磁导率

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磁导率介绍

磁导率介绍

中文名称:磁导率英文名称:magnetic permeability定义:磁介质中磁感应强度与磁场强度之比。

分为绝对磁导率和相对磁导率,是表征磁介质导磁性能的物理量。

磁导率μ等于磁介质中磁感应强度B与磁场强度H之比,即μ=B/H通常使用的是磁介质的相对磁导率μr,其定义为磁导率μ与真空磁导率μ0之比,即μr=μ/μ0相对磁导率μr与磁化率χ的关系是:μr=1+χ磁导率μ,相对磁导率μr和磁化率xm都是描述磁介质磁性的物理量。

对于顺磁质μr>1;对于抗磁质μr<1,但两者的μr都与1相差无几。

在大多数情况下,导体的相对磁导率等于1.在铁磁质中,B与H 的关系是非线性的磁滞回线,μr不是常量,与H有关,其数值远大于1。

例如,如果空气(非磁性材料)的磁导率是1,则铁氧体的磁导率为10,000,即当比较时,以通过磁性材料的磁通密度是10,000倍。

涉及磁导率的公式:磁场的能量密度=B^2/2μ在国际单位制(SI)中,相对磁导率μr是无量纲的纯数,磁导率μ的单位是亨利/米(H/m)。

常用的真空磁导率常用参数(1)初始磁导率μi:是指基本磁化曲线当H→0时的磁导率(2)最大磁导率μm:在基本磁化曲线初始段以后,随着H的增大,斜率μ=B/H逐渐增大,到某一磁场强度下(Hm),磁密度达到最大值(Bm),即(3)饱和磁导率μS:基本磁化曲线饱和段的磁导率,μs值一般很小,深度饱和时,μs=μo。

(4)差分(增量)磁导率μΔ∶μΔ=△B/△H。

ΔB及△H是在(B1,H1)点所取的增量如图1和图2所示。

(5)微分磁导率,μd∶μd=dB /dH,在(B1,H1)点取微分,可得μd。

可知:μ1=B1/H1,μ△=△B /△H,μd=dB1/dH1,三者虽是在同一点上的磁导率,但在数值上是不相等的。

非磁性材料(如铝、木材、玻璃、自由空间)B与H之比为一个常数,用μ。

来表示非磁性材料的的磁导率,即μ。

=1(在CGS单位制中)或μ。

多种材料的磁导率

多种材料的磁导率

非铁磁性物质的μ近似等于μ0。

而铁磁性物质的磁导率很高,μ>〉μ0。

铁磁性材料的相对磁导率μr=μ/μ0如铸铁为200~400;硅钢片为7000~10000;镍锌铁氧体为10~1000;镍铁合金为2000;锰锌铁氧体为300~5000;坡莫合金为20000~200000。

空气的相对磁导率为1。

00000004;铂为1.00026;汞、银、铜、碳(金刚石)、铅等均为抗磁性物质,其相对磁导率都小于1,分别为0.999971、0.999974、0。

99990、0.999979、0.999982。

铁粉心磁导率10左右材料以优良的频率特性和阻抗特性良好的温度特性是雷达和发射机滤波用电感器最佳材料;磁导率33材料最适合在几十A到上百A的大电流逆变电感器,如果对体积和温升要求不高,可以使用其做频率底于50KHz的开关电源输出电感器,APFC电感器;磁导率75材料是做差模电感器和频率在20K左右的滤波电感器储能电感器的高性价比材料。

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磁导率

磁导率

磁导率表示物质磁化性能的一个物理量,是物质中磁感应强度B与磁场强度H之比,又成为绝对磁导率。

物质的绝对磁导率和真空磁导率(设为μ0=4*3.14*0.0000001H/m)比值称为相对磁导率,也就是我们一般意义上的磁导率。

对于顺磁质μr>1,对于抗磁质μr<1,但它们都与1相差很小(例如铜的μr与1之差的绝对值是0.94×10-5)。

然而铁磁质的μr可以大至几万。

非铁磁性物质的μ近似等于μ0。

而铁磁性物质的磁导率很高,μ>>μ0。

铁磁性材料的相对磁导率μr=μ/μ0如铸铁为200~400;硅钢片为7000~10000;镍锌铁氧体为10~1000;镍铁合金为2000;锰锌铁氧体为300~5000;坡莫合金为20000~200000。

