磁导率

✍ dations ◷ 2025-06-08 11:15:31 #磁学,电磁学,材料科学

在电磁学中,磁导率是一种材料对一个外加磁场线性反应的磁化程度。磁导率通常用希腊字母μ来表示。该形式由奥利弗·赫维赛德于1885年9月创造使用。

在国际单位制单位中,磁导率的单位是亨利每米(H m-1),或牛顿每安培的平方(N A-2)。常数值 μ 0 {\displaystyle \mu _{0}} 在各向同性介质中为一个标量,在各向异性的介质中为张量。

通常,磁导率不是一个常数,它可随在媒质中的位置,施加场的频率,湿度,温度,和其他一些参数而变化。在一个非线性介质中,磁导率取决于磁场的强度。磁导率作为频率的函数可以呈现实值也可以是复值。在铁磁性材料中,B和H的关系表现为非线性和迟滞性: B不是一个H的单值函数,但也同时取决于该材料的过去。对于这些材料有时考虑它的增加磁导率

磁导率是每单位长度上的电感。在国际单位制中,导磁率单位是亨利每米(H m-1 = J/(A2·m) = N A-2)。辅助磁场H为每单位长度下的电流并且以安培每米(A m-1)的单位被测量。μH的乘积,因此是电感乘电流每单位面积(H·A/m2)。但是电感是每单位电流下的磁通量,所以该乘积也是每单位面积的磁通量。只有磁感应强度B,是以韦伯(电压-秒)每平方-米 (V·s/m2)为单位,或特斯拉(T)。

B与一个移动电荷的洛伦兹力有关:

电荷单位是库仑(C),速率是m/s,所以该力以牛顿计算(N):

H与磁偶极子的密度有关。一个磁偶极子是一个闭合的电流循环。其偶矩是电流乘以面积,单位为安培米平方(A·m2),并且其值等于线圈上的电流乘以圈数。 H与其相距的偶极子,H大小与偶极矩除以该距离的立方成比例关系,物理意义为每单位长度下的电流。

相对磁导率,有时候被定义为符号,是特殊介质的磁导率和真空磁导率μ0的比值:

以相对磁导率的形式,磁化率为:

χm,一个无量纲的量,有时候被称为体积磁化率,以区别于χp (质量磁化率)和χM(摩尔或摩尔质量磁化率)。

复磁导率是处理高频磁效应的一个有用的工具

一个好的磁芯必须有高的磁导率。

磁导率随磁场而变化。以上所列的值为近似值,并且仅在设定条件的磁场下。并且,它们的设定频率为0;实际中,磁导率通常是一个频率的函数。当频率被考虑进去,磁导率可为复数。

注意,磁常数 μ 0 {\displaystyle \mu _{0}} 在国际单位制中,有个确定值,因为安培的定义规定了它的值为4π × 10−7 H/m。

磁导率最高的材料是钴基非晶态磁性合金2714A,其高频退火磁导率为1,000,000(直流磁导率最大值(µ))。氢退火的(纯铁-N5级)可达到160,000(µ)的磁导率,但相对很昂贵。

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