磁場的基本物理量32磁性材料的磁性質

會計學1磁場的基本物理量32磁性材料的磁性質應會：磁感應定律及其應用，霍爾元件的應用；變壓器在汽車電路中的應用；電磁鐵和繼電器在汽車電路中的應用。第3章磁路與電機第1頁/共17頁3.1磁路的基本物理量學習目標：理解并掌握磁路、磁感應強度、磁通、磁導率和磁場強度的概念。第2頁/共17頁3.1磁路的基本物理量汽車上有變壓器、交流發(fā)電機、直流電動機、電磁鐵、繼電器等含有感性元件的電器設備。這些設備中存在電感線圈，當電感線圈通電后在電路中就產(chǎn)生了磁場。磁場的磁感線在鐵心的限定范圍內形成的閉合路徑，即磁路。(c)磁電式儀表磁路(d)繼電器磁路(a)變壓器磁路(b)直流電動機磁路第3頁/共17頁3.1.1磁感應強度(B)3.1磁路的基本物理量磁感應強度B是描述磁場中某點的磁場強弱和方向的物理量。它是一個矢量。磁感應強度B與電流強度I之間的方向關系可以用右手螺旋定則來確定，大小為在國際單位制中B的單位為特斯拉(T)。勻強磁場：磁場中各點的磁感應強度大小相等、方向相同。磁感應強度B的方向：就是該點的磁場方向，即該點磁感線的切線方向。第4頁/共17頁3.1磁路的基本物理量3.1.2磁通()

定義：為穿過某一面積的磁感線的條數(shù)。在勻強磁場中，磁感應強度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積，為通過該面積的磁通，也稱磁通量。由式可得，由此可見，磁感應強度也可以稱為磁通密度。在國際單位制中，的單位為韋伯(Wb)。第5頁/共17頁3.1磁路的基本物理量3.1.3磁導率(μ)磁導率μ是描述磁場中介質導磁能力的物理量。磁導率值大的材料，導磁性能好。鐵磁性物質有鐵、鈷、鎳及其合金等材料，非磁性物質有氣體、非金屬、銅、鋁等材料。真空中的磁導率非磁性材料磁導率與真空磁導率近似相等H/m相對磁導率：某物質的磁導率與真空磁導率的比值，用表示。鐵磁物質的磁導率不是常數(shù)，它隨線圈上通電電流的改變而改變。第6頁/共17頁3.1磁路的基本物理量在國際單位制中，H的單位為A/m。3.1.4磁場強度(H)為了便于計算，引入計算磁場的輔助物理量，用H表示。它與磁感應強度的關系是在磁場中H與B的方向相同，但數(shù)值上不相等。

B與H區(qū)別：在通電線圈所產(chǎn)生的磁場中，H代表電流本身所產(chǎn)生的磁場的強弱，反映了電流的勵磁能力，其大小只與電流成正比，而與介質的性質無關。B代表電流產(chǎn)生磁場以及介質被磁化后所產(chǎn)生的總磁場的強弱，其大小不僅與電流的大小有關，而且還與介質的性質有關。

H相當于激勵，B相當于響應。第7頁/共17頁3.2磁性材料的磁性3.2磁性材料的磁性能學習目標：理解并掌握鐵磁性材料的高導磁性、磁飽和性和磁滯性的意義。第8頁/共17頁3.2磁性材料的磁性3.2.1高導磁性自然界物質按磁導率不同可分為兩大類：磁性物質和非磁性物質。非磁性物質分子電流的磁場方向雜亂無章，幾乎不受外磁場的影響而互相抵消，不顯磁性。磁性物質內部形成許多小區(qū)域，其分子間存在的一種特殊的作用力使每一區(qū)域內的分子磁場排列整齊，顯示磁性，稱這些小區(qū)域為磁疇。這是磁性物質所特有的結構。在沒有外磁場作用的鐵磁性物質中，各個磁疇排列雜亂無章，磁場互相抵消，整體對外不顯磁性。3.2磁性材料的磁性能第9頁/共17頁3.2磁性材料的磁性能3.2.1高導磁性在外磁場作用下，磁疇方向發(fā)生變化，使之與外磁場方向趨于一致，物質整體顯示出磁性來，稱為磁化。磁化后的鐵磁性物質內部的磁感應強度大大增加。磁性材料中，如鐵的相對磁導率在200以上，鑄鋼的相對磁導率在1000以上，硅鋼片的相對磁導率可達7000，而玻莫合金的相對磁導率可達105以上。由于鐵磁性物質具有高導磁性，在這種具有鐵磁性材料的線圈中通入不太大的勵磁電流，便可以產(chǎn)生較大的磁通和磁感應強度，因此被廣泛應用于汽車發(fā)電機、直流電動機及各種繼電器中。非磁性材料沒有磁疇結構，所以不具有磁化的特性。第10頁/共17頁3.2磁性材料的磁性能3.2.2磁飽和性

磁性物質由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場不會隨著外磁場的增強而無限增強。當外磁場增大到一定程度時，磁性物質的全部磁疇的磁場方向都轉向與外部磁場方向一致，磁化磁場的磁感應強度將趨向某一定值。B與H不成正比，兩者關系的曲線稱為磁化曲線。在H比較小時，B差不多與H成正比增加；當H增加到一定值后，B的增加緩慢下來，到a點之后，隨著H的繼續(xù)增加，B卻增加得很少。此即為磁飽和現(xiàn)象。第11頁/共17頁3.2磁性材料的磁性能3.2.3磁滯性磁性物質在大小和方向不斷變化的外磁場H的反復磁化過程中，磁性物質內的磁感應強度B的變化總是落后于外磁場H的變化，這一特性稱為磁滯性。第12頁/共17頁3.2磁性材料的磁性能3.2.3磁滯性當H從0增到Hm時，B由0增到Bm，鐵磁物質正向磁化。當H由Hm減小到0時，B的減小并不是按起始磁化曲線變化，而是沿著稍高于起始磁化曲線的位置下降。當H=0時，B并未回到0，而是B=Br，稱為剩磁。當H繼續(xù)減小到-Hc時，B=0，Hc稱為矯頑磁力?？梢夿的變化總是滯后于H的變化。當H反方向從-Hc增至-Hm時，B由0變?yōu)?Bm。之后令H回到0，再次增至+Hm。從而形成磁滯回線。第13頁/共17頁3.2磁性材料的磁性能3.2.3磁滯性1．硬磁材料磁滯回線很寬，Br和Hc很大。如碳鋼、鎢鋼、鎳鋼合金等。用來制造永久磁鐵。第14頁/共17頁3.2磁性材料的磁性能3.2.3磁滯性2．軟磁材料磁滯回線很窄，Br和Hc很小。如軟鐵、硅