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磁场强度、磁通密度、磁化率和磁导率

发布时间:2023-11-29 09:33:29 浏览量:939 作者:Leon

摘要

磁学走过了很长的路。然而,更复杂的概念有时可以简化为这些基本概念,以便于当时更容易理解。我们按照历史上介绍的方式命名磁场的两个zui基本的量,即磁场强度和磁场密度。然而,为了描述材料的磁性,并对它们进行定量测量,我们需要的不仅仅是两个量。

正文


磁场强度、磁通密度、磁化率和磁导率


力的强度被称为磁场强度,磁场强度,或磁化力,并表示,经常用符号H.在cgs单位制中,磁场强度H的测量单位是oersteds (Oe),其中1 Oe定义为在单位极1厘米处的场强。另一方面,磁场也可以由电流产生,因此用电流定义为每米一安培(A/m),这是MKS系统中磁场强度的测量单位。磁场强度是用粗体字母H表示的矢量,因此磁场强度既有方向又有强度。方向是由磁场作用下北极开始移动的方向,或由指南针的北端指示的方向。


力线在任何一点的集中被称为磁通量,而每单位面积的磁通量是用符号B表示的磁通量密度,或以矢量形式B表示。磁通量密度的单位是高斯(Gs),在cgs单位制中,韦伯/米2 . wb /m2/或MKS系统中的特斯拉(T),或后来发展的SI单位制。磁通密度传统上是用关系式来定义的


量B-H =4πM达到饱和值。因子4π是球体的面积,它在方程中的存在是由于一个单位场造成的,这个单位场是由包围着该ji点的单位半径球体表面上到处都有一个单位ji点所引起的。与式1不同,磁通密度也可以由电荷或电流的运动以及静磁学定律来定义。


为了确定材料是否具有磁性,我们至少需要一个可以描述材料在外加磁场下的磁性行为的量。称为磁化率的量通过关系表征材料的磁响应



式中M为磁化强度,也称为单位体积磁矩,H0为外加磁场强度。下标“0”通常添加到H中,以突出显示此字段是应用字段或外部字段。磁化率通常是一个张量,是场H0和磁化强度M的函数。对于磁性各向同性材料,M平行于H0,因此,它被约化为一个标量。相对磁化率的SI单位为亨利/米(H/m)。


通过绘制磁场密度B与磁场强度H的关系,得到B - H磁滞回线。同样的方法得到M - H曲线,其中磁化强度M代替磁通密度B。在这两种情况下,如果磁场强度H从零增加到一个高值,然后减小,则不会回溯原始曲线。这意味着材料获得的磁通密度B不遵循其初始曲线上的原始值的磁历史。如果磁滞回线在原点周围是对称的,并且材料被磁化至饱和,则磁通密度为零的场强Hc值称为矫顽力,通常用于磁记录以确定材料的可用性。另一方面,强度H为零的通量密度Br称为保留率,而剩余磁化强度的值称为剩磁,尽管两者经常互换,Br被一些作者称为“剩磁”。无论哪种方式,当外场恢复为零时,剩余磁通密度或剩余磁化强度是决定磁性材料质量的重要量。


另一个由B - H磁滞回线确定的量,可以让我们对材料的磁性有一些了解,它的磁导率是通过比值B/H得到的,尽管从技术上讲,它是B - H磁滞回线的导数。材料的磁导率表示由于材料本身在外场中的存在而引起的磁通的相对增加。磁导率的单位为与相同。因此,可以测量真空的磁导率为常数的单位。在这种情况下,测量的无因次量称为相对磁化率,用下式表示:



相对磁化率的取值范围为10-5(极弱磁性)-10-6(极强磁性)。在某些情况下,相对易感性为负。或者,M和H之间的关系不是线性的,因此相对磁化率取决于H。相对磁化率的行为导致各种类型的磁性。


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