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Maxwell_如何冻结磁导率

Maxwell_如何冻结磁导率
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1.1.1. 如何冻结磁导率?

问题描述:如何冻结磁导率?

解决办法:只支持静磁场

★第一步:原始模型,正常计算,不需要任何特殊设置。为了便于观察,可以设置个比较大的电流。

加大电流激励时的铁心磁导率分布

★第二步:保存磁导率,加个比较小的电流:这个模型必须与原来的几何模型一模一样。保存磁导率的设置为:右击setup:在弹出的如下对话框中,

在Solver的标签中〉Advanced Material option 〉permeability option〉From

link 在弹出的对话框中,选中原始模型。

保存磁导率

★第三步:同样的激励下,保存磁导率与不保存磁导率的分析结果对比

小电流激励下,保存磁导率的磁导率分布

小电流激励下,不保存磁导率的磁导率分布

测量磁导率

一、测量磁导率 一.实验目的:测量介质中的磁导率大小 二.实验器材:DH4512型霍尔效应实验仪和测试仪一套,线圈一副(N匝)万用表一个三.实验步骤 1. 测量并计算磁场强度H ○1测量线圈周长L。 ○2线圈通电,测的线圈中的电流为I0,则总的电流为I M=N ?I0 ○3由磁介质安培环路定理的积分形式可知:∮c H ?dl=I故H ?L= N ?I0,H=(N ?I0)/L. 2.测量并计算磁感应强度B——利用霍尔效应实验 ○1实验原理: 霍尔效应从本质上讲,是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷在不同侧的聚积,从而形成附加的横向电场。如下图1所示,磁场B位于Z的正向,与之垂直的半导体薄片上沿X 正向通以电流Is(称为工作电流),假设载流子为电子(N型半导体材料),它沿着与电流Is相反的X负向运动。由于洛仑兹力f L作用,电子即向图中虚线箭头所指的位于y轴负方向的B侧偏转,并使B侧形成电子积累,而相对的A侧形成正电荷积累。 与此同时运动的电子还受到由于两种积累的异种电荷形成的反向电场力f E的作用。随着电荷积累的增加,f E增大,当两力大小相等(方向相反)时,f L=-f E,则电子积累便达到动态平衡。这时在A、B两端面之间建立的电场称为霍尔电场E H,相应的电势差称为霍尔电势V H。 设电子按平均速度,向图示的X负方向运动,在磁场B作用下,所受洛仑兹力为: f L=-e B 式中:e 为电子电量,为电子漂移平均速度,B为磁感应强度。 同时,电场作用于电子的力为:f l E

介电常数

液体与固体介电常数的测量 实验目的: 运用比较法粗测固体电介质的介电常数,谐振法测量固体与液体的介电常数(以及液体的磁导率),学习其测量方法及其物理意义,练习示波器的使用。 实验原理: 介质材料的介电常数一般采用相对介电常数εr 来表示,通常采用测量样品的电容量,经过计算求出εr ,它们满足如下关系: S Cd r 00εεεε== 式中ε为绝对介电常数,ε0为真空介电常数,m F /10 85.812 0-?=ε,S 为样品的有效面积,d 为样品的厚度,C 为被测样品的电容量,通常取频率为1 kHz 时的电容量C 。 比较法: 比较法的电路图如下图所示。此时电路测量精度与标准电容箱的精度密切相关。实际测量时,取R=1000欧姆,我们用双踪示波器观察,调节电容箱和电阻箱的值,使两个信号相位相同, 电压相同,此时标准电容箱的容值即为待测电容的容值。 图一:比较法电路图

谐振法: 1、交流谐振电路: 在由电容和电感组成的LC 电路中,若给电容器充电,就可在电路中产生简谐形式的自由振荡。若电路中存在交变信号源,不断地给电路补充能量,使振荡得以持续进行,形成受迫振动,则回路中将出现一种新的现象——交流谐振现象。RLC 串联谐振电路如下图所示 : 图二:RLC 串联谐振电路 其中电源和电阻两端接双踪示波器。 RLC 串联电路中电压矢量如图三所示。 图三:电阻R 、电容C 和电感L 的电压矢量图 电路总阻抗:Z == L V →-R V →

回路电流:V I Z == 电流与信号源电压之间的位相差:1arctan i L C R ωω???- ?=- ? ??? 在以上三个式子中,信号源角频率 2f ωπ=,容抗1 C Z C ω= ,感抗L Z L ω=。?i <0,表示电流位相落后于信号源电压位相;?i >0,则表示电流位相超前。各参数随ω变化的趋势如右图所示。 ω很小时,电路总阻抗Z → ?i →π/2,电流的位相超前于信号源电压位相,整个电路呈容性。ω很大时,电路总阻抗Z →, ?i →- π/2 ,电流位相滞后于信号源电压位相,整个电路呈感性。当容抗等于感抗时,容抗感抗互相抵消,电路总阻抗Z=R,为最小值,而此时回路电流则成为最大值I max = V i /R ,位相差?i =0,整个电路呈阻性,这个现象即为谐振现象。发生谐振时的频率f 0称为谐振频率,此时的角频率ω0即为谐振角频率,它们之间的关系为: 0002f ωωωπ== == 找到RLC 串联电路的谐振频率,如果已知L 的值, 就可以得出C 的大小。

