磁通量与匝数有关系吗(磁通量与匝数有关么)

简而言之，电路就是电流流过的电路。同样，磁路是什么意思？和电路有什么不同？

别急，这个学习和分享会给你提供答案。欢迎来到本学习:《磁路及磁路基本定律》。

本研究的内容主要是与磁路有关的基本概念及其一些基本规律。在学习之前，建议大家复习一下电路的一些基本定律和磁场的那些基本物理量，比如基尔霍夫定律、磁通量、磁导率等电路的相关知识。

那么，我们就正式进入这个学习话题吧！

1、磁路

在电机、变压器和各种铁磁元件中，磁性材料常用来制作具有一定形状的铁芯。铁芯的磁导率远高于周围空气体或其他物质的磁导率。大部分磁通通过铁芯形成闭合路径，磁通的闭合路径称为磁路。

下图24-1显示了四极DC电机和交流接触器的磁路。比如DC电机的磁路，通电导线绕在定子铁芯上，按照右手螺旋法则，四极电机的N极和S极成对形成磁路。由交流接触器的通电线圈产生的磁通量也形成了沿着磁性材料的路径。

▲图24-1▲图24-1

其实磁路很好理解，就像电路一样。电路是指电流流过的电路，磁路是指磁通的闭合路径。磁路中的磁通量实际上类似于电路中的电流。

还有，导体的导电率比绝缘体高得多，所以几乎所有的电流都沿着导体流动；同样，磁性材料的磁导率也远高于非磁性材料。显然，大部分磁通量是沿着磁性材料流动的。

这里需要强调的是，导电体和非导电体的导电率之比可以大到1016，所以电流一般沿导体流动，其泄漏电流可以忽略不计，一般可以忽略不计；

而铁磁材料与非铁磁材料的磁导率之比一般在102 ~ 106倍的数量级，所以在磁路中漏磁通是不可忽略的。

以此类推，电路中电流的前提是电动势，那么同理，磁路中磁通量的前提是什么？没错，就是磁动势！

但是磁动势到底是什么意思呢？还有，电路中有一个电阻，和导线相比，电压基本上施加在电阻两端。磁路中是否存在磁阻使磁压基本作用于电阻两端？

别急，下面让我给你一一揭晓这些问题。现在我们要先掌握磁路的基本概念！

图24-2所示的两种磁路有什么区别？其实很明显，单相变压器的磁路只有一条，而四极电机的磁路有四条。像变压器那样只有一条通路的磁路称为无分支磁路，而由一台电机的几条磁路组成的磁路称为分支磁路。

这也有点类似于电路中的分支。相反，关于磁路的概念，如果你有难以理解的地方，可以在电路中找到类似的物理量来理解。

上面提到一个概念:漏磁通，其实是指线圈周围通过空气体等非铁磁性材料的磁通量，如上面图24-2所示的单相变压器磁路中的φL。

相反，还有主磁通的概念，主磁通是指通过磁路的磁通，也称为工作磁通。漏磁通相对于主磁通很小，为了计算方便一般不考虑。但在实际应用中，漏磁通在很多情况下是不可忽略的。

磁阻是指磁势差与磁路磁通量的比值。磁阻由磁路的几何形状、尺寸和磁性决定，用符号Rm表示。在国际单位制中，磁阻的单位是每亨里(1/h)。它是一个类似于截面为S，长度为L，材料相同的均匀磁截面引入的电阻的量。

如图24-3所示，它是一个矩形的均匀磁剖面。磁路具有均匀的矩形横截面，磁感应线垂直于横截面。

此时磁阻RM的定义是:截取一个长度为L，截面积为S，磁导率为μ的磁路，其磁阻为RM = L/μ s .或者横截面上的磁通量为φ，磁路两端的磁势差为Um，则该磁路的磁阻Rm定义为Rm=Um/φ。比较磁阻和电阻，如图24-3所示，可以发现两者非常相似。

电路中有DC电路和交流电路，同理，磁路中也有DC电路和交流电路。

DC磁路:在DC电流激励的磁路中，磁通方向不变。这样的磁路称为DC磁路，也称为恒磁通磁路。

如图24-4所示，有一个无分支的DC磁路，磁通沿磁性材料形成闭合路径。此时是否存在分支磁路的欧姆定律如图所示。

磁动势f是电流I与线圈匝数n的乘积，单位为安培(a)或安培匝数(AT)。∑Rm为磁路的总磁阻，单位为每亨利(1/H)。磁动势类似于电路中的电动势，是磁通量(励磁电流)的来源。由于铁磁材料的磁导率μ不是常数，即磁性材料的磁阻不是常数，所以图24-4中磁路的欧姆定律只能定性分析磁路。

DC磁路中的磁通量是恒定的，励磁线圈中没有感应电动势。励磁电流I仅由励磁线圈的外加电压U和线圈电阻R决定(I=U/R)。励磁线圈的电阻是恒定的。当外加电压一定时，如果磁路条件(中心长度、截面、材料)不同，总磁阻和磁通量也不同。

交流磁路:在交流电流激励的磁路中，磁通随时间不断交替变化，这样的磁路称为交流磁路。交流磁路的励磁线圈称为交流铁芯线圈。由于交流磁路中磁场方向的不断变化，磁通量不断变化，会导致铁磁材料的磁滞损耗和涡流损耗。至于磁滞损耗和涡流损耗，我其实在之前的学习中也提到过，不知道大家还记不记得。

