第 8章 磁路与铁心线圈
8,1 磁路及磁路基本定律
8,3 交流铁心线圈
8,2 铁磁性物质的磁化
8,4 电磁铁与变压器
授课日期 班次 授课时数 2
课题,第八章磁路与铁心线圈
8.1磁路及磁路基本定律
8.2铁磁性物质的磁化
教学目的：了解磁路的概念及磁路欧姆定律和磁路 KCL,KVL定律；
了解铁磁性物质磁化过程中的一些基本概念
重点,磁路欧姆定律和磁路 KCL,KVL定律；铁磁性物质的磁化
难点,铁磁性物质的磁化
教具,多媒体
作业,P176,8.2
自用 参考书：, 电路, 丘关源 著
教学过程：由第三章磁与电磁导入本次课
第八章磁路与铁心线圈
8.1磁路及磁路基本定律
1.磁路的概念 2.磁路中的基本定律
由案例 8.1引入 8.2内容
8.2铁磁性物质的磁化
1.铁磁性物质的磁化 2.磁化曲线
3.磁滞回线
课后小计：
第 8章 磁路与铁心线圈
8,1 磁路及磁路基本定律
1,磁路的概念
（ 1）主磁通 在图 8,1中，当线圈中通以电流后，沿铁心、衔铁和
工作气隙构成回路的这部分磁通称为主磁通，占总磁通的绝大部分。
（ 2）漏磁通 指没有经过工作气隙和衔铁，而经空气自成回路的这
部分磁通称为漏磁通。
（ 3）磁路 磁通经过的闭合路径称为磁路。
磁路也分为有分支磁路（如图 8,2所示）和无分支磁路（如图 8,1
示）。在无分支磁路中，通过每一个横截面的磁通都相等。变压器、直
流电机及电器铁心构成的磁路如图 8,3所示。
8,1 磁路及磁路基本定律
2,磁路中的基本定律
（ 1）磁路欧姆定律
mm R
F
R
NIΦ ?＝
式中,为磁通（对应于电流），单位韦伯（ Wb）； 为磁通势（对
应于电动势），单位安（ A）,Rm 为磁阻（对应于电阻），单位（亨）
（ 1/H）。
? NIF?
磁阻计算的关系式为
A
lR
??m
8,1 磁路及磁路基本定律
（ 3）基尔霍夫磁通定律
有分支磁路如图 8,2所示，任取一闭合面，根据磁通连续性原理，进
入闭合面的磁通，必等于流出闭合面的磁通，即穿过闭合面的磁通的代数
和为零，此称基尔霍夫磁通定律。
0213 ＝＋＋－ ΦΦΦ
? 0＝Φ即
（ 4）基尔霍夫磁位差定律
如图 8,4所示磁路。磁路可能由多种尺寸、多种材料构成，有的还含
有气隙。
8,1 磁路及磁路基本定律
磁通势（磁动势） F,实验表明通电线圈产生的磁场强弱与线圈内
通入电流 I的大小及线圈的匝数 N成正比，把 I与 N的乘积称为磁通势，即
F=NI
（ 2）全电流定律
l
NIH ? lHNI ?或
上式表明，磁路中磁场强度与磁路的平均长度的乘积，在数值上等于
磁场的磁通势，称为 全电流定律。
磁场强度与磁路平均长度的乘积，又称磁位差，用符号表示,即mU
lHU ?m （ 8,4）
若研究的磁路具有不同的截面，并且是由不同的材料（如铁心和气隙）
构成的，则可以把一个磁路分成许多段来考虑，即把同一截面、同一材料
划为一段，可得
nn2211 HlHlHlNI ???? ? ?? ?? mUHlNI或
（ 8,5）
8,1 磁路及磁路基本定律
图 8,4所示磁路可分为三段,根据全电流定律有
332211 HlHlHlNI ＋??
推广到任意磁路中有
HlNI? ??