空气的相对磁导率为1.00000004;铂为1.00026;汞、银、铜、碳(金刚石)、铅等均为抗磁性物质,其相对磁导率都小于1,分别为0.999971、0.999974、0.99990、0.999979、0.999982。

所以,铜虽然具有抗磁性,但相对磁导率也有0.99990;纯铁为顺磁性物质,其相对磁导率会达到400以上。

所以用铜裹住铁并不能阻断磁力,而且是远远不能。

在某些特殊情况下,铜的抗磁性就会表现出来,如规格很小的烧结钕铁硼磁体D3*0.8电镀镍铜镍后,磁通量会降低7-8%(当然,这个损失还包括倒角和镍层屏蔽导致的磁损)。

直截了当地讲,磁场无处不在,是不能阻断的。

只不过各种物质导磁性有所差异,如空气、材料、铜、铝、橡胶、塑料等相对磁导率近似为1,它们对磁不感兴趣;而铁磁性材料如铸铁、铸钢、硅钢片、铁氧体、坡莫合金等材料具有良好的导磁性能,因此可用于导磁,也可用于隔磁(本质上还是导磁)。

磁导率英文名称:magnetic permeability 表征磁介质磁性的物理量。

常用符号μ表示,μ为介质的磁导率,或称绝对磁导率。

目录1简介2常用参数3功能4方法原理1简介磁导率μ等于磁介质中磁感应强度B与磁场强度H之比,即μ=dB / dH通常使用的是磁介质的相对磁导率μr,其定义为磁导率μ与真空磁导率μ0之比,即μr=μ/μ0相对磁导率μr与磁化率χ的关系是:μr=1+χ磁导率μ,相对磁导率μr和磁化率xm都是描述磁介质磁性的物理量。

磁导率

磁导率

磁导率magnetic permeability表征磁介质磁性的物理量。

常用符号μ表示,等于磁介质中磁感应强度B与磁场强度H之比,即B(矢量)=μH(矢量)通常使用的是磁介质的相对磁导率μr ,其定义为磁导率μ与真空磁导率μ0之比,即μr=μ/μ0磁场强度矢量H磁场强度矢量H是为了磁场的安培环路定理得到形式上简化而引入的辅助物理量。

它的物理意义类似于电位移矢量D。

从定义的操作方面来看,磁感应强度是完全考虑磁场对于电流元的作用,而不考虑这种作用是否受到磁场空间所在的介质的影响,这样磁感应强度就是同时由磁场的产生源与磁场空间所充满的介质来决定的。

相反,磁场强度则完全只是反映磁场来源的属性,与磁介质没有关系。

实际在前面已经说明,这两个概念在实际运用中各有其方便之处。

事实上,H的定义式为: H(矢量)=B(矢量)/μ磁通量magnetic flux表征磁场分布情况的物理量。

通过磁场中某处的面元dS的磁通量dΦ定义为该处磁感应强度的大小B与dS在垂直于B方向的投影dScosθ的乘积,即dΦ =BdScosθ式中θ是面元的法线方向n与磁感应强度B的夹角。