磁导率

磁导率表示物质磁化性能的一个物理量,是物质中磁感应强度B与磁场强度H之比,又成为绝对磁导率。物质的绝对磁导率和真空磁导率(设为μ0=4*3.14*0.0000001H/m)比值称为相对磁导率,也就是我们一般意义上的磁导率。对于顺磁质μr>1,对于抗磁质μr<1,但它们都与1相差很小(例如铜的μr与1之差的绝对值是0.94×10-5)。然而铁磁质的μr可以大至几万。 非铁磁性物质的μ近似等于μ0。而铁磁性物质的磁导率很高,μ>>μ0。铁磁性材料的相对磁导率μr=μ/μ0如铸铁为200~400;硅钢片为7000~10000;镍锌铁氧体为10~1000;镍铁合金为2000;锰锌铁氧体为300~5000;坡莫合金为20000~200000。空气的相对磁导率为1.00000004;铂为1.00026;汞、银、铜、碳(金刚石)、铅等均为抗磁性物质,其相对磁导率都小于1,分别为0.999971、0.999974、0.99990、0.999979、0.999982。 所以,铜虽然具有抗磁性,但相对磁导率也有0.99990;纯铁为顺磁性物质,其相对磁导率会达到400以上。所以用铜裹住铁并不能阻断磁力,而且是远远不能。在某些特殊情况下,铜的抗磁性就会表现出来,如规格很小的烧结钕铁硼磁体D3*0.8电镀镍铜镍后,磁通量会降低7-8%(当然,这个损失还包括倒角和镍层屏蔽导致的磁损)。 直截了当地讲,磁场无处不在,是不能阻断的。只不过各种物质导磁性有所差异,如空气、材料、铜、铝、橡胶、塑料等相对磁导率近似为1,它们对磁不感兴趣;而铁磁性材料如铸铁、铸钢、硅钢片、铁氧体、坡莫合金等材料具有良好的导磁性

材料的介电常数和磁导率的测量

无机材料的介电常数及磁导率的测定 一、实验目的 1. 掌握无机材料介电常数及磁导率的测试原理及测试方法。 2. 学会使用Agilent4991A 射频阻抗分析仪的各种功能及操作方法。 3. 分析影响介电常数和磁导率的的因素。 二、实验原理 1.介电性能 介电材料(又称电介质)是一类具有电极化能力的功能材料,它是以正负电荷重心不重合的电极化方式来传递和储存电的作用。极化指在外加电场作用下,构成电介质材料的内部微观粒子,如原子,离子和分子这些微观粒子的正负电荷中心发生分离,并沿着外部电场的方向在一定的范围内做短距离移动,从而形成偶极子的过程。极化现象和频率密切相关,在特定的的频率范围主要有四种极化机制:电子极化 (electronic polarization ,1015Hz),离子极化 (ionic polarization ,1012~1013Hz),转向极化 (orientation polarization ,1011~1012Hz)和空间电荷极化 (space charge polarization ,103Hz)。这些极化的基本形式又分为位移极化和松弛极化,位移极化是弹性的,不需要消耗时间,也无能量消耗,如电子位移极化和离子位移极化。而松弛极化与质点的热运动密切相关,极化的建立需要消耗一定的时间,也通常伴随有能量的消耗,如电子松弛极化和离子松弛极化。 相对介电常数(ε),简称为介电常数,是表征电介质材料介电性能的最重要的基本参数,它反映了电介质材料在电场作用下的极化程度。ε的数值等于以该材料为介质所作的电容器的电容量与以真空为介质所作的同样形状的电容器的电容量之比值。表达式如下: A Cd C C ?==001εε (1) 式中C 为含有电介质材料的电容器的电容量;C 0为相同情况下真空电容器的电容量;A 为电极极板面积;d 为电极间距离;ε0为真空介电常数,等于8.85×10-12 F/m 。 另外一个表征材料的介电性能的重要参数是介电损耗,一般用损耗角的正切(tanδ)表示。它是指材料在电场作用下,由于介质电导和介质极化的滞后效应

材料的介电常数和磁导率的测量

无机材料的介电常数及磁导率的测定 一、实验目的 1. 掌握无机材料介电常数及磁导率的测试原理及测试方法。 2. 学会使用 Agilent4991A 射频阻抗分析仪的各种功能及操作方法。 3. 分析影响介电常数和磁导率的的因素。 二、实验原理 1. 介电性能 介电材料(又称电介质)是一类具有电极化能力的功能材料,它是以正负 电荷重心不重合的电极化方式来传递和储存电的作用。极化指在外加电场作用 下,构成电介质材料的内部微观粒子, 如原子, 离子和分子这些微观粒子的正负 电荷中心发生分离, 并沿着外部电场的方向在一定的范围内做短距离移动, 从而 形成偶极子的过程。 极化现象和频率密切相关, 在特定的的频率范围主要有四种 15 极化机制:电子极化 (electronic polarization ,1015Hz),离子极化 (ionic polarization ,1012~1013Hz),转向极化 (orientation polarization , 1011~1012Hz)和 空间电荷极化 (space charge polarization ,103Hz)。这些极化的基本形式又分为位 移极化和松弛极化,位移极化是弹性的,不需要消耗时间,也无能量消耗,如电 子位移极化和离子位移极化。 而松弛极化与质点的热运动密切相关, 极化的建立 需要消耗一定的时间, 也通常伴随有能量的消耗, 如电子松弛极化和离子松弛极 化。 相对介电常数( ε),简称为介电常数,是表征电介质材料介电性能的最重 要的基本参数,它反映了电介质材料在电场作用下的极化程度。 ε的数值等于以 该材料为介质所作的电容器的电容量与以真空为介质所作的同样形状的电容器 的电容量之比值。表达式如下: 式中 C 为含有电介质材料的电容器的电容量; C 0 为相同情况下真空电容器的电 容量;A 为电极极板面积; d 为电极间距离; ε0 为真空介电常数, 等于 8.85 ×10-12 F/m 。 另外一个表征材料的介电性能的重要参数是介电损耗, 一般用损耗角的正切 tan δ)表示。它是指材料在电场作用下,由于介质电导和介质极化的滞后效应 而引起的能量损耗。 材料的介电常数和介电损耗取决于材料结构和极化机理。 除 此之外,还与工作频率、环境温度、湿度有关。 在交变电场作用下,材料的介电常数常用复介电常数表达: C C 0 1 Cd 0A 1)

