磁导率

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相关概念
物理学主题

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 为磁场常数或真空磁导率，并有明确定义[1] 值 = 4π×10−7 N·A−2 (≈ 1.2566371×10−6 N·A−2)。

解释

电磁学中，辅助磁场（auxiliary magnetic field）H描绘了一个磁感应强度B在一个特定的媒介下，怎样影响磁偶极子团，包括偶极子的迁移和磁偶极子的重新定向。和磁导率的关系为：

磁导率 μ 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複值。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[2]，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（伏特-秒）每平方米 (V·s/m2)为单位，或特斯拉（T）。

B与一个移动电荷q的洛伦兹力有关：

。

电荷q单位是库仑（C），速率v是m/s，所以该力F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。[3] 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[4]，物理意义为每单位长度下的电流。

相对磁导率

相对磁导率，有时候被定义为符号μr，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）。

複磁导率

複磁导率是处理高频磁效应的一个有用的工具

一些常见材料的参数

对于一些选定材料的磁化系数和磁导率的数据
介质 磁化系数（χm） 磁导率（μ） 磁场 最大频率
μ合金 20,000[5] 25,000 × 10-6 H/m 在0.002 T
透磁合金 8000[5] 10,000 × 10-6 H/m 在0.002 T
电炉钢 4000[5] 5000 × 10-6 H/m 在0.002 T
铁氧体（镍锌） 20-800 × 10-6 H/m 100kHz ~ 1 MHz
铁氧体（锰锌） >800 × 10-6 H/m 100kHz ~ 1 MHz
钢 700[5] 875 × 10-6 H/m 在0.002 T
镍 100[5] 125 × 10-6 H/m 在0.002 T
铂 2.65 × 10−4 1.2569701 x10-6 H/m
铝 2.22 × 10−5[6] 1.2566650 × 10-6 H/m
氢 8 × 10−9
or 2.2 × 10−9[6] 		1.2566371 × 10-6 H/m
真空 0 1.2566371 × 10-6 H/m（μ0）
蓝宝石 −2.1 × 10−7 1.2566368 × 10-6 H/m
铜 −6.4 × 10−6
or −9.2 × 10−6[6] 		1.2566290 × 10-6 H/m
水 −8.0 × 10−6 1.2566270 × 10-6 H/m

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，磁导率可为複數。

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

超高磁导率材料

磁导率最高的材料是钴基非晶态磁性合金2714A[7]，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。

参见条目

参考文献

  1. ^ The NIST reference on fundamental physical constants. [2009-04-14]. （原始内容存档于2017-04-25）. 
  2. ^ Jackson (1975), p. 190
  3. ^ Jackson, John David. Classical Electrodynamics 2nd. New York: Wiley. 1975. ISBN 978-0-471-43132-9.  p. 182 eqn. (5.57)
  4. ^ Jackson (1975) p. 182 eqn. (5.56)
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 "Relative Permeability", Hyperphysics. [2009-04-14]. （原始内容存档于2012-06-03）. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 Clarke, R. Magnetic properties of materials, surrey.ac.uk. [2009-04-14]. （原始内容存档于2012-06-03）. 
  7. ^ Metglas Specifications 互联网档案馆的存檔，存档日期2009-04-15.

外部链接