(lì)磁。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2.基本結(jié)構(gòu)

電磁鐵由線圈、鐵心及銜鐵三部分組成，常見的結(jié)構(gòu)如圖所示。鐵心銜鐵銜鐵

有時(shí)是機(jī)械零件、工件充當(dāng)銜鐵FFFF線圈線圈銜鐵鐵心線圈鐵心電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)3.電磁鐵吸力的計(jì)算

電磁鐵吸力的大小與氣隙的截面積S0及氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的平方成正比?；竟饺缦拢菏街校築0的單位是特[斯拉]；

S0的單位是平方米；

F的單位是牛[頓]（N）。直流電磁鐵的吸力直流電磁鐵的吸力依據(jù)上述基本公式直接求取。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)交流電磁鐵的吸力交流電磁鐵中磁場是交變的，設(shè)式中：為吸力的最大值。吸力的波形:吸力平均值為:tFmfO電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)(1)交流電磁鐵的吸力在零與最大值之間脈動(dòng)。銜鐵以兩倍電源頻率在顫動(dòng)，引起噪音，同時(shí)觸點(diǎn)容易損壞。為了消除這種現(xiàn)象，在磁極的部分端面上套一個(gè)分磁環(huán)（或稱短路環(huán)），工作時(shí)，在分磁環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，其阻礙磁通的變化，在磁極端面兩部分中的磁通

1和

2之間產(chǎn)生相位差，相應(yīng)該兩部分的吸力不同時(shí)為零，實(shí)現(xiàn)消除振動(dòng)和噪音，如圖所示；而直流電磁鐵吸力恒定不變；綜合上述：

1

2(2)交流電磁鐵中,為了減少鐵損，鐵心由鋼片疊成；直流電磁鐵的磁通不變，無鐵損，鐵心用整塊軟鋼制成；電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)(4)直流電磁鐵的勵(lì)磁電流僅與線圈電阻有關(guān)，在吸合過程中，勵(lì)磁電流不變。(3)在交流電磁鐵中，線圈電流不僅與線圈電阻有關(guān)，主要的還與線圈感抗有關(guān)。在其吸合過程中，隨著磁路氣隙的減小，線圈感抗增大，電流減小。如果銜鐵被卡住，通電后銜鐵吸合不上，線圈感抗一直很小，電流較大，將使線圈嚴(yán)重發(fā)熱甚至燒毀；4.電磁鐵的應(yīng)用

電磁鐵在生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用。其主要應(yīng)用原理是：用電磁鐵銜鐵的動(dòng)作帶動(dòng)其他機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生機(jī)械連動(dòng)，實(shí)現(xiàn)控制要求。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)內(nèi)容

直流電磁鐵交流電磁鐵鐵芯結(jié)構(gòu)由整塊軟鋼制成,無短路環(huán)由硅鋼片制成,有短路環(huán)吸合過程電流不變,吸力逐漸加大

吸力基本不變,電流減小吸合后無振動(dòng)有輕微振動(dòng)吸合不好時(shí)線圈不會(huì)過熱線圈會(huì)過熱,可能燒壞直流電磁鐵與交流電磁鐵比較電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)3.5

變壓器

變壓器是靜止的電磁器械，在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。變壓器的主要功能有：變電壓（電力系統(tǒng)）變電流（電流互感器）變阻抗（電子線路中的阻抗匹配）變壓器的主要用途:經(jīng)濟(jì)地輸電合理地配電安全地用電

它利用電磁感應(yīng)原理，將一種交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N或幾種頻率相同、大小不同的交流電。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

例：電力工業(yè)中常采用高壓輸電低壓配電，實(shí)現(xiàn)節(jié)能并保證用電安全。具體如下：

發(fā)電廠10.5kV輸電線220kV升壓儀器36V降壓…實(shí)驗(yàn)室380/220V降壓變電站

10kV降壓降壓電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)變壓器的分類電壓互感器電流互感器按用途分電力變壓器(輸配電用)儀用變壓器整流變壓器按相數(shù)分三相變壓器單相變壓器按制造方式殼式心式變壓器符號(hào)電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)1、變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的磁路繞組：一次繞組二次繞組單相變壓器+–+–由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成厚0.35mm或0.5mm鐵心變壓器的電路一次繞組N1二次繞組N2鐵心3.5.1

單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)和原理電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)變壓器的結(jié)構(gòu)單相變壓器三相電力變壓器1一信號(hào)式溫度計(jì)；2一吸濕器；3一儲(chǔ)油柜；4一油表；5一安全氣邊；6一氣體繼電器；7一高壓套管；8一低壓套管；9一分接開關(guān)；10一油箱；11—鐵心；12—線圈；13—放油閥門電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2、變壓器的工作原理單相變壓器+–+–一次繞組N1二次繞組N2鐵心

一次、二次繞組互不相連，能量的傳遞靠磁耦合。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)(1)空載運(yùn)行情況1）電磁關(guān)系一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)開路。+–+–+–+–+–

1

i0(i0N1)

1空載時(shí)，鐵心中主磁通

是由一次繞組磁通勢產(chǎn)生的。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)(2)帶負(fù)載運(yùn)行情況1）電磁關(guān)系一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負(fù)載。+–+–+–

