一、直流电机空载时磁场：
如图为一台四极直流电机空载时的磁场分布图。电机空载时的气隙磁场是由主极绕组通以直流电流建立的。电枢电流很小或等于零，电机无负载，即没有功率输出。
1、磁场分布情况：
主磁通
：绝大部分磁通经主极、气隙、电枢铁芯、同时与励磁绕组和电枢绕组相交链。
漏磁通
：励磁绕组电流还产生一部分不经过电枢而只通过主极之间的空气隙而闭合的磁通，它在电枢绕组中不感应电势。
2、磁场特点：
a、主磁通回路中气隙小，磁导较大;漏磁通回路中气隙较大，磁导较小。这样，漏磁通数量比主磁通数量小很多。主磁通远大于漏磁通 。
若不计铁磁材料中的磁压降，则在气隙中各处所消耗的磁势均为励磁磁势，这样，气隙小处，磁密B大;气隙大处，磁密B小;在两极间的几何中心线处，磁密B=0，于是，当不计齿槽影响，直流电机空载时的气隙磁场的磁密波分布波形为：一个空间位置固定不变的平顶波。
3、电机磁化曲线：
电机运行需要一定量的 ，即要有一定大小的励磁磁势，而F=WI，当W一定时，就需要有一定大小的励磁电流。电机磁化曲线是指主磁通 与励磁磁势或励磁电流的关系曲线。即
或 
或 是非线性的。如图：
曲线分析：
a、起始部分几乎是一直线。因电机未饱和，磁动势主要降落在气隙中，而气隙的磁导率为常数。延长这一直线部分得到气隙磁化曲线，即气隙线
。
b、当增大，铁心所需磁动势增大很快，而铁磁材料的磁导率是非线性变化的，所以磁化曲线将偏离气隙线而弯曲，与铁磁材料的B-H曲线相似。
c、电机饱和时，曲线进入饱和区。
二、直流电机的电枢反应及负载时的磁场：
1、电枢反应：
电机负载时，电枢绕组中有电流流过，产生一磁动势，称为电枢磁动势。此时，气隙磁场有主极磁势和电枢磁势二者合成磁势建立，电枢磁势的出现必然对空载时的主极磁场有影响，使气隙磁密的分布发生变化，这种电枢磁势对主极所建立气隙磁场的影响称为电枢反应。
由于这两个磁动势的互相作用，直流电机才能进行机电能量的转换。
电枢反应对电机运行特性影响很大：
对电动机：影响转速。2、电枢磁场的分布：
同极性下电流方向相同，异极性下电流方向相反。电刷是电枢表面电流分布的分界线。特点：电枢磁场与主极磁场分布是相对静止的。
3、电枢磁动势沿电枢表面分布：
a、以一个元件为例：线圈匝数
，电流 
安。元件边产生磁动势 安匝。每根磁力线仅与一个元件边相交链，磁场对称于电刷轴线，反向对称于磁极轴线。将电枢从几何中性线处切开。每个磁回路的磁势均为 安匝。
规定磁动势方向与磁力线的方向一致，不计铁磁材料的磁压降，则全部降落在两气隙上，于是，每通过一次气隙消耗磁动势为 
，可得一个元件所耗于气隙的磁动势的空间分布关系为： 一矩形波。
每极下有一个元件边的磁动势波形
b、若每极下有四个元件边均匀分布：
据上分析，应有四个矩形波，它们相互之间位移一个槽距，将它们迭加起来可得一阶梯数为2的阶梯波。
c、若每极下元件边的数目很多，且均匀分布在电枢表面，则经上述方法迭加后总的电枢磁动势会接近于三角波形。
4、电枢磁场的磁密沿电枢表面分布：(推导B与F的关系)
设电枢绕组的总匝数为N，元件数为S，极对数为p，极距为
，电枢直径为
，每元件匝数为Wy，则N=2SWy，阶梯数为S/2p ，阶梯波幅值为：
上式表明：
与
成正比，与
成反比。即：极靴下，气隙变化小，变化小;极尖处，气隙大，大大削弱，曲线呈马鞍形。
5、 直流电机负载时磁场的电枢反应
6、直流电机负载时磁场特点(呈去磁作用)：
a、磁场发生了畸变。
b、磁路不饱和时，主磁场中削弱的数量与加强的数量相等。当磁路饱和时，增磁使饱和程度提高，使铁心的磁阻增大，使曲线与不计饱和时降低;另一方面，去磁使磁密减小，饱和程度降低，使铁心磁阻减小，曲线比不计饱和时高。
总之，由于铁心磁阻变化的非线性，磁阻增大的量比减小的量要大，所以，磁密增大的量比减小的量要小，使磁场的磁密比不计饱和时的要小，呈去磁作用。