由于励磁电流是线圈产生磁通的来源，故称 NI为磁路的磁通势 F，单位
为安 (A)。式 (8,7)表示磁路中沿任意闭合曲线磁位差的代数和等于沿该曲
线磁通势的代数和，此称 基尔霍夫磁位差定律 。
若将磁通势表示为磁位降（磁位差）方向，也可写成
?? ? ?? 0mUHlNI ＝
当励磁电流为直流时，磁路中产生 恒定磁通,此磁路称为 恒定磁通磁
路,当励磁电流为交流时，产生 交变磁通,此称为 交变磁通磁路 。
8,2 铁磁性物质的磁化
案例 8,1 变压器中有硅钢片叠成的铁心，电机的绕组是嵌放在由硅钢
片叠成的铁心槽内。在第 3章中我们已经介绍，硅钢片是高导磁率（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心而形成闭
合回路。铁磁性物质是如何被磁化？还具有哪些特性？
1,铁磁性物质的磁化
本来不具磁性的物质，由于受磁场的作用而具有磁性的现象称为 该物质
被磁化。 只有铁磁性物质才能被磁化，而非铁磁性物质是不能被磁化的。
铁磁性物质，被磁化前后的
磁畴取向 如图 8,5所示。
有些铁磁性物质在去掉外磁场以
后，磁畴的大部分仍然保持取向一
致，对外仍显示磁性，这就成了 永
久磁铁 。
8,2 铁磁性物质的磁化
2,磁化曲线
铁磁物质的 B随 H而变化的曲线称为 磁化曲线,又称 B— H曲线。
图 8,6 (a)所 示给出了测定磁化曲线的实验电路。实验测得的 B— H曲
线，就是磁化曲线，如图 8,6 (b)所示。
由图可见,B与 H的关系是非线性的，即
H
B?? 不是常数。
8,2 铁磁性物质的磁化
B— H曲线分为三段：
1）起始磁化段 (曲线的 0～ 1段 )当 H从零值开始增大时,B增加较慢。
2）直线段（曲线的 1～ 2段） 随着 H的增大,B几乎是直线上升。
3）饱和段（曲线的 2～ 3段） 随着 H的增加,B的上升又比较缓慢了。
对于电机和变压器，通常都是工作在曲线的 2～ 3段 (即接近饱和的地方 )。
磁化曲线表示了媒质中磁感应强度 B和磁场强度 H的函数关系，不同的
铁磁性物质，其磁化曲线的形状不同。图 8,7所表示的是几种不同铁磁
性物质的磁化曲线。
8,2 铁磁性物质的磁化
3,磁滞回线
（ 1）剩磁 当 B随 H沿起始磁化曲线达到饱和值以后，逐渐减小 H的数
值，实验表明，这时 B并是沿起始磁化曲线减小，而是沿另一条在它上面
的曲线 ab下降，如图 8,8所示。当 H减至零时,B值不等于零，而是保留
一定的值称为 剩磁，用 Br表示 。
（ 2）矫顽磁力 为了消除剩磁，必须外加反方向的磁场，当反向磁场
增大到一定的值时,B值变为零，剩磁完全消失。这时的 H值是为克服剩
磁所加的磁场强度，称为 矫顽磁力，用 Hc表示。
8,3 交流铁心线圈
1,交流铁心线圈中电压与磁通的关系
如图 8,10所示的铁心线圈电路，在带铁心的线圈上加正弦交流电压 u，
线圈中的电流便在铁心中产生磁通 Φ。
电压 u与磁通 Φ之间的关系为：
dt
dΦNu ?
