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磁导率_高等教育-大学课件

浏览次数:    时间:2026-01-29 22:02:20

  ② 谐振腔法:可用同轴谐振腔或波导谐振腔。同轴谐振腔常用于微波频率的低端,在 腔内附加电容后也可以用于几十兆赫的频率。将待测材料的小圆环样品放入腔内磁场波腹处, 测量放入样品前后谐振频率和 Q 值的变化,从而计算出磁导率的实部和虚部。也可以固定 信号频率不变,改变腔体的长度或附加电容的大小,使加入待测样品前后分别调至谐振,根 据腔体长度(或电容大小)和 Q 值的变化计算出磁导率。为了提高测量精度,还可以将与 待测样品形状相同的铜环放在待测样品的同一位置进行测量,根据谐振腔长度的变化来计算 磁导率。采用波导谐振腔时将待测材料小球或细圆(方)柱放至矩形腔或圆柱腔中的电场波 节点,测量放入样品前后谐振频率和 Q 值的变化,算出复数磁导率。这种方法比较复杂, 但灵敏度高。

  张量磁导率的测量 张量磁导率是物质(一般为铁氧体材料)在静磁场 H 和微波磁场 h 的同时作用下微波磁感应强度 b 与 h 的比值,为张量。张量磁导率的测量方法是:在圆柱腔中 激励圆极化波,按谐振腔法测出在静磁场作用下铁氧体小球在左、右圆极化波中的磁导率 μ=和 μ =-;根据=1/2(μμ-)和=1/2(μ--μ)计算分量和。也可以在矩形腔中放置铁氧体 薄片,选择不同的振荡模式,并根据薄片位置和静磁场的方向分别测出分量、z 和有效磁导率 μ,再用公式 μ=(2-2)/计算出分量。

  表征磁介质磁性的物理量。常用符号μ 表示,等于磁介质中磁感应强度 B 与磁场强度 H 之比,即

  通常使用的是磁介质的相对磁导率μ r ,其定义为磁导率μ 与线 之比,即

  (1)有效磁导率 μro。在用电感 L 形成闭合磁路中(漏磁可以忽略),磁心的有效磁导率为:

  磁心常数,是磁路长度 Lm 与磁心截面积 Ae 的比值(mm-1). (2)饱和Βιβλιοθήκη Baidu感应强度 Bs。随着磁心中磁场强度 H 的增加,磁感应强度出现饱和时的 B 值,称为饱和 磁感应强度 B,。 (3)剩余磁感应强度 Bs。磁心从磁饱和状态去除磁场后,剩余的磁感应强度(或称残留磁通密度)。 (4)矫顽力 Hco。磁心从饱和状态去除磁场后,继续反向磁化,直至磁感应强度减小到零,此时的 磁场强度称为矫顽力(或保磁力)。 (5)温度系数 aμ°温度系数为温度在 T1~T2 范围内变化时,每变化 1℃相应磁导率的相对变化量, 即

  非磁性材料(如铝、木材、玻璃、自由空间)B 与 H 之比为一个常数,用 μ。来表示非磁性材料的的 磁导率,即 μ。=1(在 CGS 单位制中)或 μ。=4πX10o-7(在 RMKS 单位制中)。

  在众多的材料中,如果自由空间(线 略大的材料称为顺磁性材料(如白金、 空气等);比 1 略小的材料,称为反磁性 材料(如银、铜、水等)。本章介绍的磁性元件 μ》1 是大有用 处的。只有在需要磁屏蔽时,才会用铜等反磁性材料做成屏蔽罩使磁元件的磁 不会辐射到空间中去。

  通常为了比较介质的导磁性能,以真空磁导率 μ。为基准,定义介质的磁导率与真空磁导率的比值为 相对磁导率 μr。

  静态磁导率测量 静态磁导率是物质在静磁场 H 的作用下磁感应强度 B 与 H 的比值, 即 μ=B/H。静态磁导率一般用冲击检流计测量。

  复数磁导率测量 复数磁导率是物质在交变磁场 h 的作用下交变磁感应强度 b 与 h 的 比值。b 与 h 常常具有不同的相位,因为 μ 为复数,即 μ=b/h=μ′-jμ〃,式中 μ〃表示材料 的磁损耗。当频率从几赫到几十兆赫时,在用被测材料制成的环状磁芯上均匀绕制线圈,测 出线圈的电感 L 和电阻 R,利用公式 μ/μ0=【(R-R0)jωL】/jωL0=L/L0(R-R0)/jωL0 计算 出复数磁导率。式中,μ0 为空气的磁导率,L0 和 R0 分别为无磁芯时同一线圈的电感和电阻。 在微波频率范围内常用的测量方法有驻波法和谐振腔法。