涡流:当磁路中的磁通交变时，会在铁芯中感应出涡流，称为涡流。涡流芯发热消耗能量，称为涡流损耗(涡流损耗)。在交流磁路中，铁芯中磁滞损耗和涡流损耗之和称为铁芯损耗，简称铁损。

如图24-5所示，我们以硅钢片制成的铁芯为例。硅钢片处于交变磁通中。根据电磁感应定律和右手螺旋法则，每片硅钢片都会产生感应电动势，会形成一圈涡流。由于硅钢片中电阻的存在，存在能量损耗，这就是涡流损耗。

知道了磁路是怎么回事，我们继续学习磁路的基本规律。

2、安培环路定律（全电流定律）

我在之前的学习和分享中也提到过安培环路定律，但当时没有解释。现在是时候让大家知道它真正的含义了。

如图24-6所示，无限长载流直导线的磁感应线在垂直于导线的平面内是一组以导线为圆心的同心圆。电流方向不同的导线产生的磁感应线，其缠绕方向也不同，这些不同方向的磁感应线会在某一点矢量叠加。

取任意闭合的磁感应线，沿磁感应线(磁通量)的缠绕方向对磁感应线进行微分，然后取任意线元dl，与该处磁场强度H积分。得到的结果是闭合磁感应线所包围的电流的代数和。

安培环路定律规定了一个电路的正反方向:任意选取一个闭合环路的绕组方向，符合右手螺旋法则的闭合环路的电流方向与绕组方向之间的电流为正，否则为负。

安培环路定律将电流与磁场强度联系起来。另外，如果是在均匀磁场中，根据安培环路定律，我们可以很快得到Hl=NI，(或者H=NI/l)。

3、磁路的欧姆定律

如果一个磁路的磁通量为φ，磁通势(磁动势)为F，磁阻为Rm，那么φ=F/Rm，这就是磁路的欧姆定律。如上所述，磁路中的磁通量就像电路中的电流，电路中的欧姆定律是I=U/R，这显然与磁路中的欧姆定律非常相似。

磁路和电路虽然相似，但有很多不同之处，所以磁路分析的特点和电路分析的特点是不一样的。磁路分析的特点主要包括以下几点:

(1)处理电路时不涉及电场问题，处理磁路时不可缺少磁场的概念；

(2)一般加工电路时可以忽略漏电流，加工磁路时要考虑漏磁通；

(3)磁路欧姆定律和电路欧姆定律只是形式上相似。由于μ不是常数，它随励磁电流而变化，所以磁路欧姆定律不能直接用于计算，只能用于定性分析。

(4)电路中，当E=0时，I = 0；但在磁路中，由于剩磁，当F=0时，φ不为0。

4、磁路基尔霍夫定律

(1)磁通基尔霍夫定律:如图24-7所示，分支磁路指的是任何封闭的表面。根据磁通连续性原理，进入封闭面的磁通必须等于流出封闭面的磁通，即通过封闭面的磁通代数和为零(≘φ= 0)，这就是所谓的基尔霍夫磁通定律。

回顾之前学过的电路的基尔霍夫电流定律，即在电路中的任意节点，任意时刻流入该节点的电流之和等于流出该节点的电流之和(∑I=0)，可以发现磁路的基尔霍夫通量定律与电路的基尔霍夫电流定律非常相似。

就像歌词里说的“吃了我的再吐出来”，无论是空之间的闭平面还是闭曲面，进入闭曲面的磁通量始终等于闭曲面流出的磁通量。

(2)磁压基尔霍夫定律:是指磁路中沿任意闭合曲线的磁势差代数和等于沿曲线的磁动势代数和，即∑NI ∑Hl ∑Um=0。

如上所述，磁路的磁动势F是电流I与线圈匝数N的乘积，即F=NI。类似于电路中的电动势，由于励磁电流是线圈产生磁通量的来源，NI称为磁路的磁动势F。与电路中的电压类似，磁路中也有磁压的概念，即磁场强度与磁路平均长度的乘积，称为磁压，用符号Um表示，Um=Hl。

如图24-8所示，磁路可能由各种尺寸和材料组成，其中有些还含有气隙。结合磁动势F的定义和上面的全电流定律Hl=NI，有NI=∑Hl，推广到任何磁路。显然还有∑NI ∑Hl ∑Um=0，这就是基尔霍夫磁压定律。

我们再来回顾一下之前学过的基尔霍夫电压定律，即在任意闭合回路中，每个元件两端电压降的代数和等于电动势的代数和，或者从一点出发，回到该点时，各段电压的代数和始终等于零(∑U=0)。显然，磁路的基尔霍夫磁压定律与电路的基尔霍夫电压定律非常相似。

其实磁路的基本规律并不难理解，甚至比电路的更容易理解。在《电工基础》课上，曹老师用一个小时的时间给同学们讲解了磁路的分析与计算，包括两个典型的习题。那些练习比较简单，这里就不赘述了。

(原创技术培训，杨思慧撰写，未经授权不得转载，违者必究！)

所以，这次学习和分享到此为止。请在评论区留言转发。请注意@京京京京京京京京京京京京京京京京京京京京

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