磁通量是标量,θ<90°为正值,θ>90°为负值。

通过任意闭合曲面的磁通量ΦB 等于通过构成它的那些面元的磁通量的代数和,即对于闭合曲面,通常取它的外法线矢量(指向外部空间)为正。

磁场的高斯定理指出,通过任意闭合曲面的磁通量为零,即它表明磁场是无源的,不存在发出或会聚磁力线的源头或尾闾,亦即不存在孤立的磁单极。

以上公式中的B既可以是电流产生的磁场,也可以是变化电场产生的磁场,或两者之和。

磁通密度是通过垂直于磁场方向的单位面积的磁通量,它等于该处磁场磁感应强度的大小B。

磁通密度精确地描述了磁感线的疏密。

通量概念是描述矢量场性质的必要手段,通量密度则描述矢量场的强弱。

磁通量和磁通密度,电通量和电通密度都是如此。

在国际单位制(SI)中,磁通量的单位是韦伯(Wb)。

磁导率数值

磁导率数值

磁导率数值
磁导率是物质对磁场的响应能力的度量,是衡量物质导磁性的物理量。

其数值通常用来表示物质对磁场的吸引或排斥程度。

磁导率数值的单位是亨利每米(H/m),常用符号是μ。

在真空中的磁导率被定义为4π×10^-7 H/m,通常用符号μ0表示。

对于其他物质,其磁导率数值相对于真空的磁导率而言可以是正值或负值。

正值代表物质对磁场表现出吸引特性,而负值代表物质对磁场表现出排斥特性。

不同物质的磁导率数值在数量上可能有所差异,取决于其导磁性质、化学成分以及物质状态(如温度等)。

例如,铁、镍等常见的铁磁性材料的磁导率数值通常较高。

而铜、铝等的磁导率数值较低,它们被称为非磁性材料。

总之,磁导率数值是一种衡量物质导磁性的重要物理量,不同物质的磁导率数值可以根据其对磁场的响应程度来区分。

磁导率 物理意义

磁导率 物理意义

磁导率物理意义
磁导率是表征磁介质磁性的物理量,表示在空间或在磁芯空间中的线圈流过电流后,产生磁通的阻力或是其在磁场中导通磁力线的能力。

其公式μ=B/H,其中H=磁场强度、B=磁感应强度,常用符号μ表示,μ为介质的磁导率,或称绝对磁导率。

磁导率的物理意义主要体现在其描述磁场在特定介质中的传播特性和磁场强度与磁感应强度之间的关系。

不同材料的磁导率值各不相同,反映了材料内部原子或分子对磁场的响应能力。

此外,磁导率还用于描述不同材料对磁场的响应程度,其值的大小能够反映材料的磁性能。

例如,在电子设备中,电感器、变压器和线圈等磁性元件的性能与材料的磁导率密切相关。

磁导率单位换算

磁导率单位换算

磁导率单位换算
磁导率是描述物质磁性的物理量,通常用符号μ表示,其单位是亨利每米(H/m)。

在国际单位制中,磁导率的单位可以通过基本单位换算得到。

在国际单位制中,磁感应强度的单位是特斯拉(T),电流的单位是安培(A),长度的单位是米(m)。

根据定义,磁导率μ等于磁感应强度B与磁场强度H的比值,即μ=B/H。

因此,磁导率的单位可以表示为:
μ = T / A·m
根据国际单位制的基本单位换算关系,1特斯拉等于1牛/安培·米,1安培等于1库仑/秒,1米等于10的9次方纳米。

因此,磁导率的单位可以进一步表示为:
μ = N / A²·s·m
这个单位可以简化为亨利每米(H/m),因为1亨利等于1牛/安培,1安培等于1库仑/秒,1米等于10的9次方纳米。

因此,磁导率的单位换算关系可以表示为:
1 H/m = 1 T / A·m = 1 N / A²·s·m
在实际应用中,磁导率的单位换算很重要。

例如,在电磁学中,磁导
率是描述材料对磁场的响应能力的重要参数。

不同材料的磁导率不同,可以通过实验测量得到。

在磁性材料的应用中,磁导率的大小和方向
决定了材料的磁性能,对于磁性材料的设计和制造具有重要意义。

总之,磁导率是描述物质磁性的重要物理量,其单位可以通过基本单
位换算得到。

在实际应用中,磁导率的单位换算很重要,对于磁性材
料的设计和制造具有重要意义。

介质相对磁导率

介质相对磁导率

介质相对磁导率
介质相对磁导率是特殊介质的磁导率和真空磁导率μ₀的比值,用符号μr 表示。

对于理想介质而言,其相对磁导率为1,即μr=1,因此其磁导率即为真空中的磁导率μ0。

所以理想介质的磁导率等于μ0,其值约为4π×10^-7 H/m。

介质相对磁导率和磁导率之间的区别如下:
1、定义:磁导率是表征磁介质磁性的物理量,它等于磁感应强度B与磁场强度H之比,即μ=B/H。

而相对磁导率是某种材质磁导率与真空磁导率的比值,即μr=μ/μ0。

2、物理含义:磁导率描述了材料对磁场的响应程度,而相对磁导率描述了材料相对于真空的磁导率增益或减少的程度。

以上信息仅供参考,建议查阅专业书籍或咨询专业人士获取更准确的信息。

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磁导率表示物质磁化性能的一个物理量,是物质中磁感应强度B与磁场强度H之比,又成为绝对磁导率。