设 则有：tΦΦ ?s inm＝ m44.4 fN ΦU ? （ 8,10）
8,2 铁磁性物质的磁化
（ 3）磁滞现象 B的变化总是落后于 H的变化，这种现象称为磁滞现象。
经过多次循环，可以得到一个封闭的对称于原点的闭合曲线 (abcdefa)，
叫做 磁滞回线 。
如果在线圈中改变交变电流幅值的大小，那么交变磁场强度 H的幅值
也将随之改变。在反复交变磁化中，可相应得到一系列大小不一的磁滞
回线，连接各条对称的磁滞回线的顶点，得到的一条曲线叫 基本磁化曲
线,如图 8,9所示。
（ 4）磁滞损耗 铁磁性物质的反复交变磁化过程中，产生了能量损耗，
这种损耗称为磁滞损耗。
磁滞回线包围的面积越大，磁滞损耗就越大。所以,剩磁和矫顽磁
力越大 的铁磁性物质,磁滞损耗就越大。
授课日期 班次 授课时数 2
课题,8.3交流铁心线圈
8.4电磁铁与变压器
教学目的,了解交流铁心线圈的特点；了解变压器的变压比、变流比及变压器阻抗变换的意义
重点,变压器的变压比、变流比及变压器阻抗变换
难点,与重点相同
教具,多媒体
作业,P176,8.5
自用 参考书：, 电路, 丘关源 著
教学过程：一, 复习提问
1.对比磁路基本定律与电路基本定律
2.什么是磁滞损耗, 涡流损耗, 铁心损耗？
二：新授,8.3交流铁心线圈
1.交流铁心线圈中电压与磁通的关系
2.交流铁心线圈中磁通与电流的关系
8.4电磁铁与变压器
8.4.1电磁铁
1.电磁铁的工作原理与典型结构 2.电磁铁的分类
8.4.2变压器
1.变压器用途与组成 2.变压器的工作原理 3.例题分析
课后小计：
8,3 交流铁心线圈
由此可知：当铁心线圈上加以正弦交流电压时，铁心线圈中的磁通也
是按正弦规律变化，在相位上,电压超前于磁通 90°,在数值上，端电压
有效值 。
m44.4 fN ΦU ?
2,交流铁心线圈中磁通与电流的关系
由于 Φ与 B成正比,i与 H成正比，故得 Φ— i曲线也为非线性关系。
由铁磁物质的基本磁化曲线图 8,11(a)可得到图 8,11(b)所示 Φ— i曲线。
8,3 交流铁心线圈
3,交流铁心线圈中的铁心损耗
在交变磁通作用下，铁心中有能量损耗，称为 铁损 。铁损主要由两部
分组成：
（ 1）涡流损耗 铁心中的交变磁通 Φ(t)，在铁心中感应出电压，由于
铁心也是导体，便产生一圈圈的电流，称之为 涡流 。涡流在铁心内流动时，
在所经回路的导体电阻上产生的能量损耗,称为 涡流损耗 。
（ 2）磁滞损耗 铁磁性物质在反复磁化时，磁畴反复变化，磁滞损耗
是在克服各种阻滞作用而消耗的那部分能量。磁滞损耗的能量转换为热能
而使铁磁材料发热。
减少涡流损耗的途径有两种：一是减小铁片厚度；二是提高铁心材料
的电阻率。
减少磁滞损耗有两条途径：一是提高材料的起始磁导率；二是减小剩
磁 Bb。
通常把 磁滞损耗和涡流损耗的总和称为铁损 。
8,4 电磁铁与变压器
8,4,1 电磁铁
1．电磁铁的工作原理与典型结构
电磁铁是利用载流铁心线圈产生的电磁吸力来操纵机械装置,以完
成预期动作的一种电器。它是将电能转换为机械能的一种电磁元件。
电磁铁主要由 线圈、铁心及衔铁三部分组成,铁心和衔铁一般用软磁
材料制成。铁心一般是静止的，线圈总是装在铁心上。开关电器的电磁铁
的衔铁上还装有弹簧，
如图 8,12所示。
8,4,1 电磁铁
电磁铁的结构形式很多，如图 8,13所示。按磁路系统形式可分为拍
合式、盘式,E形和螺管式。按衔铁运动方式可分为转动式如图 8,13
（ a）所示和直动式如图 8,13（ b）、（ c）,(d)所示。
电磁铁的基本工作原理：
当线圈通电后，铁心和衔铁被磁化，成为极性相反的两块磁铁，它们