磁导率介绍

中文名称:磁导率 英文名称:magnetic permeability 定义:磁介质中磁感应强度与磁场强度之比。分为绝对磁导率和相对 磁导率,是表征磁介质导磁性能的物理量。 磁导率μ等于中B与磁场强度H之比,即μ=B/H 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μ0之比,即μr=μ/μ0 相对磁导率μr与χ的关系是:μr=1+χ 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μr>1;对于μr<1,但两者的μr都与1相差无几。在大多数情况下,导体的相对磁导率等于1.在中,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)的磁导率是1,则的磁导率为10,000,即当比较时,以通过磁性材料的是10,000倍。 涉及磁导率的公式:

磁场的能量密度=B^2/2μ 在(SI)中,相对磁导率μr是无量纲的,磁导率μ的单位是/米(H/m)。 常用的真空磁导率 常用参数 (1)初始磁导率μi:是指基本磁化曲线当H→0时的磁导率 (2)最大磁导率μm:在初始段以后,随着H的增大,斜率μ=B/H逐渐增大,到某一强度下(Hm),磁密度达到最大值(Bm),即 (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。

(4)()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 /△H,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。 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中)。 在众多的材料中,如果自由空间(真空)的μo=1,那△么比1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μ1是大有用处的。只有在需要时,才会用铜等反磁性材料做成使磁元件的磁不会辐射到空间中去。 下面给出几个常用的参数式: (1)有效磁导率μro。在用L形成闭合中(漏磁可以忽略),的有效磁导率为:

磁性材料术语解释及计算公式

磁性材料术语解释及计算公式 起始磁导率μi 初始磁导率是磁性材料的磁导率(B/H )在磁化曲线始端的极限值,即 μi = 01μ× H B ?? ()0→?H 式中 μ0为真空磁导率(m H /7104-?π) ?H 为磁场强度的变化率(A/m ) ?B 为磁感应强度的变化率(T ) 有效磁导率μe 在闭合磁路中,如果漏磁可忽略,可以用有效磁导率来表示磁芯的性能。 e μ = Ae Le N L 20?μ 式中 L 为装有磁芯的线圈的电感量(H ) N 为线圈匝数 Le 为有效磁路长度(m ) Ae 为有效截面积 (m 2) 饱和磁通密度Bs (T ) 磁化到饱和状态的磁通密度。见图1。

Hc H 图 1 剩余磁通密度Br(T) 从饱和状态去除磁场后,剩余的磁通密度。见图1。 矫顽力Hc(A/m) 从饱和状态去除磁场后,磁芯继续被反向磁场磁化,直至磁感应强度减为零,此时的磁场强度称为矫顽力。见图1。 损耗因子tanδ 损耗系数是磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗三者之和。 tanδ= tanδh + tanδe + tanδr 式中 tanδh为磁滞损耗系数 tanδe为涡流损耗系数 tanδr为剩余损耗系数 相对损耗因子 tanδ/μi 比损耗因子是损耗系数与与磁导率之比: tanδ/μi(适用于材料) tanδ/μe(适用于磁路中含有气隙的磁芯) 品质因数 Q

品质因数为损耗因子的倒数: Q = 1/ tan δ 温度系数αμ( 1/K) 温度系数为T1和T2范围内变化时,每变化1K 相应的磁导率的相对变化量: αμ= 1 12μμ-μ.12T T 1- 式中 μ1为温度为T1时的磁导率 μ2为温度为T2时的磁导率 相对温度系数αμr(1/K) 温度系数和磁导率之比,即 αμr = 211 2μμ-μ.1 2T T 1- 减落系数 DF 在恒温条件下,完全退磁的磁芯的磁导率随时间的衰减变化,即 DF = 212 121μ1T T log μμ?- (T2>T1) μ1为退磁后T1分钟的磁导率 μ2为退磁后T2分钟的磁导率 居里温度Tc (℃) 在该温度时材料由铁磁性(或亚铁磁)转变为顺磁性,见图2。

磁感应强度和磁导率

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=μ0NI/2πr 式中:μ0真空磁导率μ0=4πe-7 (N/A^2);N总匝数;I电流,安A。 在SI中,磁感应强度B单位特[斯拉]T,1T=1N/A·m=1Wb/m^2。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μr= B/B0 。对于铁磁质磁性很强的材料μr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)。 ∮LH·dl=∑LI0i 象电流互感器之类的螺绕环磁场强度H H=NI/2πr 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=μ0H+μ0M μ0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=χmH 真空中没有介质时,M=0,得出: B0=μ0H M磁化强度表示磁介质的磁化程度,μ0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=μ0(1+χm)H=μH 设μr=(1+χm),为相对磁导率 螺绕环中有磁介质的载流螺绕环,磁介质内的磁感应强度B B=μH=μ0μrNI/2πr μr磁介质相对磁导率,μ0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=I·n /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Bs来表示。B-H关系画成曲线,就是材料B-H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μ 在各向同性的均匀磁介质中,B与H成正比关系: B=μH

