磁导率

磁导率是表示磁介质磁性的物理量。物质中某点的磁感应强度B与该点磁场强度H之比。磁导率μ=B/H,它是描述物质磁性的一个物理量。

磁导率
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磁导率的单位为亨/米(H/m)。在实际中也常使用相对磁导率μr,其定义为物质的磁导率μ与真空中磁导率μ0之比,即μr=μ/μ0,μ0＝4π×10-7T·m/A。

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基本信息

中文名称：磁导率

外文名称：magnetic permeability

意   义；表征磁介质磁性的物理量

定义式：μ=dB / dH

概念简介

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磁导率是用来表示物质导磁能力大小的物理量,单位为亨/米(H/m)。实验测得，真空中的导磁率为一常数， μ0＝4π×10-7T·m/A。

在实际中也常使用相对磁导率μr,其定义为物质的磁导率μ与真空中磁导率μ0之比,即μr=μ/μ0 。

磁性材料或铁磁物质大，导磁性能好，如铁、钴、镍及其合金。μr>1

对于非磁性材料，如空气、木材、玻璃、铜、铝等物质的磁导率与真空的磁导率非常接近。反磁物质μr<1。 为测定磁导率,通常把待测材料作成实心镯环状样品,上面均匀地绕满线圈,形成由待测材料为芯的环状线圈。当线圈中通以电流I时,可由线圈匝数N及电流I算出样品中磁化场的磁场强度H

相对磁导率

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磁导率μ等于磁介质中磁感应强度B的微分与磁场强度H的微分之比，即μ=dB / dH。

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μr=μ/μ0。相对磁导率μr与磁化率χ的关系是:μr=1+χ

磁导率μ，相对磁导率μr和磁化率χ都是描述磁介质磁性的物理量。

顺磁物质μr>1

反磁物质μr<1

铁磁物质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)的相对磁导率是1，则铁氧体的相对磁导率为10，000，即当比较时，以通过磁性材料的磁通密度是10,000倍。铸铁为200~400;硅钢片为7000~10000;镍锌铁氧体为10~1000。

常用参数

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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:在基本磁化曲线初始段以后，随着H的增大，斜率μ=B/H逐渐增大，到某一磁场强度下(Hm)，磁密度达到最大值(Bm) 。

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、差分(增量)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单位制中)。

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。只有在需要磁屏蔽时，才会用铜等反磁性材料做成屏蔽罩使磁元件的磁 不会辐射到空间中去。

下面给出几个常用的参数式:

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1、有效磁导率μro。在用电感L形成闭合磁路中(漏磁可以忽略)，磁心的有效磁导率为:

式中 L--绕组的自感量(mH);W--绕组匝数;磁心常数,是磁路长度Lm与磁心截面积Ae的比值(mm)。

2、饱和磁感应强度Bs。随着磁心中磁场强度H的增加，磁感应强度出现饱和时的B值，称为饱和磁感应强度B。

3、剩余磁感应强度Br。磁心从磁饱和状态去除磁场后，剩余的磁感应强度(或称残留磁通密度)。

4、矫顽力Hco。磁心从饱和状态去除磁场后，继续反向磁化，直至磁感应强度减小到零，此时的磁场强度称为矫顽力(或保磁力)。

5、温度系数aμ°温度系数为温度在T1~T2范围内变化时，每变化1℃相应磁导率的相对变化量，即

式中 μr1--温度为T1时的磁导率;μr2--温度为T2时的磁导率。

值得注意的是:除了磁导率μ与温度有关系之外，饱和磁感应强度Bs、剩余磁感应强度Br、矫顽力Hc，以及磁心比损耗Pcv(单位重量损耗W/kg)等磁参数，也都与磁心的工作温度有关。

参数测量方法

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磁导率的测量是间接测量，测出磁心上绕组线圈的电感量，再用公式计算出磁芯材料的磁导率。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。

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。

1、计算公式的影响

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

所以，由(1)式导出磁导率 的计算公式为:　　μ=Ll/μ0N^2A ，式中:l为磁心的磁路长度，A为磁心的横截面积。

对于内径较小的环型磁心，内径不如壁厚容易测量，它们的由来是把环的平均磁路长度当成了磁心的磁路长度。用它们计算出来的磁导率称为材料的环磁导率。

实际上，环磁导率比材料的真实磁导率要偏高一些，且样环的壁越厚，误差越大。

2 、测试线圈匝数N的影响

由于电感L与匝数N2成正比，按理说计算出来的磁导率μ不应该再与匝数N有关系，但实际上却经常有关系。

关于材料磁导率的测量，一般使用的测试频率都不高，经常在1kHz或10kHz的频率测试。测试信号一般都是使用正弦信号，因为频率不高，样环绕组线圈阻抗的电阻部分可忽略不计，把绕组线圈看作一个纯电感L接在测量仪器上。测试等效电路如图所示，仪器信号源产生的电压有效值为U，Ri为信号源的输出阻抗。 　 测量磁导率时，样环中的磁化场强度与测试线圈的匝数有关，当匝数为某一定值时磁场强度就会达到最强值。而材料的磁导率又与磁化场强密切相关，所以导致磁导率的测量与测试线圈匝数有关。结合图具体讨论匝数对磁导率测试的影响。