之间产生电磁吸力。当吸力大于弹簧的反作用力时，衔铁开始向着铁心
方向运动。当线圈中的电流小于某一定值或中断供电时，电磁吸力小于弹
簧的反作用力，衔铁将在反作用力的作用下返回原来的释放位置。
8,4,1 电磁铁
2．电磁铁的分类
按其线圈电流的性质可分为 直流电磁铁 和 交流电磁铁 ；
按用途不同可分为 牵引电磁铁、制动电磁铁、起重电磁铁 及其他类型
的 专用电磁铁 。
牵引电磁铁主要用于自动控制设备中，用来牵引或推斥机械装置，以
达到自控或遥控的目的 ；
制动电磁铁是用来操纵制动器，以完成制动任务的电磁铁；
起重电磁铁是用于起重、搬运铁磁性重物的电磁铁。
8,4,2 变压器
1．变压器的用途与组成
用于输配电系统的 电力变压器 ；用于工业动力系统中直流拖动的专
用 电源变压器 ；用于电力系统或实验室等场合的 调压变压器 ；用于测量
电压、电流的 电压互感器、电流互感器 ；用于潮湿环境或人体常常接触
场合的 隔离变压器 。
8,4,2 变压器
变压器主要由 铁心 和 绕组 两个基本部分组成。
2．变压器的工作原理
图 8.14为单相变压器的原理图,与电源相连的称为一次绕组（又称
原边绕组）,与负载相连的称为二次绕组（又称副边绕组）。一次绕组、
二次绕组的匝数分别为 和 。
1N 2N
当变压器的一交绕组 接上交流电压 时，一次绕组中便 有电流 通
过 。电流 在铁心中 产生闭合磁通,磁通 随 的变化而变化,从而
在二次绕组中 产生感应电动势。
1U
1i
Φ
1i
Φ
1i
8,4,2 变压器
如果二次绕组 接有负载,在二次绕组和负载组成回路中 有负载电流
产生。 2
i
（ 1）变压器的变压比 变压器中一、二次绕组的电压之比为
KNNEEUU ???
2
1
2
1
2
1
（ 2）变压器的变流比 变压器中一、二次绕组的电流之比为
KN
N
I
I 1
1
2
2
1 ??
（ 3）变压器的阻抗变换
在如图 8,15（ a）所示电路中，负载阻抗 与变压器二次绕组连接,虚
线框内部分 为折算到一次绕组的等效阻抗,如图 8,15（ b）所示。LZ Z?
LZ
L2 ZKZ ??
通过变换可得
8,4,2 变压器
这表明变压器的 副边接上负载 后,对电源而言,相当于接上阻抗
为 的负载。 当变压器负载一定时，改变变压器原、副边匝数，可获
得所需的阻抗。
L2ZK
LZ
例 8,1 有一台电压为 220/36 的降压变压器，副边接一盏 36
的灯泡，试求：（ 1）若变压器的原边绕组 匝，副边绕组匝数应
是多少？（ 2）灯泡点亮后，原、副边的电流各为多少？
V V,40W
11001 ?N
解：（ 1）由变压比的公式，可以求出副边的匝数为
1 8 01 1 0 02 2 0361
1
22 匝＝??? NUUN 匝
8,4,2 变压器
（ 2）由有功功率公式,灯泡是纯电阻负载,cos＝ 1，可
求得副边电流为 ?c o s222 IUP ?
A11.1A3640
2
22 ??? UPI
0, 1 8 AA1 1 0 01 8 011.1
1
221 ???? NNII
由变流公式，可求得原边电流为
例 8,2 在如图 8,16所示的晶体管收音机输出电路中，晶体管所需的
最佳负载电阻,而变压器副边所接扬声器的阻抗 。试
求变压器的匝数比。
??? 600R ?? 16LR
8,4,2 变压器
解：根据题意，要求副边电阻等效到原边后的电阻刚好等于晶体管所
需最佳负载电阻。以实现阻抗匹配，输出最大功率。
因此根据变压器阻抗变换公式
2
2
12
L
???
?
???
????
N
NK
R
R
6166 0 0
L2
12 ?????