1

1i1(i1N1)i1i2(i2N2)

2有載時(shí)，鐵心中主磁通

是由一次、二次繞組磁通勢共同產(chǎn)生的合成磁通。

2i2+–e2+–e2+–u2

Z

電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2）電壓變換（設(shè)加正弦交流電壓）有效值:同理：主磁通按正弦規(guī)律變化，設(shè)為則(1)一次、二次側(cè)主磁通感應(yīng)電動(dòng)勢電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)根據(jù)KVL：變壓器一次側(cè)等效電路如圖

由于電阻

R1和感抗X1(或漏磁通)較小,其兩端的電壓也較小,與主磁電動(dòng)勢E1比較可忽略不計(jì)，則–––+++(2)一次、二次側(cè)電壓式中R1為一次側(cè)繞組的電阻;

X1=

L1為一次側(cè)繞組的感抗(漏磁感抗，由漏磁產(chǎn)生)。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)（匝比）K為變比對二次側(cè)，根據(jù)KVL：結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。式中R2為二次繞組的電阻;

X2=

L2為二次繞組的感抗；為二次繞組的端電壓。變壓器空載時(shí):+–u2+–+–+–

i1i2+–e2+–e2式中U20為變壓器空載電壓。故有電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)3）電流變換(一次、二次側(cè)電流關(guān)系)有載運(yùn)行

可見，鐵心中主磁通的最大值

m在變壓器空載和有載時(shí)近似保持不變。即有

不論變壓器空載還是有載，一次繞組上的阻抗壓降均可忽略，故有由上式，若U1、f不變，則

m基本不變，近于常數(shù)。空載：有載：+–|Z|+–+–+–電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)一般情況下：I0(2~3)%I1N很小可忽略?；蚪Y(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比?；颍?.提供產(chǎn)生

m的磁勢2.提供用于補(bǔ)償作用

的磁勢磁勢平衡式：空載磁勢有載磁勢電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)4）阻抗變換由圖可知：

結(jié)論：變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的K2倍。+–+–+–電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)(1)變壓器的匝數(shù)比應(yīng)為：信號(hào)源R0RL+–R0+–+–解:例1:如圖，交流信號(hào)源的電動(dòng)勢E=120V，內(nèi)阻R0=800

，負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為RL=8

。要求:（1）當(dāng)RL折算到原邊的等效電阻時(shí)，求變壓器的匝數(shù)比和信號(hào)源輸出的功率；（2）當(dāng)將負(fù)載直接與信號(hào)源聯(lián)接時(shí),信號(hào)源輸出多大功率？電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)信號(hào)源的輸出功率：電子線路中，常利用阻抗匹配實(shí)現(xiàn)最大輸出功率。結(jié)論：接入變壓器以后，輸出功率大大提高。原因：滿足了最大功率輸出的條件：（2）將負(fù)載直接接到信號(hào)源上時(shí)，輸出功率為：電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)為減少渦流損耗，鐵心一般由導(dǎo)磁鋼片疊成。

3.2.1變壓器的損耗銅損(pCu)：繞組導(dǎo)線電阻的損耗。渦流損耗：交變磁通在鐵心中產(chǎn)生的感

應(yīng)電流(渦流)造成的損耗。磁滯損耗：磁滯現(xiàn)象引起鐵心發(fā)熱，造

成的損耗。

鐵損(pFe)：3.2

變壓器的損耗與效率(

)電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)（1）磁滯損耗

磁滯損耗的大?。簡挝惑w積內(nèi)的磁滯損耗正比與磁滯回線的面積和磁場交變的頻率f。OHB

磁滯損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心發(fā)熱。

減少磁滯損耗的措施：選用磁滯回線狹小的磁性材料制作鐵心。變壓器和電機(jī)中使用的硅鋼等材料的磁滯損耗較低。

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)選擇值以減小鐵心飽和程度。電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)(2)渦流損耗渦流損耗:由渦流所產(chǎn)生的功率損耗。

渦流：交變磁通在鐵心內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和電流，稱為渦流。渦流在垂直于磁通的平面內(nèi)環(huán)流。渦流損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心發(fā)熱。減少渦流損耗措施：

提高鐵心的電阻率。鐵心用彼此絕緣的鋼片疊成，把渦流限制在較小的截面內(nèi)。

鐵心線圈交流電路的有功功率為：電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

一般

95%,負(fù)載為額定負(fù)載的(50~75)%時(shí)，

最大。輸出功率輸入功率3.2.2

變壓器的效率(

)電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

當(dāng)電流流入(或流出）兩個(gè)線圈時(shí)，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個(gè)流入(或流出）端稱為同極性端。??AXax?AXax3.3.1同極性端(同名端)

或者說，當(dāng)鐵心中磁通變化時(shí)，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢極性相同的兩端為同極性端。

同極性端用“?”表示。增加+–+++–––

同極性端和繞組的繞向有關(guān)。3.3

變壓器同名端?電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)聯(lián)接2－3

變壓器原一次側(cè)有兩個(gè)額定電壓為110V的繞組：3.3.2線圈的接法??1324??1324

聯(lián)接1－3，2－4當(dāng)電源電壓為220V時(shí)：+–+–電源電壓為110V時(shí)：電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)