物质的绝对磁导率和真空磁导率(设为μ0=4*3.14*0.0000001H/m)比值称为相对磁导率,也就是我们一般意义上的磁导率。

对于顺磁质μr>1,对于抗磁质μr<1,但它们都与1相差很小(例如铜的μr与1之差的绝对值是0.94×10-5)。

然而铁磁质的μr可以大至几万。

非铁磁性物质的μ近似等于μ0。

而铁磁性物质的磁导率很高,μ>>μ0。

铁磁性材料的相对磁导率μr=μ/μ0如铸铁为200~400;硅钢片为7000~10000;镍锌铁氧体为10~1000;镍铁合金为2000;锰锌铁氧体为300~5000;坡莫合金为20000~200000。

空气的相对磁导率为1.00000004;铂为1.00026;汞、银、铜、碳(金刚石)、铅等均为抗磁性物质,其相对磁导率都小于1,分别为0.999971、0.999974、0.99990、0.999979、0.999982。

所以,铜虽然具有抗磁性,但相对磁导率也有0.99990;纯铁为顺磁性物质,其相对磁导率会达到400以上。

所以用铜裹住铁并不能阻断磁力,而且是远远不能。

在某些特殊情况下,铜的抗磁性就会表现出来,如规格很小的烧结钕铁硼磁体D3*0.8电镀镍铜镍后,磁通量会降低7-8%(当然,这个损失还包括倒角和镍层屏蔽导致的磁损)。

直截了当地讲,磁场无处不在,是不能阻断的。

只不过各种物质导磁性有所差异,如空气、材料、铜、铝、橡胶、塑料等相对磁导率近似为1,它们对磁不感兴趣;而铁磁性材料如铸铁、铸钢、硅钢片、铁氧体、坡莫合金等材料具有良好的导磁性能,因此可用于导磁,也可用于隔磁(本质上还是导磁)。

磁导率英文名称:magnetic permeability 表征磁介质磁性的物理量。

常用符号μ表示,μ为介质的磁导率,或称绝对磁导率。

目录1简介2常用参数3功能4方法原理1简介磁导率μ等于磁介质中磁感应强度B与磁场强度H之比,即μ=dB / dH通常使用的是磁介质的相对磁导率μr,其定义为磁导率μ与真空磁导率μ0之比,即μr=μ/μ0相对磁导率μr与磁化率χ的关系是:μr=1+χ磁导率μ,相对磁导率μr和磁化率xm都是描述磁介质磁性的物理量。

对于顺磁质μr>1;对于抗磁质μr<1,但两者的μr都与1相差无几。

在大多数情况下,导体的相对磁导率等于1.在铁磁质中,B与H 的关系是非线性的磁滞回线,μr不是常量,与H有关,其数值远大于1。

例如,如果空气(非磁性材料)的磁导率是1,则铁氧体的磁导率为10,000,即当比较时,以通过磁性材料的磁通密度是10,000倍。

涉及磁导率的公式:磁场的能量密度=B^2/2μ在国际单位制(SI)中,相对磁导率μr是无量纲的纯数,磁导率μ的单位是亨利/米(H/m)。

常用的真空磁导率2常用参数(1)初始磁导率μi:是指基本磁化曲线当H→0时的磁导率公式(2)最大磁导率μm:在基本磁化曲线初始段以后,随着H的增大,斜率μ=B/H逐渐增大,到某一磁场强度下(Hm),磁密度达到最大值(Bm),即公式(3)饱和磁导率μS:基本磁化曲线饱和段的磁导率,μs值一般很小,深度饱和时,μs=μo。