R
R
N
NK
即原边的匝数应为副边匝数的 6倍。
8,1 磁路及磁路基本定律
8,3 交流铁心线圈
8,2 铁磁性物质的磁化
8,4 电磁铁与变压器
授课日期 班次 授课时数 2
课题,第八章磁路与铁心线圈
8.1磁路及磁路基本定律
8.2铁磁性物质的磁化
教学目的：了解磁路的概念及磁路欧姆定律和磁路 KCL,KVL定律；
了解铁磁性物质磁化过程中的一些基本概念
重点,磁路欧姆定律和磁路 KCL,KVL定律；铁磁性物质的磁化
难点,铁磁性物质的磁化
教具,多媒体
作业,P176,8.2
自用 参考书：, 电路, 丘关源 著
教学过程：由第三章磁与电磁导入本次课
第八章磁路与铁心线圈
8.1磁路及磁路基本定律
1.磁路的概念 2.磁路中的基本定律
由案例 8.1引入 8.2内容
8.2铁磁性物质的磁化
1.铁磁性物质的磁化 2.磁化曲线
3.磁滞回线
课后小计：
第 8章 磁路与铁心线圈
8,1 磁路及磁路基本定律
1,磁路的概念
（ 1）主磁通 在图 8,1中，当线圈中通以电流后，沿铁心、衔铁和
工作气隙构成回路的这部分磁通称为主磁通，占总磁通的绝大部分。
（ 2）漏磁通 指没有经过工作气隙和衔铁，而经空气自成回路的这
部分磁通称为漏磁通。
（ 3）磁路 磁通经过的闭合路径称为磁路。
磁路也分为有分支磁路（如图 8,2所示）和无分支磁路（如图 8,1
示）。在无分支磁路中，通过每一个横截面的磁通都相等。变压器、直
流电机及电器铁心构成的磁路如图 8,3所示。
8,1 磁路及磁路基本定律
2,磁路中的基本定律
（ 1）磁路欧姆定律
mm R
F
R
NIΦ ?＝
式中,为磁通（对应于电流），单位韦伯（ Wb）； 为磁通势（对
应于电动势），单位安（ A）,Rm 为磁阻（对应于电阻），单位（亨）
（ 1/H）。
? NIF?
磁阻计算的关系式为
A
lR
??m
8,1 磁路及磁路基本定律
（ 3）基尔霍夫磁通定律
有分支磁路如图 8,2所示，任取一闭合面，根据磁通连续性原理，进
入闭合面的磁通，必等于流出闭合面的磁通，即穿过闭合面的磁通的代数
和为零，此称基尔霍夫磁通定律。
0213 ＝＋＋－ ΦΦΦ
? 0＝Φ即
（ 4）基尔霍夫磁位差定律
如图 8,4所示磁路。磁路可能由多种尺寸、多种材料构成，有的还含
有气隙。
8,1 磁路及磁路基本定律
磁通势（磁动势） F,实验表明通电线圈产生的磁场强弱与线圈内
通入电流 I的大小及线圈的匝数 N成正比，把 I与 N的乘积称为磁通势，即
F=NI
（ 2）全电流定律
l
NIH ? lHNI ?或
上式表明，磁路中磁场强度与磁路的平均长度的乘积，在数值上等于
磁场的磁通势，称为 全电流定律。
磁场强度与磁路平均长度的乘积，又称磁位差，用符号表示,即mU
lHU ?m （ 8,4）
若研究的磁路具有不同的截面，并且是由不同的材料（如铁心和气隙）
构成的，则可以把一个磁路分成许多段来考虑，即把同一截面、同一材料
划为一段，可得
nn2211 HlHlHlNI ???? ? ?? ?? mUHlNI或
（ 8,5）
8,1 磁路及磁路基本定律
图 8,4所示磁路可分为三段,根据全电流定律有
332211 HlHlHlNI ＋??
推广到任意磁路中有
HlNI? ??