真空电容率与磁导率的改变

真空电容率与磁导率的改变 从麦克斯韦方程组,可以推论出光波是电磁波。根据麦克斯韦方程,我们推出 【1】。所以我们得出真空中光速不变的结论。后来我们把这个理解为光速绝对不变,即光速不变原理。磁导率与电容率一般是不变的,那么真空磁导率与电容率真的不变吗?【5】 一,电磁波的能量大小由坡印廷矢量决定,即S=E×H,其中s为坡印廷矢量,E为电场强度,H为磁场强度。E、H、S彼此垂直构成右手螺旋关系;即由S代表单位时间流过与之垂直的单位面积的电磁能,单位是W/m²。 【2】 二,1905年,年轻的爱因斯坦发展了普朗克的量子说。他认为,电磁辐射在本质上就是一份一份不连续的,无论是在原子发射和吸收它们的时候,还是在传播过程中都是这样。其能量为普朗克常量和电磁辐射频率的乘积,E=hv。【3】 一中S=E×H表示的是单位时间流过垂直面的单位面积的电磁能;二中E=hv表示的是一份电磁波的能量,或者说是一定时间的电磁波的总能量。那么二中E=hv与S=E×H有什么关系?如果S=E=hv,表示什么意思?其中E与H分别表示一段电磁波的平均电场强度与磁场强度。当S=E,得E×H= hv= 1/μE ?B。由此我们得出,如果电磁波的频率发生变化,那么电磁波的平均电场强度与平均磁感应强度发生变化。电磁波频率变大,那么电磁波的平均电场强度与平均磁感应强度变大;反之,电磁波频率变小,那么电磁波的平均电场强度与平均磁感应强度变小。 如果光源运动或观察者运动,那么对光有什么影响?运动可以使观察者的接受频率发生变化。根据上得,光源或观察者的运动可以使电磁波的平均电场强度与平均磁感应强度发生变化。即,使光的电场强度发生变化,使光的磁感应强度发生变化。 那么光源或观察者的运动使光的电场强度发生变化,根据D=εE,得出E =D/ε.光源不变,可认为D不变,所以得出这样的结论:电场强度发生变化是因为电容率发生变化。 而电容率一般是不变的,所以光源或观察者的运动相当于使介质或真空的电容率发生变化。同理,光源或观察者的运动使光的磁感应强度发生变化,根据B=μH,光源不变,可认为H不变,所以得出这样的结论:磁感应强度发生变化是因为磁导率发生变化。而磁导率一般是不变的,所以光源或观察者的运动相当于使介质或真空的磁导率发生变化。 所以得出结论,光源或观察者的运动,相当于使介质或真空的磁导率与电容率发生变化。就是说如果根据光源或观察者的运动,那么对于观察者来说,根据,得出光 速发生变化。在真空中,如果观察者与光源发生相对运动,光速就会发生变化。 通常我们得出的真空中光速不变的结论,指的是光源与观察者相静止的情况。 另,在不同的介质中光速可能不同,根据公式E=hv得,光的能量不发生变化;根据B=μ H,D=εE得,E与B发生变化,根据S=1/μ E ?B,得出能量发生变化。所以不同的介质对应不同的h值。h值与介质的电容率有关和介质的磁导率有关。在前面的文章,我

磁芯 磁环的磁导率及计算公式 s

磁芯磁环的磁导率及计算公式洋通电 子 nbs 磁芯磁环的磁导率及计算公式? 2011年02月20日 测量单位 由于历史的原因,在此手册中采用了CGS制单位,国际制(SI)和CGS制之间的转换可简化于下表2: 表2单位转换表 在CGS制自由空间磁导率的幅值为1且无量纲。在SI制自由空间磁导率的幅值为4π×10-7亨/米 3.3、电感 对于每一个磁芯电感(L)可用所列的电感系数(AL)计算: (14) AL:对1000匝的电感系数 mH N:匝数 所以:这里 这里L是nH 电感也可由相对磁导率确定,磁芯的有效参数见图 10: (15) Ae:有效磁芯面积 cm2 :有效磁路长度 cm μ:相对磁导率(无量纲) 对于环形功率磁芯,有效面积和磁芯截面积相同。

根据定义和安培定理,有效磁路长度是线圈的安匝数(NI)和从外径到外径穿过磁芯面积的平均磁场强度之比。有效磁路长度可用安培定理和平均磁场强度给出的公式计算: (16) O.D. :磁芯外径 I.D. :磁芯内径 电感系数是用单层密绕线圈测量的。磁通密度和测试频率保持与实际一样低,通常低于40高斯和10KHz或更低。对于各种磁导率和材料,能用'正常磁导率对磁通密度关系'和'典型磁导率对频率关系'的图形来解释低电平测试的条件。 3.4、磁导率 对于每一个磁芯尺寸的电感系数是建立在相对磁导率的增量上的。在没有直流偏置和低磁通密度时,正常磁导率和增量磁导率是一样的。增量磁导率随直流偏置一起减小的情况以及"增量磁导率对直流偏置"的曲线如图11所示。由"增量磁导率对直流偏置" 曲线看到正常磁导率如同峰值磁导率B。许多设计过程包括选择峰值工作磁通密度去帮助决定磁芯的尺寸。磁材的饱和磁通密度限制了峰值工作磁通密度或被磁材的损耗所限制。在选择磁材、工作磁通密度和决定磁芯的尺寸之后,法拉第定理(下面讨论)用于计算匝数N。最后选择磁导率以满足电感的需要。 L=电感 nH =有效磁路长度 cm Ae=有效磁芯面积 cm2 图11正常和增量磁导率 宽范值的磁导率经常能满足不同的电感需要。 安培定理(也在下面讨论)所给的峰值磁化强度H,是建立在匝数、峰值磁化电流(电感总电流和变压器原方的空载电流)和磁芯磁路长度的基础上的。如图11见到那样,在设计过程开始选择磁导率时,要设置与峰值磁通密度值相应的直流磁磁化强度H。对于铁镍钼(MPP),对于所给的磁磁化强度H,下面图12的选择曲线将给出产生最大电感的磁导率。 图12磁导率选择曲线