(4)差分(增量)磁导率μΔ∶μΔ=△B/△H。

ΔB及△H是在(B1,H1)点所取的增量如图1和图2所示。

(5)微分磁导率,μd∶μd=dB /dH,在(B1,H1)点取微分,可得μd。

可知:μ1=B1/H1,μ△=△B /△H,μd=dB1/dH1,三者虽是在同一点上的磁导率,但在数值上是不相等的。

非磁性材料(如铝、木材、玻璃、自由空间)B与H之比为一个常数,用μ。

来表示非磁性材料的的磁导率,即μ。

=1(在CGS单位制中)或μ。

=4πX10o-7(在RMKS 单位制中)。

在众多的材料中,如果自由空间(真空)的μo=1,那△么比1略大的材料称为顺磁性材料(如白金、空气等);比1略小的材料,称为反磁性材料(如银、铜、水等)。

本章介绍的磁性元件μ1是大有用处的。

只有在需要磁屏蔽时,才会用铜等反磁性材料做成屏蔽罩使磁元件的磁不会辐射到空间中去。

下面给出几个常用的参数式:公式(1)有效磁导率μro。

在用电感L形成闭合磁路中(漏磁可以忽略),磁心的有效磁导率为:式中L——绕组的自感量(mH);W——绕组匝数;磁心常数,是磁路长度Lm与磁心截面积Ae的比值(mm).(2)饱和磁感应强度Bs。

随着磁心中磁场强度H的增加,磁感应强度出现饱和时的B 值,称为饱和磁感应强度B,。

(3)剩余磁感应强度Br。

磁心从磁饱和状态去除磁场后,剩余的磁感应强度(或称残留磁通密度)。

(4)矫顽力Hco。

磁心从饱和状态去除磁场后,继续反向磁化,直至磁感应强度减小到零,此时的磁场强度称为矫顽力(或保磁力)。

公式(5)温度系数aμ°温度系数为温度在T1~T2范围内变化时,每变化1℃相应磁导率的相对变化量,即式中μr1——温度为T1时的磁导率;μr2——温度为T2时的磁导率。

值得注意的是:除了磁导率μ与温度有关系之外,饱和磁感应强度Bs、剩余磁感应强度Br、矫顽力Hc,以及磁心比损耗Pcv(单位重量损耗W/kg)等磁参数,也都与磁心的工作温度有关。

3功能磁导率的测量是间接测量,测出磁心上绕组线圈的电感量,再用公式计算出磁芯材料的磁导率。

所以,磁导率的测试仪器就是电感测试仪。

在此强调指出,有些简易的电感测试仪器,测试频率不能调,而且测试电压也不能调。

例如某些电桥,测试频率为100Hz或1kHz,测试电压为0.3V,给出的这个0.3V并不是电感线圈两端的电压,而是信号发生器产生的电压。

至于被测线圈两端的电压是个未知数。

如果用高档的仪器测量电感,例如Agilent 4284A 精密LCR测试仪,不但测试频率可调,而且被测电感线圈两端的电压及磁化电流都是可调的。

了解测试仪器的这些功能,对磁导率的正确测量是大有帮助的。

4方法原理说起磁导率μ的测量,似乎非常简单,在材料样环上随便绕几匝线圈,测其电感,找个公式一算就完了。

其实不然,对同一只样环,用不同仪器,绕不同匝数,加不同电压或者用不同频率都可能测出差别甚远的磁导率来。

造成测试结果差别极大的原因,并非每个测试人员都有精力搞得清楚。

本文主要讨论测试匝数及计算公式不同对磁导率测量的影响。

2.1 计算公式的影响大家知道,测量磁导率μ的方法一般是在样环上绕N匝线圈测其电感L,因为可推得L的表达式为:L=μ0 μN^2A/l (1)所以,由(1)式导出磁导率的计算公式为:μ=Ll/μ0N^2A (2)式中:l为磁心的磁路长度,A为磁心的横截面积。

对于具有矩形截面的环型磁芯,如果把它的平均磁路长度l=π(D+d)/2就当作磁心的磁路长度l,把截面积A=h(D-d)/2,μ0=4π×10-7都代入(2)式得:μ=L(D+d)*10/4Nh(D-d) (3)式中,D为环的外直径,d为内径,h为环的高度,如图2所示。