  铁氧体材料的另一重要参数是谐振线宽墹 H,即在静磁场的数值改变时张量磁导率分量 的虚部〃和〃降至谐振峰值的一半时的静磁场变化数值。因此,通过张量磁导率的测量,可

  磁导率μ ,相对磁导率μ r 和磁化率 xm 都是描述磁介质磁性的物理量。

  对于顺磁质μ r>1;对于抗磁质μ r<1,但两者的μ r 都与 1 相差无几 。在铁磁质中,B 与 H 的 关系是非线性的磁滞回线,μ r 不是常量,与 H 有关,其数值远大于 1。

  在国际单位制(SI)中,相对磁导率μ r 是无量纲的纯数,磁导率μ 的单位是亨利/米(H /m)。

  ① 驻波法:将传输线(波导或同轴线)终端短路,形成驻波。将薄片状(波导中)或 圆环状(同轴线中)的待测样品(厚度远小于待测材料中的波长)放在电场驻波的节点上,记 下放入样品前后驻波比的变化和节点的位移,从下式算出复数磁导

  式中 t 为待测样品的厚度,S 为波节点的位移;λ0 为自由空间波长;ρ 为加入样品后的驻波 系数;ρ0 为未加样品时的驻波系数。这种方法比较简单,但灵敏度不高。

  式中 μr1——温度为 T1 时的磁导率; μr2——温度为 T2 时的磁导率。

  值得注意的是:除了磁导率 μ 与温度有关系之外,饱和磁感应强度 BS、剩余磁感应强度 BR、矫顽力 HS,以及磁心比损耗(单位重量损耗 W/kg)等磁参数,也都与磁心的工作温度有关。

  磁导率测量 磁导率 μ 是描述物质磁性的最基本的宏观物理量之一。根据所加磁场的性质,磁导率分

  图 2 μ=r(H)曲线)最大磁导率 μm:在基本磁化曲线初始段以后,随着 H 的增大,斜率 μ=B/H 逐渐增大,到某一

  (3)饱和磁导率 μS:基本磁化曲线饱和段的磁导率,μs 值一般很小,深度饱和时,μs=μo。

  表征磁性材料性能的重要参数,是 B-H 曲线,即 B-H 曲线)的斜率,在数学上表示为 tan0= B/H,如图 2 所示。μ 代表该磁性材料的导磁能力。由 于 B-H 曲线的非线性,并具有多处弯曲。因此磁化曲线上各点的导磁率也不同,有多个 μ 值。此外,从 不同的角度去考察,也有不同的称呼。由基本磁化曲线可以得到磁导率曲线)差分(增量)磁导率 μΔ∶μΔ=△B/△H。ΔB 及△H 是在(B1,H1)点所取的增量如图 1 和 图 2 所示。

  (5)微分磁导率,μd∶μd=dB /dH,在(B1,H1)点取微分,可得 μd。

  可知:μ1=B1/H1,μ△=△B /AH,μd=dB1/dH1,三者虽是在同一点上的磁导率,但在数值上 是不相等的。

  磁导率 magnetic permeability 表征磁介 质磁性的物理量。常用符号 μ 表示,μ 为介质的磁导率,或称绝 对磁导 率 [1]。 μ 等于磁介质中磁感应强度 B 与磁场强度 H 之比,即通常使用的 是磁介质的相对 磁导率 μr ,其定义为磁导率 μ 与线 之比,即 μ= B / H 相对磁导率 μ 与磁化率 χ 的关系是 磁导率 μ,相对磁导率 μr 和磁化率 xm 都是描述磁 介质磁性的物理量。 对于顺磁质 μr>1;对于抗磁质 μr<1,但两者的 μr 都与 1 相差无几 。在铁磁 质中,B 与 H 的关系是非线性的磁滞回线,μr 不是常量,与 H 有关,其数值远大于 1。 例如,如 果空气(非磁性材料)的磁导率是 1,则铁氧体的磁导 率为 10,000,即 当比较时,以 通过磁性材料的磁通密度是 10,000 倍。 在国际单 位制( SI)中,相对磁导率 μr 是无量纲的纯数, 磁导率 μ 的单位是亨 利/米( H/ m)。

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