磁路

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[外文]：magneticcircuit用强磁材料构成在其中产生一定强度的磁场的闭合回路。它也是一种研究含有用以导磁的铁心的电磁器件的模型，在这些器件中利用磁路在其中获得需用的磁场。磁路一般由通电流以激励磁场的线圈、由软磁材料制成的铁心，以及适当大小的空气隙构成。在有些场合下，用永磁体作为磁场的激励源，其作用相当于通有电流的励磁线圈。图b是一直流电机的磁路。它由磁极、气隙、电枢、磁轭构成，励磁线圈绕在磁极上。图a是一个常见于一些电工仪器中的含永久磁铁的磁路。磁路分析的主要目的是要确定励磁磁通势和它所产生的磁通的关系，这对了解器件的性能和进行相应的设计、诸如确定磁路形状、尺寸、励磁电流的大小，选择适用的材料等，都是必要的。磁路中有关的物理量有磁通、磁通势、磁位差、磁阻。磁通穿过一面S的磁通等于磁通密度B在该面上的面积分式中α是dS与其上的B的夹角。当S面为一平面，B在其上均匀且与之垂直时，Φ＝BS。磁通势环绕一闭合回路l的磁通势定义为该回路磁场强度H与此回路长度元dl向量的点积沿l的积分式中β是dl与其处的H的夹角。按照安培环路定律，沿一闭合回路的磁通势等于穿过该回路所限定的面上的电流∑I，即在上式中面的法线方向与回路l的环行方面依右手螺旋法则确定。对一载有电流I、匝数为W的励磁线圈，穿过线圈回路的磁通势即为Fm=WI。在SI单位制中磁通势的单位为安或安匝。磁位差在恒定磁场中没有电流的空间区域可用标量磁位来描述磁场的分布。两点α、b的标量磁位之差即磁位差（或称磁位降）为它与静电场中的电位差相似。在被均匀磁化的导磁体(其中磁场强度为H)中沿磁场方向相距l的两点间的磁位差即为Um=Hl。在SI单位制中磁位差的单位为安（培）。磁阻表征磁路中磁位降与其中磁通关系的参数。它与电路中的电阻相似。考虑一镯环形密绕线圈，线圈电流所产生的磁场仅在环形线圈中，其中的磁通密度为式中μ为线圈心材料的磁导率，l为环形回路的平均长度。线圈中的磁通为这磁路的磁阻即为它与磁路的长度成反比，与截面、磁导率成正比。这一结果与电路中计算电阻的式子相似。一段长为l截面为S的导磁体的磁阻，如果其中磁场均匀方向与其长度方向平行，也可用此式计算其磁阻。磁阻的倒数称为磁导。在磁路中如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。这种情形与电路中串联电阻电路的总电阻等于其中各电阻之和相似。在磁路中如有多个磁路支路并联，则此各支路的两端间有同一磁位降。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此各支路磁导之和。这种情形与并联电导电路的总电导等于其中各电导之和相似。电工中常用铁磁材料制作铁心。铁磁材料的磁导率与其中的磁通密度或磁场强度有关而非恒定值，所以含铁心的磁路的磁阻也不是恒定值而与其中的磁通或磁位降有关。这就使得磁路分析成为非线性问题。