磁感应强度和磁导率

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1、磁感应强度 B 磁感应强度 B 可以这样定义，足够小的电流元 Idl（I 为导线回路中的恒定电流，dl 为导线回路中沿电流方向所取的失量线元）在磁场中所受的力最大方向时，所受到的最大力 dFmax 与 Idl 的比值： B=dFmax/Idl 恒定磁场中各点的磁感应强度 B 都具有确定值,它由磁场本身决定,与电流元 Idl大小无关。电流会在其周围产生磁场。一个线圈绕得很紧密的载流螺绕环，总匝数 N 匝，电流 I，利用安培环路定律可以求出螺绕环内离环心 O 半径 r 处 P点的磁场的磁感应强度 B0 B0=0NI/2r 式中：0 真空磁导率 0=4e-7 （N/A2） ；N 总匝数；I 电流，安

2、 A。 在 SI 中,磁感应强度 B 单位特 斯拉T，1T=1N/Am=1Wb/m2。磁感应强度 B的概念比较复杂,有各种定义方法，感兴趣的话可参阅相关参考书 1T=10000Gs（高斯） 磁场强度 H 磁场强度 H 与电场中的电位移矢量 D 相似。 真空中原来的磁场的磁感应强度 B0，由于引入磁介质而产生附加磁场，其磁感应强度 B，则磁介质总的磁感应强度 B 是 B0 和 B的矢量和，即 B=B0+B B 与 B0 的大小比称相对磁导率 r= B/B0 。对于铁磁质磁性很强的材料 r 远远大于 1。不同的物质对磁场的影响非常大，因此引出了一个辅助矢量磁场强度 H。磁介质内磁场强度 H 沿闭合

3、路径的环流等于闭合路径包围的所有传导电流的代数和（存在磁介质时的环路安培定理） 。 LHdl=LI0i 象电流互感器之类的螺绕环磁场强度 H H=NI/2r r 为到磁环中心的半径。 磁感应强度矢量 B 与磁场强度矢量 H 的关系： B=0H+0M 0 真空磁导率；M 磁化强度表示磁介质的磁化程度。试验表明，在各向同性均匀磁介质中，M 与 H 成正比，即 M=mH 真空中没有介质时，M=0，得出： B0=0H M 磁化强度表示磁介质的磁化程度，0 真空磁导率 试验表明，在各向同性均匀磁介质中，B 与 H 成正比，即 B=0（1+m）H=H 设 r=（1+m） ，为相对磁导率 螺绕环中有磁介质的

4、载流螺绕环，磁介质内的磁感应强度 B B=H=0rNI/2r r 磁介质相对磁导率，0 真空磁导率。 磁场强度 H 单位是安/米（A/m） 。在磁路设计中 H 矢量有广泛的应用。在互感器中就是励磁安匝与平均磁路长度的比值 H=In /L ，一般使用安匝每厘米（A/cm）单位。磁性材料刚开始时 O 点随着电流 nI 变大，磁感应强度 B 也开始缓慢变大，当到 a 点时电时， B 开始急剧变大，当到 b 点，B 增加开始变慢，当到 c 点 H 再变大时， B 几乎不再变大，我们说材料被磁化到了饱和。达到饱和之后，无论 H 怎样增大，材料的磁感应强度也不再增大。此时的磁感应强度称为饱和磁感应强度，用

5、 Bs 来表示。BH 关系画成曲线，就是材料 BH 磁化曲线。饱和磁感应强度是磁性材料的一个重要指标。 在 SI 中，磁场强度 H 单位是安培每米（A/m） 。在磁路设计中 H 矢量有广泛的应用。 磁导率 在各向同性的均匀磁介质中，B 与 H 成正比关系： B=H 称为磁介质的磁导率 =B/H， 磁介质的磁导率 =0（1+m） 磁介质的相对磁导率 r =（1+m ） 是磁化曲线上任意一点上 B 和 H 的比值。磁导率实际上代表了磁性材料被磁化的容易程度。在磁化的不同阶段，材料的磁导率也不同，磁导率在最高点称为最大磁导率。在磁化起始点的磁导率称为初始磁导率，简称初导。磁导率是软磁材料的另一个非常