11.3 材料微波介电常数和磁导率测量

实验11.3 材料微波介电常数和磁导率测量 一、引言 隐身技术是通过控制、降低目标的可探测信号特征,使其不易被微波、红外、可见光、声波等各种探测设备发现、跟踪、定位的综合技术。其中,微波隐身(或称雷达波隐身)的研究早在20世纪30年代就开始了。现在已发展成集形状隐身、材料隐身等一体的高度复杂的技术,并已应用到导弹、飞机、舰船、装甲车辆、重要军事设施等许多武器装备上。 雷达隐身技术中,最简单的一种是涂覆型隐身技术。它是将吸波材料直接以一定的厚度涂覆在外壳以降低对微波的反射,减小雷达探测截面,提高隐身能力。而材料的微波介电常数和导弹磁率与吸波性能有关,本实验用开关短路法对其进行测量。 二、实验目的 1. 了解和掌握微波开路和短路的含意和实现方法。 2. 掌握材料微波介电常数和磁导率的原理和方法。 3. 了解微波测试系统元部件的作用。 三、实验原理 对于涂覆在金属平板(假定其为理想导体,下同)表面的单层吸波材料,空气与涂层界面处的输入阻抗为 ()d Z Z γεμγ γ th 0 = 其中Ω== 3770 0εμZ 是自由空间波阻抗,γ是电磁波在涂层中的传播常数,d 是吸收波涂层厚度,μγ,εγ分别为涂层的相对磁导率和相对介电常数。 当电磁波由空气向涂层垂直入射时,在界面上的反射系数为: Z Z Z Z Γ+-= 以分贝(dB )表示的功率反射率为: R =20lg|Γ|

对多层涂覆,电磁波垂直入射到第n 层时,其输入阻抗为: ()() n n n n n n n n n n d Z d Z Z γηγηηth th 11--++= 其中,()()n n n n n εεμμη''-'''-'= j j 是第n 层的特征阻抗, ()()n n n n n c εεμμω γ''-'''-'=j j j 是第n 层的传播常数,d n 为第n 层的厚度,Z n -1为第n -1层入射面的输入阻抗。 理想导体平面的输入阻抗为0,最外层的输入阻抗可以通过迭代法得出,从而由前述公式得到反射率。 图1 一种基于测量线的波导测量装置 图2 传输线模型 由此可见,无论是单层涂覆还是多层涂覆,测出各层材料的复介电常数εr 和复磁导率μr ,及其余频率的关系是设计隐身涂层的关键。

电感系数和初始导磁率

电感系数和初始导磁率 AL:电感系数。ui:初始磁导率。 拿一个物体来做比喻,有质量,密度和体积,铁芯有AL,Ui和体积(看成是磁芯大小), 固定的物体一般密度是固定的,体积越大,质量越大;固定的铁芯材质Ui是固定的,体积越大,AL 越大。 ui值决定AL值,可以这样说吗? 不能这么说的绝对。UA/L就是AL。也就是说影响AL的还有截面积和磁路长度,ui只与材料有关.而AL不仅与材料有关.而且与尺寸有关.如R5材质.其UI值为5000.但他的AL可以是2000,3000NH等.而且AL值是可以调的.所以.各磁环供货商可以跟据不同要求做出不同的AL值出来.这是我个人的认识. 一般的CORE制造商都会依照国际标准来制作产品,所以其CORE的AL值和UI值也是参照国际标准而制定的。 AL值是可以用公式来计算的,例一个简单的IRON COIL之L值计算公式为:L=AL×N2,其反过来就是AL=L/N2 而ui值也是有公式可套用的:ui={[L(uh)×Le]/(4N2×Ae)}×103 ui是材料的初始磁导率,是材料固有特性,每种材料都有一个ui值。 AL:磁芯的单匝电感值。单位nH/N^2。 ui=C1*L/(4πN^2) C1:磁芯常数,一般磁芯产品目录上有。N^2,即N的平方 AL=0.4л*μi*Ae/Le 其中μi为初始磁导率Ae为磁芯中柱的横截面积Le为磁路的平均长度 体积大不一定代表AL大.你拿T13*7*5和T16*12*8的AL做比较你就知道了 ui 是初始磁导率,AL 是磁芯的单圈感量,AL值是由磁芯的初始磁导率和其形状尺寸所决定的。大多磁芯厂家的产品目录上都有详细介绍! 简单的例子: AL=K*ui与I=U/R类似==>K系数为假设的某个参数。代表AL值与ui之间的某种关系大家都知道想要提高电流只有提高电压或减小电阻。如果公式这样写呢?R=U/I如果这样写会不会出现原本是10欧的电阻因为电压的改变而导致电阻的弯化呢?相信大家知道R是材料本身的特性。不管如何改变U与I其都不会改<不考虑温升而导致的变化>。

电感设计(包含磁导率的计算)

