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《石蒼舒醉墨堂》原文及翻譯賞析

朝代:宋朝作者:蘇軾

[拼音]:cilu

[英文]:magnetic circuit

用強磁材料構成在其中產生一定強度的磁場的閉合迴路。它也是一種研究含有用以導磁的鐵心的電磁器件的模型,在這些器件中利用磁路在其中獲得需用的磁場。

磁路一般由通電流以激勵磁場的線圈、由軟磁材料製成的鐵心,以及適當大小的空氣隙構成。在有些場合下,用永磁體作為磁場的激勵源,其作用相當於通有電流的勵磁線圈。圖b是一直流電機的磁路。它由磁極、氣隙、電樞、磁軛構成,勵磁線圈繞在磁極上。圖a是一個常見於一些電工儀器中的含永久磁鐵的磁路。

磁路分析的主要目的是要確定勵磁磁通勢和它所產生的磁通的關係,這對了解器件的效能和進行相應的設計、諸如確定磁路形狀、尺寸、勵磁電流的大小,選擇適用的材料等,都是必要的。

《石蒼舒醉墨堂》原文及翻譯賞析

磁路中有關的物理量有磁通、磁通勢、磁位差、磁阻。

磁通

穿過一面S 的磁通等於磁通密度B 在該面上的面積分

《石蒼舒醉墨堂》原文及翻譯賞析

式中α 是dS與其上的B的夾角。當S面為一平面,B在其上均勻且與之垂直時,Φ=BS。

磁通勢

環繞一閉合迴路l 的磁通勢定義為該回路磁場強度H與此迴路長度元dl向量的點積沿l 的積分

《石蒼舒醉墨堂》原文及翻譯賞析

式中β是dl與其處的H的夾角。按照安培環路定律,沿一閉合迴路的磁通勢等於穿過該回路所限定的面上的電流∑I,即

《石蒼舒醉墨堂》原文及翻譯賞析

在上式中面的法線方向與迴路l 的環行方面依右手螺旋法則確定。對一載有電流I、匝數為W的勵磁線圈,穿過線圈迴路的磁通勢即為Fm=WI。在 SI單位制中磁通勢的單位為安或安匝。

磁位差

在恆定磁場中沒有電流的空間區域可用標量磁位來描述磁場的分佈。兩點α、b的標量磁位之差即磁位差(或稱磁位降)為

《石蒼舒醉墨堂》原文及翻譯賞析

它與靜電場中的電位差相似。在被均勻磁化的導磁體(其中磁場強度為H)中沿磁場方向相距l 的兩點間的磁位差即為Um=Hl。在SI單位制中磁位差的單位為安(培)。

磁阻

表徵磁路中磁位降與其中磁通關係的引數。它與電路中的電阻相似。

考慮一鐲環形密繞線圈,線圈電流所產生的磁場僅在環形線圈中,其中的磁通密度為

《石蒼舒醉墨堂》原文及翻譯賞析

式中μ為線圈心材料的磁導率,l為環形迴路的平均長度。線圈中的磁通為

《石蒼舒醉墨堂》原文及翻譯賞析

這磁路的磁阻即為

《石蒼舒醉墨堂》原文及翻譯賞析

它與磁路的長度成反比,與截面、磁導率成正比。這一結果與電路中計算電阻的式子相似。一段長為l截面為S的導磁體的磁阻,如果其中磁場均勻方向與其長度方向平行,也可用此式計算其磁阻。

磁阻的倒數稱為磁導。

在磁路中如有一磁通經過若干段磁路,則此各段磁路的總磁位降等於各段磁路上磁位降之和,每一段磁路的磁位降等於該段磁路的磁阻與磁通的乘積。從而可得總磁阻等於各段磁路的磁阻之和。這種情形與電路中串聯電阻電路的總電阻等於其中各電阻之和相似。

在磁路中如有多個磁路支路並聯,則此各支路的兩端間有同一磁位降。各磁路支路的磁通之和即等於總磁通。從而可得這些並聯支路的總磁導等於此各支路磁導之和。這種情形與並聯電導電路的總電導等於其中各電導之和相似。

電工中常用鐵磁材料製作鐵心。鐵磁材料的磁導率與其中的磁通密度或磁場強度有關而非恆定值,所以含鐵心的磁路的磁阻也不是恆定值而與其中的磁通或磁位降有關。這就使得磁路分析成為非線性問題。

參考文章

什麼叫磁路?自動化

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