6、重要的指标。相对初始磁导率 i 定义为 在 SI 中,磁导率的单位亨利每米（H/m） ，常用 T/（A/m ） ，T/（A/cm） ，但一般用相对磁导率 r 来表示。1（H/m ）=T/ （A/m)=100T/（A/cm)，在有些资料上用特/奥（斯特） （T/Oe）或高斯/奥（斯特） （Gs/Oe） ，高斯与奥斯特都是以前的物理量。1T=10000Gs ，1A/m=4e-3 Oe ，磁导率为 1Gs/Oe 的磁介质的相对磁导率为 1。相对磁导率 r 是无量纲量。 铁芯损耗角 要使磁性材料有磁感应强度 B 时，必须要有磁场强度 H。对于交流电，磁感应强度 B 与磁场强度 H 并不同步，磁感应强度

7、 B 总是落后于磁场强度 H，落后的角度就是铁芯损耗角。磁导率和损耗角不是一个常量可以通过铁芯磁化特性曲线查到。在电流互感器正常工作范围内，磁感应强度 B 越大，铁芯损耗角越大。电流互感器额定电流，额定电流比 额定电流本意为在此电流下可以长期工作而不会损坏，额定的输入输出电流分别称额定一次电流、额定二次电流，额定一次电流与额定二次电流比值称额定电流比，用 Kn 表示。对用户而言通常关心的是额定电流，在微型电流互感器额定电流标称为如：5A/2.5mA 表示额定一次电流 5A、额定二次电流 2.5mA ，额定电流比为 2000 。额定电流是设计微型电流互感器的主要依据。 电流互感器比差 比差也称比

8、值差：比差就是二次电流与实际一次电流按额定电流比折算成的理论二次电流的差值，并用与后者的百分数表示，对于未经过补偿的微型电流互感器的比差均为负值。 f=(I2-I1/Kn)/(I1/Kn) 100% f比差 % I2二次电流 A I1一次电流 A Kn额定电流比 电流互感器角差 角差也称相位差：角差就是二次电流反相后与一次电流的相位差，通常用分()表示,超前于一次电流相位差为正值,反之为负值。对于未经过补偿的微型电流互感器的角差均为正值。 电感器 Inductor 凡能产生电感作用的元件统称电感器，一般的电感器由线圈构成，所以又称电感线圈，为了增加电感量和 Q 值并缩小体积，通常在线圈加有软磁

9、铁氧体磁芯。电感器可分为固定电感和可调电感（微调电感量） 。固定电感器一般用色码或色环来标志电感量，因此也称色码电感器.由于整机小型化和生产自动化的要求, 目前电感器已向贴装(SMD) 方向发展。 电感值 Inductance 当一个线圈中的电流变化时，变化的电流所产生的通过线圈回路自身的磁通量也发生变化，使线圈自身产生感应电动势。自感系数则是表征线圈产生自感应能力的一个物理量，自感系数也称自感或电感，用 L 来表示，采用亨利（H ）做单位，它的千分之一称毫亨（mH） ，百万分之一称为微亨（H）,微亨的千分之称为纳亨(NH) 。 品质因数 Quality factor 品质因数 Q 是用来衡量

10、储能元件（电感或电容）所储存的能量与其耗损能量之间关系的一个因数，表示为：Q=2 最大储存能量/ 每周消散能量。一般要求电感线圈的 Q 值愈大愈好, 但过大会使工作回路的稳定性变差。 自谐频率 Self-resonant frequency 电感器并非是纯感性元件，尚有分布电容分量，由电感器本身固有电感和分布电容而在某一个频率上发生的谐振，称为自谐频率,亦称共振频率。用 S.R.F. 表示, 单位为兆赫（MHz） 。 直流电阻 DC Resistance (DCR) 电感线圈在非交流电下量得之电阻,在电感设计中,直流电阻愈小愈好,其量测单位为欧姆,通常以其最大值为标注。 阻抗值 Impedan

11、ce 电感的阻抗值是指其在电流下所有的阻抗的总和(复数) ,包含了交流及直流的部份，直流部份的阻抗值仅仅是绕线的直流电阻(实部)，交流部份的阻抗值则包括电感的电抗(虚部) 。从这个意义上讲, 也可以把电感器看成是交流电阻器”。 额定电流 Rated current 允许能通过一电感之连续直流电流强度,此直流电流的强度是基於该电感在最大的额定环境温度中的最大温升,额定电流与一电感籍由低的直流电阻以降低绕线的损失的能力有关,亦与电感驱散绕线的能量损失的能力有关,因此,额定电流可籍著降低直流电阻或增加电感尺寸来提高,对低频的电流波形,其均方根电流值可以用来代替直流额定电流,额定电流与电感的磁性并无关连。