电感设计杨帆…电源技术应用网 0 引言 磁性元件与其它电气元件不同,使用者很难采购到符合自己要求的电感。相反,具体设计一个磁性元件可以综合考虑成本、体积、重量和制造的困难程度,可以获得一个较满意的结果。设计一个电感首先要选择磁芯材料和形状,然后确定磁芯体积大小,然后再计算线圈的匝数和线圈截面积,接着再估算气隙长度,最后根据实际情况调整设计。 1 磁性材料的选择 在选用磁性材料时,考虑的因素是工作开关频率、磁通密度、磁导率、损耗大小、工作环境及材料的价格。如果开关频率较低,可以考虑选择硅钢带和铁镍合金。硅钢带具有高的饱和磁通密度,而且价格低廉,是低频场合运用最为广泛的磁性材料,它的磁芯损耗取决于带的厚度和硅的含量,硅含量越高,电阻率越大,则损耗越小;铁镍合金具有极高的磁导率,极低的矫顽磁力,但是其电阻率比较低,只能用在低频场合,同时价格也比较高,通常用在工作环境温度高,体积要求严格的军工产品中。如果开关频率较高,可以考虑使用铁氧体和非晶态合金。铁氧体最高频率可以达到1 MHz,而且电阻率高,高频损耗小,但是其饱和磁感应比较低,而且受温度影响大,在常温(25℃)的0.42T到100℃时的0.34T。铁氧体目前有多种材料和磁芯规格,而且价格比其它材料低,是目前开关电源中应用最为广泛的材料。非晶态合金适用于几十到几百kHz的工作频率,比铁氧体有更高的饱和磁感应和相对较高的损耗和温度稳定性,但是价格比较昂贵,而且磁芯的规格也不完善,适用于大功率或者耐受高温和冲击的军用场合。 2 磁芯形状 目前磁芯有罐型、PM、RM、PQ、EE、EC、EP、ETD、RC、UU、和UI各种型号,以及新发展的平面磁芯,如EFD、EPC、LP型等磁芯。

折射率与介电常数之间的关系

折射率与介电常数之间的关系 1 可见光和金属间的相互作用 可见光入射金属时,其能是可被金属表层吸收,而激发自由电子,使之具有较高的能态。当电子由高能态回到较低能态时,发射光子。金属是不透光的,故吸收现象只发生在金属的厚约 100nm 的表层内,也即金属片在 100nm 以下时,才是“ 透明” 的。只有短波长的X -射线和γ -射线等能穿过一定厚度的金属。所以,金属和可见光间的作用主要是反射,从而产生金属的光泽。 2 可见光和非金属间的作用 1) 折射 当光线以一定角度入射透光材料时,发生弯折的现象就是折射 ( Refraction ),折射指数n 的定义是: 光从真空进入较致密的材料时,其速度降低。光在真空和材料中的速度之比即为材料的折射率。 如果光从材料 1 ,通过界面进入材料 2 时,与界面法向所形成的入射角、折射角与材料的折射率、有下述关系:

介质的折射率是永远大于 1 的正数。如空气的 n= ,固体氧化物 n= ~,硅酸盐玻璃 n= ~。不同组成、不同结构的介质,其折射率不同。 影响 n 值的因素有下列四方面: a) 构成材料元素的离子半径 根据 Maxwell 电磁波理论,光在介质中的传播速度应为: μ 为介质的导磁率, c 为真空中的光速,ε 为介质的介电常数,由此可得: 在无机材料这样的电介质中,μ = 1 ,故有 说明介质的折射率随其介电常数的增大而增大。而介电常数则与介质极化有关。由于电磁辐射和原子的电子体系的相互作用,光波被减速了。

当离子半径增大时,其介电常数也增大,因而 n 也随之增大。因此,可以用大离子得到高折射率的材料,如 PbS 的 n= ,用小离子得到低折射率的材料,如 SiCl 4 的 n= 。 b) 材料的结构、晶型和非晶态 折射率还和离子的排列密切相关,各向同性的材料,如非晶态(无定型体)和立方晶体时,只有一个折射率 (n 0 ) 。而光进入非均质介质时,一般都要分为振动方向相互垂直、传播速度不等的两个波,它们分别有两条折射光线,构成所谓的双折射。这两条折射光线,平行于入射面的光线的折射率,称为常光折射率 (n 0 ) ,不论入射光的入射角如何变化,它始终为一常数,服从折射定律。另一条垂直于入射面的光线所构成的折射率,随入射光的方向而变化,称为非常光折射率 (n e ) ,它不遵守折射定律。当光沿晶体光轴方向入射时,只有 n 0 存在,与光轴方向垂直入射时, n e 达最大值,此值为材料的特性。 规律:沿着晶体密堆积程度较大的方向 n e 较大。 c) 材料所受的内应力 有内应力的透明材料,垂直于受拉主应力方向的 n 大,平行于受拉主应力方向的 n 小(提问:为什么)。 规律:材料中粒子越致密,折射率越大。 d) 同质异构体

磁芯各参数详解

一、磁芯初始磁导率 磁感应强度与磁场强度的比值称为磁导率。 初始磁导率高:相同圈数感值大,反之亦然; 初始磁导率高:相同电流下容易饱和,反之亦然; 初始磁导率高:低频特性好,高频差,反之亦然; 初始磁导率高:相同产品价格高,反之亦然; 1、磁导率的测试仪器功能 磁导率的测量是间接测量,测出磁心上绕组线圈的电感量,再用公式计算出磁心材料的磁导率。所以,磁导率的测试仪器就是电感测试仪。在此强调指出,有些简易的电感测试仪器,测试频率不能调,而且测试电压也不能调。例如某些电桥,测试频率为100Hz 或1kHz,测试电压为0.3V,给出的这个0.3V并不是电感线圈两端的电压,而是信号发生器产生的电压。至于被测线圈两端的电压是个未知数。如果用高档的仪器测量电感,例如Agilent 4284A精密LCR测试仪,不但测试频率可调,而且被测电感线圈两端的电压及磁化电流都是可调的。了解测试仪器的这些功能,对磁导率的正确测量是大有帮助的。 2、材料磁导率的测量方法和原理 说起磁导率μ的测量,似乎非常简单,在材料样环上随便绕几匝线圈,测其电感,

