关于电磁的详细原理--电感饱和和电感测量的研究.pdfVIP

电感饱和及电感测量的研究 一、 从物理特性上了解磁性材料的磁饱和 1、磁性材料的磁化 铁磁物质之所以能被磁化，是因为这类物质不同于非 磁物质，在其内部有许多自发磁化的小区域—磁畴。在没 有外磁场作用时，这些磁畴排列的方向是杂乱无章的(图 1.1(a))，小磁畴间的磁场是相互抵消的，对外不呈现磁性。 如给磁性材料加外磁场，例如将铁磁材料放在一个载流线 圈中，在电流产生的外磁场作用下，材料中的磁畴顺着磁 (a) (b) 场方向转动，加强了材料内的磁场。随着外磁场加强，转 图1.1 铁磁物质的未磁化(a)和 到外磁场方向的磁畴就越来越多，与外磁场同向的磁感应 被磁化(b)时的磁畴排列 强度就越强(1.1(b))。这就是说材料被磁化了。 2、磁材料的磁化曲线 2.1 磁性物质磁化过程和初始磁化曲线 如将完全无磁状态的铁磁物质进行磁化，磁场强度从零逐渐增加，测量铁磁物质的磁通 密度，得到磁通密度和磁场强度之间关系，并用B-H 曲线表示，该曲线称为磁化曲线，如图 1.2(e)曲线C所示。没有磁化的磁介质中的磁畴完全是杂乱无章的，所以对外界不表现磁性 （图1.2(a)）。当磁介质置于磁场中，外磁场较弱时，随着磁场强度的增加，与外磁场方向 相差不大的部分磁畴逐渐转向外磁场方向(图1.2(b))，磁感应B随外磁场增加而增加(图1.2 （e）中oa段)。如果将外磁场H逐渐减少到零时，B仍能沿ao 回到零，即磁畴发生了“弹 性”转动，故这一段磁化是可逆的。 当从磁场继续增大时，与外磁场方向相近的磁畴已经趋向于外磁场方向，那些与磁场方 向相差较大的磁畴克服 “摩擦”，也开始转向外磁场方向（图1.2(c)），因此磁感应B 随H 增大急剧上升，如磁化曲线ab段。如果把ab段放大了看，曲线呈现阶梯状，说明磁化过程 是跳跃式进行的。如果这时减少外磁场，B将不再沿ba段回到零，过程是不可逆的。 B B B c H b C a B H H (a) (b) H B b B c a tgα=μ A 0 H o H H H α (c) (d) (e) 图1.2 铁磁物质的磁化特性 磁化曲线到达b点后，大部分磁畴已趋向了外磁场，从此再增加磁场强度，可转动的磁 畴越来越少了，故B值增加的速度变缓。这段磁化曲线附近称为磁化曲线膝部。从b进一步 增大磁场强度，只有很少的磁畴可以转向 （图1.2 （d ）），因此磁化曲线缓慢上升，直至停止 上升(c点) ，材料磁性能进入所谓饱和状态，随磁场强度增加B增加很少，该段磁化曲线称 为饱和段。这段磁化过程也是不可逆的。 铁磁材料的 和 的关系可表示为 B H BJ  H ( 1.1) 0 式中 —真空磁导率；J—磁化强度。上式表示磁芯中磁通密度是磁性介质的磁感应强度J(也 0 称磁化强度 和介质所占据的空间磁感应强度之和。当磁场强度很大时，磁化强度达到最大 ) 值，即饱和( 图1.2(e) 曲线B) ，而空间的磁感应强度不会饱和，仍继续增大( 图1.2(e)中曲线A) 。 合成磁化曲线随着磁场强度 增大， 仍稍有增加 图 曲线 。