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磁導率
表征磁介質(zhì)磁性的物理量
基本信息
| 中文名 | 磁導率 |
| 外文名 | magnetic permeability |
| 拼音 | cí dǎo lǜ |
| 定義 | 表征磁介質(zhì)磁性的物理量 |
| 符號 | μ |
| 計算公式 | μ=B / H |
收起
簡介
磁導率
等于磁介質(zhì)中磁感應強度
與磁場強度
之比，即
。
相對磁導率
與磁化率
的關(guān)系是：
。
磁導率μ，相對磁導率和磁化率
都是描述磁介質(zhì)磁性的物理量。
對于順磁質(zhì)
；對于抗磁質(zhì)
，但兩者的都與1相差無幾。在大多數(shù)情況下，導體的相對磁導率等于1。在鐵磁質(zhì)中，B與H的關(guān)系是非線性的磁滯回線，不是常量，與H有關(guān)，其數(shù)值遠大于1。
例如，如果空氣(非磁性材料)的相對磁導率是1，則鐵氧體的相對磁導率為10,000，即當比較時，以通過磁性材料的磁通密度是10,000倍。鑄鐵為200～400；硅鋼片為7000～10000；鎳鋅鐵氧體為10～1000。
涉及磁導率的公式：
磁場的能量密度
常用的真空磁導率
H/m。
常用參數(shù)
（3）飽和磁導率
：基本磁化曲線飽和段的磁導率，值一般很小，深度飽和時，
。
（4）差分（增量）磁導率
。
及
是在（
）點所取的增量如圖1和圖2所示。
（5）微分磁導率，
，在（）點取微分，可得
。
可知：
，
，
，三者雖是在同一點上的磁導率，但在數(shù)值上是不相等的。
在眾多的材料中，如果自由空間（真空）的
，那么比1略大的材料稱為順磁性材料（如白金、空氣等）；比1略小的材料，稱為反磁性材料（如銀、銅、水等）。本章介紹的磁性元件
是大有用處的。只有在需要磁屏蔽時，才會用銅等反磁性材料做成屏蔽罩使磁元件的磁不會輻射到空間中去。
下面給出幾個常用的參數(shù)式：
式中L——繞組的自感量（mH）；
W——繞組匝數(shù)；
磁心常數(shù)，是磁路長度
與磁心截面積
的比值（mm）．
（2）飽和磁感應強度
。隨著磁心中磁場強度H的增加，磁感應強度出現(xiàn)飽和時的B值，稱為飽和磁感應強度B。
（3）剩余磁感應強度
。磁心從磁飽和狀態(tài)去除磁場后，剩余的磁感應強度（或稱殘留磁通密度）。
（5）溫度系數(shù)
溫度系數(shù)為溫度在
范圍內(nèi)變化時，每變化
相應磁導率的相對變化量，即
式中
——溫度為
時的磁導率；
功能
磁導率的測量是間接測量，測出磁心上繞組線圈的電感量，再用公式計算出磁芯材料的磁導率。所以，磁導率的測試儀器就是電感測試儀。在此強調(diào)指出，有些簡易的電感測試儀器，測試頻率不能調(diào)，而且測試電壓也不能調(diào)。例如某些電橋，測試頻率為100Hz或1kHz，測試電壓為0.3V，給出的這個0.3V并不是電感線圈兩端的電壓，而是信號發(fā)生器產(chǎn)生的電壓。至于被測線圈兩端的電壓是個未知數(shù)。如果用高檔的儀器測量電感，例如Agilent4284A精密LCR測試儀，不但測試頻率可調(diào)，而且被測電感線圈兩端的電壓及磁化電流都是可調(diào)的。了解測試儀器的這些功能，對磁導率的正確測量是大有幫助的。
方法原理
說起磁導率μ的測量，似乎非常簡單，在材料樣環(huán)上隨便繞幾匝線圈，測其電感，找個公式一算就完了。其實不然，對同一只樣環(huán)，用不同儀器，繞不同匝數(shù)，加不同電壓或者用不同頻率都可能測出差別甚遠的磁導率來。造成測試結(jié)果差別極大的原因，并非每個測試人員都有精力搞得清楚。本文主要討論測試匝數(shù)及計算公式不同對磁導率測量的影響。
公式的影響
大家知道，測量磁導率μ的方法一般是在樣環(huán)上繞N匝線圈測其電感L，對于內(nèi)徑較小的環(huán)型磁心，內(nèi)徑不如壁厚容易測量，它們的由來是把環(huán)的平均磁路長度當成了磁心的磁路長度。用它們計算出來的磁導率稱為材料的環(huán)磁導率。有人說用環(huán)型樣品測量出來的磁導率就叫環(huán)磁導率，這種說法是不正確的。實際上，環(huán)磁導率比材料的真實磁導率要偏高一些，且樣環(huán)的壁越厚，誤差越大。
對于樣環(huán)來說，在相同安匝數(shù)磁動勢激勵下，磁化場在徑向方向上是不均勻的。越靠近環(huán)壁的外側(cè)面，磁場就越弱。在樣環(huán)各處磁導率μ不變的條件下，越靠近環(huán)壁的外側(cè)，環(huán)的磁通密度B就越低。為了消除這種不均勻磁化對測量的影響，我們把樣環(huán)看成是由無窮多個半徑為r，壁厚無限薄為dr的薄壁環(huán)組成。
如果樣環(huán)是由同一種材料組成，則計算出來的磁導率就是其材料的真正磁導率μ。它比其環(huán)磁導率略低一些。
線圈匝數(shù)影響
由于電感L與匝數(shù)N2成正比，按理說計算出來的磁導率μ不應該再與匝數(shù)N有關(guān)系，但實際上卻經(jīng)常有關(guān)系。
關(guān)于材料磁導率的測量，一般使用的測試頻率都不高，經(jīng)常在1kHz或10kHz的頻率測試。測試信號一般都是使用正弦信號，因為頻率不高，樣環(huán)繞組線圈阻抗的電阻部分可忽略不計，把繞組線圈看作一個純電感L接在測量儀器上。測試等效電路如圖所示，儀器信號源產(chǎn)生的電壓有效值為U，
為信號源的輸出阻抗。
測量磁導率時，樣環(huán)中的磁化場強度與測試線圈的匝數(shù)有關(guān)，當匝數(shù)為某一定值時磁場強度就會達到最強值。而材料的磁導率又與磁化場強密切相關(guān)，所以導致磁導率的測量與測試線圈匝數(shù)有關(guān)。結(jié)合圖具體討論匝數(shù)對磁導率測試的影響。
磁導率
U較低的情況
如前所述，對于高檔儀器，如Agilent4284A精密LCR測試儀，它的測試電壓可以調(diào)得極低，以至于測試磁場強度隨匝數(shù)的變化達到最強時，仍然沒有超出磁導率的起始區(qū)。這時測得的總是材料的起始磁導率μ，它與測試線圈匝數(shù)N無關(guān)。用同一臺儀器，如果把測試電壓調(diào)得比較高，不能再保證不同匝數(shù)測得的磁導率都是起始磁導率，這時所測得的磁導率又會與測試線圈匝數(shù)有關(guān)了。
U不能調(diào)情況
絕大多數(shù)測量電感的簡便儀器，其測試電壓和頻率都不能靈活調(diào)節(jié)。如2810LCR電橋，其測試頻率為100Hz或1kHz，測試電壓小于0.3V。
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