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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(jiǎn)介
磁導率
等于磁介質(zhì)中磁感應強度
與磁場(chǎng)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(wú)幾。在大多數情況下，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(xiàn)性的磁滯回線(xiàn)，不是常量，與H有關(guān)，其數值遠大于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(shí)，以通過(guò)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(chǎng)的能量密度
常用的真空磁導率
H/m。
常用參數
（3）飽和磁導率
：基本磁化曲線(xiàn)飽和段的磁導率，值一般很小，深度飽和時(shí)，
。
（4）差分（增量）磁導率
。
及
是在（
）點(diǎn)所取的增量如圖1和圖2所示。
（5）微分磁導率，
，在（）點(diǎn)取微分，可得
。
可知：
，
，
，三者雖是在同一點(diǎn)上的磁導率，但在數值上是不相等的。
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(chēng)為順磁性材料（如白金、空氣等）；比1略小的材料，稱(chēng)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(shí)，才會(huì )用銅等反磁性材料做成屏蔽罩使磁元件的磁不會(huì )輻射到空間中去。
下面給出幾個(gè)常用的參數式：
式中L——繞組的自感量（mH）；
W——繞組匝數；
磁心常數，是磁路長(cháng)度
與磁心截面積
的比值（mm）．
（2）飽和磁感應強度
。隨著(zhù)磁心中磁場(chǎng)強度H的增加，磁感應強度出現飽和時(shí)的B值，稱(chēng)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(chǎng)后，剩余的磁感應強度（或稱(chēng)殘留磁通密度）。
（5）溫度系數
溫度系數為溫度在
范圍內變化時(shí)，每變化
相應磁導率的相對變化量，即
式中
——溫度為
時(shí)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(xiàn)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。在此強調指出，有些簡(jiǎn)易的電感測試儀器，測試頻率不能調，而且測試電壓也不能調。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(gè)0.3V并不是電感線(xiàn)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(xiàn)圈兩端的電壓是個(gè)未知數。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，而且被測電感線(xiàn)圈兩端的電壓及磁化電流都是可調的。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(shuō)起磁導率μ的測量，似乎非常簡(jiǎn)單，在材料樣環(huán)上隨便繞幾匝線(xiàn)圈，測其電感，找個(gè)公式一算就完了。其實(shí)不然，對同一只樣環(huán)，用不同儀器，繞不同匝數，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(lái)。造成測試結果差別極大的原因，并非每個(gè)測試人員都有精力搞得清楚。本文主要討論測試匝數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(xiàn)圈測其電感L，對于內徑較小的環(huán)型磁心，內徑不如壁厚容易測量，它們的由來(lái)是把環(huán)的平均磁路長(cháng)度當成了磁心的磁路長(cháng)度。用它們計算出來(lái)的磁導率稱(chēng)為材料的環(huán)磁導率。有人說(shuō)用環(huán)型樣品測量出來(lái)的磁導率就叫環(huán)磁導率，這種說(shuō)法是不正確的。實(shí)際上，環(huán)磁導率比材料的真實(shí)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(lái)說(shuō)，在相同安匝數磁動(dòng)勢激勵下，磁化場(chǎng)在徑向方向上是不均勻的。越靠近環(huán)壁的外側面，磁場(chǎng)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，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(wú)窮多個(gè)半徑為r，壁厚無(wú)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(lái)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(xiàn)圈匝數影響
由于電感L與匝數N2成正比，按理說(shuō)計算出來(lái)的磁導率μ不應該再與匝數N有關(guān)系，但實(shí)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(xiàn)圈阻抗的電阻部分可忽略不計，把繞組線(xiàn)圈看作一個(gè)純電感L接在測量?jì)x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(shí)，樣環(huán)中的磁化場(chǎng)強度與測試線(xiàn)圈的匝數有關(guān)，當匝數為某一定值時(shí)磁場(chǎng)強度就會(huì )達到最強值。而材料的磁導率又與磁化場(chǎng)強密切相關(guān)，所以導致磁導率的測量與測試線(xiàn)圈匝數有關(guān)。結合圖具體討論匝數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得極低，以至于測試磁場(chǎng)強度隨匝數的變化達到最強時(shí)，仍然沒(méi)有超出磁導率的起始區。這時(shí)測得的總是材料的起始磁導率μ，它與測試線(xiàn)圈匝數N無(wú)關(guān)。用同一臺儀器，如果把測試電壓調得比較高，不能再保證不同匝數測得的磁導率都是起始磁導率，這時(shí)所測得的磁導率又會(huì )與測試線(xiàn)圈匝數有關(guān)了。
U不能調情況
絕大多數測量電感的簡(jiǎn)便儀器，其測試電壓和頻率都不能靈活調節。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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