把环的内径d=D-2a 代入(3)式得:μ=L(D-a)*10/4Nha (4)式中:a为环的壁厚。

对于内径较小的环型磁心,内径不如壁厚容易测量,所以用(4)式比较方便。

(4)式与(3)式是等效的,它们的由来是把环的平均磁路长度当成了磁心的磁路长度。

用它们计算出来的磁导率称为材料的环磁导率。

有人说用环型样品测量出来的磁导率就叫环磁导率,这种说法是不正确的。

实际上,环磁导率比材料的真实磁导率要偏高一些,且样环的壁越厚,误差越大。

对于样环来说,在相同安匝数磁动势激励下,磁化场在径向方向上是不均匀的。

越靠近环壁的外侧面,磁场就越弱。

在样环各处磁导率μ不变的条件下,越靠近环壁的外侧,环的磁通密度B就越低。

为了消除这种不均匀磁化对测量的影响,我们把样环看成是由无穷多个半径为r,壁厚无限薄为dr的薄壁环组成。

根据(1)式,可写出每个薄壁环产生的电感dL为:(5)由(5)式对r从内半径r1到外半径r2积分,既得到整个样环产生的电感L:(6)由(6)式导出计算磁导率的精确公式为:(7)为了便于实际应用,可把(7)式化为;(8)上式中:D为样环外径,d为内径。

把自然对数换为常用对数,(8)式被化为:(9)如果样环是由同一种材料组成,则用(7)、(8)或(9)式计算出来的磁导率就是其材料的真正磁导率μ。

它比其环磁导率略低一些。

2.2 测试线圈匝数N的影响由于电感L与匝数N2成正比,按理说用(9)式计算出来的磁导率μ不应该再与匝数N 有关系,但实际上却经常有关系。

关于材料磁导率的测量,一般使用的测试频率都不高,经常在1kHz或10kHz的频率测试。

测试信号一般都是使用正弦信号,因为频率不高,样环绕组线圈阻抗的电阻部分可忽略不计,把绕组线圈看作一个纯电感L接在测量仪器上。

测试等效电路如图所示,仪器信号源产生的电压有效值为U,Ri为信号源的输出阻抗。

由图3很容易写出磁化电流的表达式:(10)上式中,ω为仪器信号源的角频率,L为样环绕组线圈的电感。

L=μ0μN2Ae /le (11)(11)中,Ae为磁心的有效截面积,le为磁心的有效磁路长度。

如果把环型磁心的Ae 和le代入,(11)式就会变为与(6)式的结果相同。

测试电流产生的有效磁场强度峰值Hm为:(12)把(10)式和(11)式都代入(12)式得到:(13)由(13)式可知,当(ωμ0μAe)2N4远小于le2Ri2时,(13)式可近似为:(14)上式告诉我们,测试线圈匝数很少时,测试磁场强度与匝数成正比。

随着匝数的增多,当达到(ωμ0μAe)2N4远大于le2Ri2时,(13)式可近似为:(15)由(15)式可知,测试线圈匝数太多时,测试磁场强度又会与匝数成反比。

从以上分析得知,测量磁导率时,样环中的磁化场强度与测试线圈的匝数有关,当匝数为某一定值时磁场强度就会达到最强值。

而材料的磁导率又与磁化场强密切相关,所以导致磁导率的测量与测试线圈匝数有关。

结合图具体讨论匝数对磁导率测试的影响。

2.2.1测试电压U较低的情况如前所述,对于高档仪器,如Agilent 4284A精密LCR 测试仪,它的测试电压可以调得极低,以至于测试磁场强度随匝数的变化达到最强时,仍然没有超出磁导率的起始区。

这时测得的总是材料的起始磁导率μi,它与测试线圈匝数N无关。

用同一台仪器,如果把测试电压调得比较高,不能再保证不同匝数测得的磁导率都是起始磁导率,这时所测得的磁导率又会与测试线圈匝数有关了。

2.2.2 测试电压U不能调的情况绝大多数测量电感的简便仪器,其测试电压和频率都不能灵活调节。

如2810 LCR电桥,其测试频率为100Hz或1kHz,测试电压小于0.3V。

[1]磁屏蔽编辑把磁导率不同的两种介质放到磁场中,在它们的交界面上磁场要发生突变,这时磁感应强度B的大小和方向都要发生变化,也就是说,引起了磁感线的折射。

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