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磁导率
在上文中,我们谈到了一个磁导率的概念,接下来我们来看看,什么是磁导率。
磁导率,英文名称:magnetic permeability,它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、或者是其在磁场中导通磁力线的能力。
其公式:μ=B/H
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。
在实践中,用这个关系描述材料属性很不方便,通常采用材料磁导率与真空磁导率比值关系,即相对磁导率μr
μr=μ/μ0
因此上述公式 可改为:
B=μrμ0H
从理论上讲,磁导率μ是描述磁性材料属性的最好参数,因为它预示两个主要的材料参数磁感应强度B和磁场强度H的直接关系,但事实上,情况要复杂的多,因为:
(1)B和H之间的关系几乎总是非线性,因此磁导率取决于工作点(磁场强度的值)。
从下图的典型磁化曲线可以看出,相对磁导率最大值可达到约4000,但是,在高磁感应强度时其低得多(对于深度饱和时其值非常小,实际上不像是铁磁材料)。类似地,对于非常小的磁场,初始磁导率也大大减小,因此,固定值磁导率给出的信息仅仅是一个固定工作点。
典型磁化曲线(B-H)
(2)材料磁化受其形状的影响——磁体的磁导率与原材料磁导率可以完全不同。通常,不均匀磁化的磁体我们只能确定其平均值。
(3)大多数磁性材料是多晶的,磁材料的磁化方向不同(材料各向异性),磁导率也不同。因此,磁导率应该描述成张量形式。
磁导率取决于许多其他因素:频率和谐波(正弦波磁感应强度偏差)等。对于更高的频率,应该考虑磁导率的实部和虚部(复数磁导率),两者的关系为μ=μ’+jμ’’。
因此,从物理学角度来看尽管磁导率是一个非常有用的参数,但在技术应用方面,应用磁化曲线作为磁化过程的描述更加合理。尽管如此,在某些应用过程中,磁导率还是最重要的因素。
例如,电磁屏蔽设计(磁导率值越高,屏蔽效果越好)、磁选矿机设计。在这些设备上,尽可能使用最高磁导率的磁性材料。
目前,铁磁材料的相对磁导率可高达100万。下表给出了一些相对磁导率大的典型工业用铁磁材料。