由于励磁电流是线圈产生磁通的来源，故称 NI为磁路的磁通势 F，单位
为安 (A)。式 (8,7)表示磁路中沿任意闭合曲线磁位差的代数和等于沿该曲
线磁通势的代数和，此称 基尔霍夫磁位差定律 。
若将磁通势表示为磁位降（磁位差）方向，也可写成
?? ? ?? 0mUHlNI ＝
当励磁电流为直流时，磁路中产生 恒定磁通,此磁路称为 恒定磁通磁
路,当励磁电流为交流时，产生 交变磁通,此称为 交变磁通磁路 。
8,2 铁磁性物质的磁化
案例 8,1 变压器中有硅钢片叠成的铁心，电机的绕组是嵌放在由硅钢
片叠成的铁心槽内。在第 3章中我们已经介绍，硅钢片是高导磁率（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心而形成闭
合回路。铁磁性物质是如何被磁化？还具有哪些特性？
1,铁磁性物质的磁化
本来不具磁性的物质，由于受磁场的作用而具有磁性的现象称为 该物质
被磁化。 只有铁磁性物质才能被磁化，而非铁磁性物质是不能被磁化的。
铁磁性物质，被磁化前后的
磁畴取向 如图 8,5所示。
有些铁磁性物质在去掉外磁场以
后，磁畴的大部分仍然保持取向一
致，对外仍显示磁性，这就成了 永
久磁铁 。
8,2 铁磁性物质的磁化
2,磁化曲线
铁磁物质的 B随 H而变化的曲线称为 磁化曲线,又称 B— H曲线。
图 8,6 (a)所 示给出了测定磁化曲线的实验电路。实验测得的 B— H曲
线，就是磁化曲线，如图 8,6 (b)所示。
由图可见,B与 H的关系是非线性的，即
H
B?? 不是常数。
8,2 铁磁性物质的磁化
B— H曲线分为三段：
1）起始磁化段 (曲线的 0～ 1段 )当 H从零值开始增大时,B增加较慢。
2）直线段（曲线的 1～ 2段） 随着 H的增大,B几乎是直线上升。
3）饱和段（曲线的 2～ 3段） 随着 H的增加,B的上升又比较缓慢了。
对于电机和变压器，通常都是工作在曲线的 2～ 3段 (即接近饱和的地方 )。
磁化曲线表示了媒质中磁感应强度 B和磁场强度 H的函数关系，不同的
铁磁性物质，其磁化曲线的形状不同。图 8,7所表示的是几种不同铁磁
性物质的磁化曲线。
8,2 铁磁性物质的磁化
3,磁滞回线
（ 1）剩磁 当 B随 H沿起始磁化曲线达到饱和值以后，逐渐减小 H的数
值，实验表明，这时 B并是沿起始磁化曲线减小，而是沿另一条在它上面
的曲线 ab下降，如图 8,8所示。当 H减至零时,B值不等于零，而是保留
一定的值称为 剩磁，用 Br表示 。
（ 2）矫顽磁力 为了消除剩磁，必须外加反方向的磁场，当反向磁场
增大到一定的值时,B值变为零，剩磁完全消失。这时的 H值是为克服剩
磁所加的磁场强度，称为 矫顽磁力，用 Hc表示。
8,3 交流铁心线圈
1,交流铁心线圈中电压与磁通的关系
如图 8,10所示的铁心线圈电路，在带铁心的线圈上加正弦交流电压 u，
线圈中的电流便在铁心中产生磁通 Φ。
电压 u与磁通 Φ之间的关系为：
dt
dΦNu ?