找个公式一算就完了。其实不然,对同一只样环,用不同仪器,绕不同匝数,加不同电压或者用不同频率都可能测出差别甚远的磁导率来。造成测试结果差别极大的原因,并非每个测试人员都有精力搞得清楚。本文主要讨论测试匝数及计算公式不同对磁导率测量的影响。 2.1 计算公式的影响 大家知道,测量磁导率μ的方法一般是在样环上绕N匝线圈测其电感L,因为可推得L的表达式为: L=μ0 μN 2A/l (1) 所以,由(1)式导出磁导率的计算公式为: μ=Ll/μ0N 2A(2)式中:l为磁心的磁路长度,A为磁心的横截面积。 对于具有矩形截面的环型磁芯,如果把它的平均磁路长度l=π(D+d)/2就当作磁心的磁路长度l,把截面积A=h(D-d)/2,μ0=4π×10-7都代入(2)式得 二、饱和磁通密度 1.什么是磁通:磁场中垂直通过某一截面的磁感应线总数,称为磁通量(简称磁通) 2.什么是磁通密度:单位面积垂直通过的磁感应线的总数(磁通量)称为磁通密度,磁通密度即磁感应强度。

磁导率 初始磁导率

磁导率初始磁导率 如果没有别的因素限制,那么磁导率肯定越高越好。磁导率高,意味着所需要的线圈圈数可以很少,变压器和电感器的体积可以很小。 但现实是:磁导率越高,磁感应强度越高,而磁芯材料所能工作的磁感应强度范围是有限的,所以有时候我们不得不设法减小有效磁导率,以避免磁芯饱和AC滤波器的选择就灵活了.流过电流通常不大,没那么多要求,磁导率可以在10-12K都OK. 相同的磁密, 储能密度与磁导率呈反比, 电感如果是储能用, 那么就选低u的. 如果是作磁放, 那得选高u矩磁. 变压器, 原则上磁导率用大些, 以利于减小励磁电流, 励磁电流分量并不能传递到次级, 因此要越小越好. 但是也不是盲目的大, 太大也不好, 如磁集成LLC便需要具有相当大的励磁电流. 要求磁导率适中 选用较高磁导率的铁氧体磁芯,磁感应强度就会越大,这样所要求的线圈匝数就会越小,变压器体积就会相对更小。 磁导率高了,同样的电感量可以用更小的磁芯;但是,更容易饱和。 所以,要计算 选择高μ值的铁氧体,绕制匝数可能会少点,但是得注意电感量以及饱和问题。如果对质量因素有要求的话,绕线匝数也不是越少越好。 μ高的材料在同样尺寸、同样匝数的情况下,肯定电感量大。电感量大在大电流的情况下,反向电压就高,磁通密度也就上升了,磁心就容易饱和了

软磁材料为什么磁导率越高,能量存储越小 E=VB2/2u E=uH2/2 容量总会有限,导磁率高,励磁功率就小,用来做变压器是很好的,但作电流泵(flyback)用就不太适合了。 几句话讲明白,电感的能量为什么绝大部分存在气隙中? 电路磁路 电动势磁动势 电阻磁阻 电流磁通量 的砖不但引出来很多玉,最后还能引出相声段子。百家争鸣的确好,各抒己见,越辩越明。73楼greendot给出的式子很好,相当有说服力,为了更清楚明白的表示,我又更调理的写出来了,如下

电容率与磁导率

介质光速和介质折射率、 磁导率、电容率(介电常数)的关系 https://www.wendangku.net/doc/8712349281.html,/zhoujiajun198204@126/ 摘要:介质里的光速和该介质的折射率、磁导率、电容率是有关系的,但是这种关系却不适用到所有的介质。确切来说,介质里的光速和该介质的折射率的关系,有久恒的关系,适用于任何介质。介质光速和该介质磁导率、电容率(介电常数)的关系,不适用于所用介质,在某些介质中适用或许是一种偶然,又或许介质的折射率、磁导率、电容率还有一些我们尚未知道的关系。 关键词:真空光速;介质光速;介质绝对折射率;入射角;折射角;光速传播计算公式;磁导率;电容率;相对磁导率;相对电容率。 介质绝对折射率n,是说光从真空射入介质发生折射时,入射角i与折射角r的正弦之比,亦为真空光速c0和介质光速c x之比: n== 由麦克斯韦电磁方程组电磁波计算公式c=,可知介质里的光线传播速度只与该介质的磁导率μ、电容率ε有关。 任何一种介质的相对磁导率μr、相对电容率εr为: μr= εr= μr:相对磁导率,εr:相对电容率,μx: 介质磁导率,εr:介质电容率,μ0:真空磁导率,ε0:真空电容率。因此,就可推导出介质里光线传播计算公式,为: c x= 根据介质绝对折射率的定义,可得: n=== 由此可见,介质的绝对折射率和该介质的相对磁导率μr、相对电容率εr有关。用此关系式对介质进行检验,结果如下: 1、用空气检验

空气为顺磁性介质,其相对磁导率μr=1.0000004,相对电容率εr=1.000585,代入计算得 n空气===1.000293≈1.0003 和实际很相符。 2、用水检验 水为抗磁性介质,其相对磁导率μr=0.999991,相对电容率εr=81.5,代入计算得 n水===9.0277≠1.33 和实际相差很大。 从这两个例子可看出,光速和磁导率、电容率的关系适用于非磁性介质和顺磁性介质,对于抗磁性介质却不适用,差别很大。对于铁磁性介质来说,会是什么结果呢,因为没有这方面的参考资料,没法判定。介质的绝对折射率计算公式,是一个通式,能适用于任何介质。为何用相对磁导率、相对电容率对此进行计算时,却得不出相等的结果呢,介质里的光线传播速度和该介质的磁导率、电容率是否还有我们尚未得知的关系,介质的非导电性、导电性、非磁性、顺磁性、抗磁性、铁磁性等性质对该介质的光线传播又有怎样的影响,这就有待人们去证实了。 参考文献: 1、《折射率》百度百科 2、《电介质的介电常数》 <重庆邮电大学>网站 3、《磁场中的磁介质》 <西北工业大学>网站 4、《附录B 常用物理数据》 <郧阳师范高等专科学校>网站 磁导率 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与真空磁导率μ0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

