了解磁导率：综合指南

了解磁导率：综合指南

磁导率是磁学领域的一个重要概念，它描述了材料对施加磁场的响应程度。本文将为您清晰地解释磁导率的基本概念、其重要性以及与各种材料的相关性。

磁导率简述

如果材料的内部偶极子很容易通过施加的磁场定向，那么它被认作高磁导率材料。相反，如果材料的内部偶极子不易与施加的磁场对齐，则被视作低磁导率材料。

简单来说，磁导率是材料在外部磁场的影响下形成内部磁场的能力。材料越容易被磁化，其磁导率就越高。然而，重要的是要理解“磁化难易度”与“磁化强度”不同，因为大多数容易磁化的材料都不是强磁铁。

“磁导率是材料在外部磁场影响下形成内部磁场的能力。”

不同材料的磁导率

在讨论磁导率时，必须考虑材料用于磁性目的的实用性。例如，可以测量空气或真空的磁导率，但这些物质由于质量低而具有非常低的磁导率。相比之下，硬（永）磁材料尽管质量较高，但也表现出较低的磁导率。

不同材料的磁导率

软磁材料的磁导率

硅钢等材料被认作高磁导率的，因为它们很容易被磁化。许多电磁体和螺线管的磁芯由铁或硅钢制成，因为它们具有高磁导率。

以下是软磁材料的示例：

• 铁硅合金
• 非晶及纳米晶合金
• 镍铁合金
• 软磁铁氧体

但这还不是故事的全部。渗透率方程如下：

µ = B/H

其中：

µ = 磁导率
B = 磁通密度，以特斯拉或高斯为单位测量
H = 磁化力，以奥斯特为单位测量

正如我们所看到的，磁导率是通过磁通密度除以磁化力来计算的。这意味着当磁通密度高并且磁化力低时，磁导率低。相反，如果磁通密度低且磁化力高，则磁导率高。

在讨论这个话题时，值得一提的是，铁和硅钢具有低剩磁和低矫顽力，这些因素使其成为优异的磁芯材料。它们易于磁化（低矫顽力）和易于退磁（低剩磁）的部分原因在于它们的高磁导率。此外，在硅钢中添加硅有助于减少涡流并增强钢的长期稳定性，确保其特性在较长时间内保持一致。

硬磁材料的磁导率

例如，NdFeB 稀土磁体由于其抵抗外部磁场的强磁偶极子而表现出非常低的磁导率。这意味着这些磁体在受到外部磁场影响时不容易重新定向其磁域。

此外，NdFeB磁体具有较高的矫顽力（矫顽力），使其难以消磁。

通常，低磁导率材料用作永磁体，而高磁导率材料用作软磁材料。图 1（下图）显示了硬磁材料和软磁材料的常见磁滞曲线。

硬磁或永磁材料的示例包括：

• 钕铁硼（钕）
• SmCo（钐钴）
• 硬磁铁氧体（陶瓷）
• 铝镍钴（铝、镍、钴合金）

磁滯迴线和磁导率

磁滯迴线为了解材料的磁导率提供了宝贵的见解。高而窄的磁滯迴线表示高磁导率，而较宽的磁滯迴线表示低磁导率。有幾個因素會影響磁滯迴线，而磁滯迴线决定材料的磁性。

具有较宽磁滯迴线的材料通常表现出较高的剩磁（剩磁）、较低的磁导率、较高的保持力、较高的矫顽力（矫顽力）和较高的磁阻。另一方面，磁滯迴线较薄的材料具有较低的剩磁（剩磁）、较高的磁导率、较低的保持力、较低的矫顽力（矫顽力）和较低的磁阻。

磁导率的重要性

了解磁导率至关重要，因为它决定了材料如何与外部磁场相互作用。空气或真空等非滲透性材料允许磁力线穿过它们，而不存储能量或影响周围环境。相反，硬磁导材料可防止外部磁力线进入其磁域。

所选材料的磁导率

比较各种材料的相对磁导率值揭示了有趣的观察结果。例如，图表中高纯度铁的磁导率最高，是电工钢的 50 倍。另一方面，钕磁铁的相对磁导率为 1.05，与空气的相对磁导率 1.00 惊人地相似。

总之，了解磁导率对于理解不同材料如何与磁场相互作用至关重要。它对于各种磁性材料的实际应用及其在特定场景中的有效性发挥着重要作用。