设 则有：tΦΦ ?s inm＝ m44.4 fN ΦU ? （ 8,10）
8,2 铁磁性物质的磁化
（ 3）磁滞现象 B的变化总是落后于 H的变化，这种现象称为磁滞现象。
经过多次循环，可以得到一个封闭的对称于原点的闭合曲线 (abcdefa)，
叫做 磁滞回线 。
如果在线圈中改变交变电流幅值的大小，那么交变磁场强度 H的幅值
也将随之改变。在反复交变磁化中，可相应得到一系列大小不一的磁滞
回线，连接各条对称的磁滞回线的顶点，得到的一条曲线叫 基本磁化曲
线,如图 8,9所示。
（ 4）磁滞损耗 铁磁性物质的反复交变磁化过程中，产生了能量损耗，
这种损耗称为磁滞损耗。
磁滞回线包围的面积越大，磁滞损耗就越大。所以,剩磁和矫顽磁
力越大 的铁磁性物质,磁滞损耗就越大。
授课日期 班次 授课时数 2
课题,8.3交流铁心线圈
8.4电磁铁与变压器
教学目的,了解交流铁心线圈的特点；了解变压器的变压比、变流比及变压器阻抗变换的意义
重点,变压器的变压比、变流比及变压器阻抗变换
难点,与重点相同
教具,多媒体
作业,P176,8.5
自用 参考书：, 电路, 丘关源 著
教学过程：一, 复习提问
1.对比磁路基本定律与电路基本定律
2.什么是磁滞损耗, 涡流损耗, 铁心损耗？
二：新授,8.3交流铁心线圈
1.交流铁心线圈中电压与磁通的关系
2.交流铁心线圈中磁通与电流的关系
8.4电磁铁与变压器
8.4.1电磁铁
1.电磁铁的工作原理与典型结构 2.电磁铁的分类
8.4.2变压器
1.变压器用途与组成 2.变压器的工作原理 3.例题分析
课后小计：
8,3 交流铁心线圈
由此可知：当铁心线圈上加以正弦交流电压时，铁心线圈中的磁通也
是按正弦规律变化，在相位上,电压超前于磁通 90°,在数值上，端电压
有效值 。
m44.4 fN ΦU ?
2,交流铁心线圈中磁通与电流的关系
由于 Φ与 B成正比,i与 H成正比，故得 Φ— i曲线也为非线性关系。
由铁磁物质的基本磁化曲线图 8,11(a)可得到图 8,11(b)所示 Φ— i曲线。
8,3 交流铁心线圈
3,交流铁心线圈中的铁心损耗
在交变磁通作用下，铁心中有能量损耗，称为 铁损 。铁损主要由两部
分组成：
（ 1）涡流损耗 铁心中的交变磁通 Φ(t)，在铁心中感应出电压，由于
铁心也是导体，便产生一圈圈的电流，称之为 涡流 。涡流在铁心内流动时，
在所经回路的导体电阻上产生的能量损耗,称为 涡流损耗 。
（ 2）磁滞损耗 铁磁性物质在反复磁化时，磁畴反复变化，磁滞损耗
是在克服各种阻滞作用而消耗的那部分能量。磁滞损耗的能量转换为热能
而使铁磁材料发热。
减少涡流损耗的途径有两种：一是减小铁片厚度；二是提高铁心材料
的电阻率。
减少磁滞损耗有两条途径：一是提高材料的起始磁导率；二是减小剩
磁 Bb。
通常把 磁滞损耗和涡流损耗的总和称为铁损 。
8,4 电磁铁与变压器
8,4,1 电磁铁
1．电磁铁的工作原理与典型结构
电磁铁是利用载流铁心线圈产生的电磁吸力来操纵机械装置,以完
成预期动作的一种电器。它是将电能转换为机械能的一种电磁元件。
电磁铁主要由 线圈、铁心及衔铁三部分组成,铁心和衔铁一般用软磁
材料制成。铁心一般是静止的，线圈总是装在铁心上。开关电器的电磁铁
的衔铁上还装有弹簧，
如图 8,12所示。
8,4,1 电磁铁
电磁铁的结构形式很多，如图 8,13所示。按磁路系统形式可分为拍
合式、盘式,E形和螺管式。按衔铁运动方式可分为转动式如图 8,13
（ a）所示和直动式如图 8,13（ b）、（ c）,(d)所示。
电磁铁的基本工作原理：
当线圈通电后，铁心和衔铁被磁化，成为极性相反的两块磁铁，它们