起始磁导率i

起始磁导率μi 初始磁导率是磁性材料的磁导率(B/H )在磁化曲线始端的极限值,即 μi =0 1 μ× H B ?? ()0→?H 式中 μ0为真空磁导率(m H /7104-?π) ?H 为磁场强度的变化率(A/m ) ?B 为磁感应强度的变化率(T ) 有效磁导率μe 在闭合磁路中,如果漏磁可忽略,可以用有效磁导率来表示磁芯的性能。 e μ = Ae Le N L 20? μ 式中 L 为装有磁芯的线圈的电感量(H ) N 为线圈匝数 Le 为有效磁路长度(m ) Ae 为有效截面积 (m 2) 饱和磁通密度Bs (T ) 磁化到饱和状态的磁通密度。见图1。 H Hc 图 1 剩余磁通密度Br (T ) 从饱和状态去除磁场后,剩余的磁通密度。见图1。

矫顽力Hc (A/m ) 从饱和状态去除磁场后,磁芯继续被反向磁场磁化,直至磁感应强度减为零,此时的磁场强度称为矫顽力。见图1。 损耗因子tan δ 损耗系数是磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗三者之和。 tan δ= tan δh + tan δ e + tan δr 式中 tan δh 为磁滞损耗系数 tan δe 为涡流损耗系数 tan δr 为剩余损耗系数 相对损耗因子 tan δ/μi 比损耗因子是损耗系数与与磁导率之比: tan δ/μi (适用于材料) tan δ/μe (适用于磁路中含有气隙的磁芯) 品质因数 Q 品质因数为损耗因子的倒数: Q = 1/ tan δ 温度系数αμ( 1/K) 温度系数为T1和T2范围内变化时,每变化1K 相应的磁导率的相对变化量: αμ= 1 12μμ-μ.12T T 1 - 式中 μ1为温度为T1时的磁导率 μ2为温度为T2时的磁导率 相对温度系数αμr(1/K) 温度系数和磁导率之比,即 αμr = 2 1 12μμ-μ. 1 2T T 1 - 减落系数 DF 在恒温条件下,完全退磁的磁芯的磁导率随时间的衰减变化,即 DF = 2 12 12 1μ1T T log μμ?- (T2>T1) μ1为退磁后T1分钟的磁导率 μ2为退磁后T2分钟的磁导率

磁路计算

磁路与电感计算 一个空心螺管线圈,或是带气隙的磁芯线圈,通电流后磁力线分布在它周围的整个空间。对于静止或低频电磁场问题,可以根据电磁理论应用有限元分析软件进行求解,获得精确的结果,但是不能提供简单的、指导性的和直观的物理概念。在开关电源中,为了用较小的磁化电流产生足够大的磁通(或磁通密度),或在较小的体积中存储较多的能量,经常采用一定形状规格的软磁材料磁芯作为磁通的通路。因磁芯的磁导率比周围空气或其他非磁性物质磁导率大得多,把磁场限制在结构磁系统之内,即磁结构内磁场很强,外面很弱,磁通的绝大部分经过磁芯而形成一个固定的通路。在这种情况下,工程上常常忽略次要因素,只考虑导磁体内磁场或同时考虑较强的外部磁场,使得分析计算简化。通常引入磁路的概念,就可以将复杂的场的分析简化为我们熟知的路的计算。 3.1 磁路的概念 从磁场基本原理知道,磁力线或磁通总是闭合的。磁通和电路中电流一样,总是在低磁阻的通路流通,高磁阻通路磁通较少。 所谓磁路指凡是磁通(或磁力线)经过的闭合路径称为磁路。 3.2 磁路的欧姆定律 以图3.1(a)为例,在一环形磁芯磁导率为μ的磁芯上,环的截面积A ,平均磁路长度为l ,绕有N 匝线圈。在线圈中通入电流I ,在磁芯建立磁通,同时假定环的内径与外径相差很小,环的截面上磁通是均匀的。根据式(1.7),考虑到式(1.1)和(1.3)有 F NI Hl Bl A l R m === ==μφμφ (3.1) 或 φ=F /R m (3.2) 式中F =NI 是磁动势;而 R m =l A μ (3.3) R m —称为磁路的磁阻,与电阻的表达式相似,正比于路的长度l , 反比于截面积A 和材料的磁导率μ;其倒数称为磁导 G m m R A l == 1 μ (3.3a) 式(3.1)即为磁路的欧姆定律。在形式上与电路欧姆定律相似, 两者对应关系如表3.1所示。 磁阻的单位在SI 制中为安/韦,或1/亨;在CGS 制中为安/麦。 磁导的单位是磁阻单位的倒数。同理,在磁阻两端的磁位差称为磁压降U m ,即 U m =φR m =BA ×l S μ=Hl (安匝) (3.4) 引入磁路以后,磁路的计算服从于电路的克希荷夫两个基本定律。根据磁路克希菏夫第一定律,磁路中任意节点的磁通之和等于零,即 φ=∑0 (3.5) 根据安培环路定律得到磁路克希菏夫第二定律,沿某一方向的任意闭合回路的磁势的代数和等于磁压降的 代数和 IN R ∑∑=φ (3.6) 或 IN Hl ∑∑= (3.6a) 表3.1 磁电模拟对应关系

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