技成培训网 技成学习APP 技成工具箱 技成企业服务

欢迎回到技成培训网

技成培训网

电工题库宝典

技成电工课堂

PLC练习题

技成PLC课堂

变频器故障查询

技成PLC学吧

伺服驱动故障查询

技成PLC网校

当前位置:技成首页 > 文章中心 > 电工基础 > 傻傻分不清电路?专业电气学姐为你全方面解读(二十二)

傻傻分不清电路?专业电气学姐为你全方面解读(二十二)

肖菲 发布于2020-03-31 11:33 15 2 标签:电工基础

我是如何学习电工基础之Part.22:物质的磁性


不知大家对铁磁物质的了解有多少?或者这样问,为什么电机的铁芯或变压器的铁芯都是由硅钢片制成?如下图22-1所示,变压器的以硅钢片制成铁芯,电机的绕组是嵌放在由硅钢片叠成的铁芯槽内。



▲图22-1

这是因为硅钢片是高磁导率(磁阻低)的铁磁性材料,能使磁通绝大部分通过由硅钢片叠成的铁芯而形成闭合回路。这就好比电流都是流过导体的原理,只有微小的漏电流会流过绝缘物质,但是磁导率和电导率是完全不同数量级的数,所以漏电流和漏磁通的数量级也是是完全不同的。


磁导率,在之前的学习分享中已经学过,是一个用来表示磁场媒质磁性即磁介质的物理量,也就是用来衡量物质导磁能力(即导磁性)的物理量,用符号μ表示,单位是H/m(亨/米),其值由媒质的性质所决定真空中的磁导率是一个常数,用μ0表示,即μ0=4π×10-7H/m。其它任一媒质的磁导率与真空的磁导率的比值称为相对磁导率,用μr表示,即μr=μμ0


其中磁介质是指磁场中的物质,类似于电场中的电介质。而导磁性是指物质对磁场的影响能力。


在之前学习磁场的基本物理量的时候也提到过,磁导率μ与磁场强度H和磁感应强度B之间存在着某种关系,即H=μBH=B/μ。根据相对磁导率的定义,我们可以很快地推导出相对磁导率μ、磁场强度H与磁感应强度B之间的关系如图22-2所示。


22-2


22-2中的式子表明,在同样磁场强度的情况下,磁场空间某点的磁感应强度与该点媒质的磁导率有关,若媒质的磁导率为μ,则磁感应强度将是真空中磁感应强度的μr倍。


不同材料的相对磁导率μr相差很大。自然界的所有物质根据磁导率的大小,大体分可以为非磁性物质和磁性物质两大类:


l 非磁性材料的相对磁导率为常数且接近于1;

l 磁性材料的相对磁导率则很大,其磁导率可比非磁性材料的要高102~106倍。


也就是说非磁性材料如空气、木材、瓷、胶木、铜、铝之类的磁介质,其导磁能力(即对磁场的增强程度)很弱且接近;而磁性材料如铁、镍、钴和它们的合金及氧化物之类的磁介质,其导磁能力很强。


非磁性物质其实很好理解,它们一般不能被磁铁吸合。非磁性材料分子电流的磁场方向杂乱无章,几乎不受外磁场的影响而相互抵消,不具有磁化特性。它们的磁导率μ约等于真空磁导率μ0,即μμ0,所以其相对磁导率μr≈1。


22-3


当物质是非磁性材料时,如上图22-3所示,其中H=NI/l是磁介质的安培环路定理,在此就不展开讲述。从图22-3我们可以看到,非磁性物质的磁感应强度B和所处的磁场强度H成正比,它们的特性曲线呈线性关系;同样的,其磁通φ与产生磁场的电流I成正比,也是呈线性关系。也就是说,外加电流越大,电流产生的磁场的磁场强度越强,此时的磁介质即非磁性物质的磁感应强度和磁通量也越大,但这个增大是呈线性趋势。


当物质是磁性材料时,此时的BHφI就不是简单的线性关系了,因为此时的磁性材料存在很大的磁化现象。而关于磁性材料的磁化现象,这也是我们接下来要学习的内容。


其实,任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化,只是磁化的程度不同而已。根据物质在外磁场中表现出的特性,物质可分为五类:顺磁性物质抗磁性物质铁磁性物质亚磁性物质反磁性物质。其中顺磁性物质和抗磁性物质称为弱磁性物质,铁磁性物质称为强磁性物质。通常所说的磁性材料其实就是指的强磁性物质。


另外,磁性材料按磁化后去磁的难易程度可分为软磁性材料和硬磁性材料。磁化后容易去掉磁性的物质叫软磁性材料,不容易去磁的物质叫硬磁性材料。一般来讲软磁材料剩磁较小,硬磁材料剩磁较大。


磁化,是指在受外磁场的作用下,由于材料中磁矩排列时取向趋于一致而呈现出一定的磁性的现象。其中磁矩是描述载流线圈或微观粒子磁性的物理量。磁性物质内部会形成许多小区域,其分子间存在的一种特殊的作用力使每一区域的磁场排列整齐,显示磁性,这些小区域就称为磁畴。磁畴是天然磁化区,是磁性物质特有的结构,每一个磁畴都有自己的磁矩(即一个微小的磁场)。如下图22-4所示,一个个的小区域就是磁介质的磁畴。


22-4


在没有外磁场作用的普通磁性物质中,各个磁畴排列杂乱无章,如图22-4的(a)所示,磁场相互抵消,整体对外不显磁性。在外磁性作用下,磁畴方向发生变化,使之与外磁场方向趋于一致,如图22-4的(b)所示,物质整体显示出磁性来,这就是磁化,即磁性物质能被磁化。


磁介质的磁化现象有点类似于电介质在电场中所产生的极化现象。极化的电介质产生一个附加电场,从而对原电场产生影响;磁化的磁介质也要产生附加磁场,显然,附加磁场对原磁场也会产生影响。


磁导率很大的铁磁材料磁化后,能显著地增强磁场,所以磁性物质被广泛地应用于电工设备中,电动机、电磁铁、变压器等设备线圈中都含有的铁芯,就是利用其磁导率大的特性,使得在较小的电流情况下得到尽可能大的磁感应强度和磁通,即铁芯材料的磁化。


22-5


如图22-5所示,若将铁磁材料放入通电线圈中(线圈称为励磁线圈,电流称为励磁电流),在励磁电流产生的外磁场的作用下,个磁畴的磁场方向趋向于外磁场的方向,产生一个很强的附加磁场,使合成的总磁场大大增强,这种现象就称为铁磁材料的磁化。


学到这里,关于物质的磁性,我相信大家也有了一定程度的了解,下次我们会继续学习磁性物质的磁特性。那么,这次的学习就到此为止。



相关课程推荐:


电工基础

若有收获,就点个赞吧!

文章来源于网络及文献如有侵权请联系站长
分享到:

微信扫一扫分享

阅读与本文标签相同的文章

电工基础

相关推荐

最新文章 热门文章
最新课程 免费课程
PLC资料下载 电工电气资料下载
应用新秀
变频器故障代码查询APP
伺服故障代码查询APP
技成
手机APP
热门标签