之间产生电磁吸力。当吸力大于弹簧的反作用力时，衔铁开始向着铁心
方向运动。当线圈中的电流小于某一定值或中断供电时，电磁吸力小于弹
簧的反作用力，衔铁将在反作用力的作用下返回原来的释放位置。
8,4,1 电磁铁
2．电磁铁的分类
按其线圈电流的性质可分为 直流电磁铁 和 交流电磁铁 ；
按用途不同可分为 牵引电磁铁、制动电磁铁、起重电磁铁 及其他类型
的 专用电磁铁 。
牵引电磁铁主要用于自动控制设备中，用来牵引或推斥机械装置，以
达到自控或遥控的目的 ；
制动电磁铁是用来操纵制动器，以完成制动任务的电磁铁；
起重电磁铁是用于起重、搬运铁磁性重物的电磁铁。
8,4,2 变压器
1．变压器的用途与组成
用于输配电系统的 电力变压器 ；用于工业动力系统中直流拖动的专
用 电源变压器 ；用于电力系统或实验室等场合的 调压变压器 ；用于测量
电压、电流的 电压互感器、电流互感器 ；用于潮湿环境或人体常常接触
场合的 隔离变压器 。
8,4,2 变压器
变压器主要由 铁心 和 绕组 两个基本部分组成。
2．变压器的工作原理
图 8.14为单相变压器的原理图,与电源相连的称为一次绕组（又称
原边绕组）,与负载相连的称为二次绕组（又称副边绕组）。一次绕组、
二次绕组的匝数分别为 和 。
1N 2N
当变压器的一交绕组 接上交流电压 时，一次绕组中便 有电流 通
过 。电流 在铁心中 产生闭合磁通,磁通 随 的变化而变化,从而
在二次绕组中 产生感应电动势。
1U
1i
Φ
1i
Φ
1i
8,4,2 变压器
如果二次绕组 接有负载,在二次绕组和负载组成回路中 有负载电流
产生。 2
i
（ 1）变压器的变压比 变压器中一、二次绕组的电压之比为
KNNEEUU ???
2
1
2
1
2
1
（ 2）变压器的变流比 变压器中一、二次绕组的电流之比为
KN
N
I
I 1
1
2
2
1 ??
（ 3）变压器的阻抗变换
在如图 8,15（ a）所示电路中，负载阻抗 与变压器二次绕组连接,虚
线框内部分 为折算到一次绕组的等效阻抗,如图 8,15（ b）所示。LZ Z?
LZ
L2 ZKZ ??
通过变换可得
8,4,2 变压器
这表明变压器的 副边接上负载 后,对电源而言,相当于接上阻抗
为 的负载。 当变压器负载一定时，改变变压器原、副边匝数，可获
得所需的阻抗。
L2ZK
LZ
例 8,1 有一台电压为 220/36 的降压变压器，副边接一盏 36
的灯泡，试求：（ 1）若变压器的原边绕组 匝，副边绕组匝数应
是多少？（ 2）灯泡点亮后，原、副边的电流各为多少？
V V,40W
11001 ?N
解：（ 1）由变压比的公式，可以求出副边的匝数为
1 8 01 1 0 02 2 0361
1
22 匝＝??? NUUN 匝
8,4,2 变压器
（ 2）由有功功率公式,灯泡是纯电阻负载,cos＝ 1，可
求得副边电流为 ?c o s222 IUP ?
A11.1A3640
2
22 ??? UPI
0, 1 8 AA1 1 0 01 8 011.1
1
221 ???? NNII
由变流公式，可求得原边电流为
例 8,2 在如图 8,16所示的晶体管收音机输出电路中，晶体管所需的
最佳负载电阻,而变压器副边所接扬声器的阻抗 。试
求变压器的匝数比。
??? 600R ?? 16LR
8,4,2 变压器
解：根据题意，要求副边电阻等效到原边后的电阻刚好等于晶体管所
需最佳负载电阻。以实现阻抗匹配，输出最大功率。
因此根据变压器阻抗变换公式
2
2
12
L
???
?
???
????
N
NK
R
R
6166 0 0
L2
12 ?????
R
R
N
NK
即原边的匝数应为副边匝数的 6倍。
