1.磁路(magnetic circuit)
用強磁材料構成,在其中產生一定強度的磁場的閉合回路。磁路一般由通電流以激勵磁場的線圈(有些場合也可用永磁體作為磁場的激勵源)、軟磁材料制成的鐵心,以及適當大小的空氣隙組成。磁路與電路有某些相似之處。例如,若磁路中有一磁通經過若干段磁路,則此各段磁路的總磁動勢等于各段磁路上磁動勢之和。每一段磁路的磁動勢等于該段磁路的磁阻與磁通的乘積,從而可得總磁阻等于各段磁路磁阻之和。這相當于串聯電阻電路的總電阻等于其中各電阻之和。同樣,磁路中若有多個磁路支路并聯,則各支路的兩端有相同的磁動勢,各磁路支路的磁通之和即等于總磁通,從而可得這些并聯支路的總磁導等于各支路磁導之和。這相當于并聯電路的總電導等于其中各電導之和。
2.磁化
是指使原來不具有磁性的物質獲得磁性的過程。磁性材料里面分成很多微小的區域,每一個微小區域就叫一個磁疇,每一個磁疇都有自己的磁距(即一個微小的磁場)。一般情況下,各個磁疇的磁距方向不同,磁場互相抵消,所以整個材料對外就不顯磁性。當各個磁疇的方向趨于一致時,整塊材料對外就顯示出磁性。 所謂的磁化就是要讓磁性材料中磁疇的磁距方向變得一致。當對外不顯磁性的材料被放進另一個強磁場中時,就會被磁化,但是,不是所有材料都可以磁化的,只有少數金屬及金屬化合物可以被磁化。
3.磁場強度與磁感應強度
磁場強度(magnetic intensity)描述磁介質中磁場的一個輔助物理量。常用符號H表示,定義為H=(B/μo)-M,式中B是磁感應強度;M是磁化強度;μo是真空磁導率。在線性各向同性磁介質中,M與H成正比,即M=xmH,xm是磁介質的磁化率。于是上式表為B=μo(1+xm)H=μoμrH式中μr=1+xm稱為磁介質的相對磁導率,上式是表征介質磁化性質的介質方程。磁介質磁化后產生的磁化電流改變了原來的磁場分布,引入輔助量H是為了使未知的磁化電流不顯現在由H表述的磁場的安培環路定理之中。在認清磁性起源于電流之前,曾認為磁性起源于磁荷,并得到了與靜電庫侖定律相仿的磁庫侖定律。由此,把單位磁荷所受磁力定義為H,認為H是描述磁場的基本物理量,并賦予其磁場強度的名稱,沿用至今。在國際單位制(SI)中,磁場強度H的單位是安培/米(A/m)。
磁感應強度(magnetic induction)
描述磁場強弱和方向的基本物理量。是矢量,常用符號B表示。在物理學中磁場的強弱使用磁感強度(也叫磁感應強度)來表示,磁感強度大表示磁感強;磁感強度小,表示磁感弱。這個物理量之所以叫做磁感應強度,而沒有叫做磁場強度,是由于歷磁場強度一詞已用來表示另外一個物理量了。B的方向定義為:由正電荷所受更大力fm的方向轉向電荷運動方向 v 時 ,右手螺旋前進的方向 。定義了B之后,運動電荷在磁場 B 中所受的力可表為 f = qv×B,此即洛倫茲力公式。除利用洛倫茲力定義B外,也可以根據電流元Idl在磁場中所受安培力df=Idl×B來定義B,或根據磁矩m在磁場中所受力矩M=m×B來定義B,三種定義,方法雷同,等價。在國際單位制(SI)中,磁感應強度的單位是特斯拉,簡稱特(T)。在高斯單位制中,磁感應強度的單位是高斯(Gs ),1T=10KGs等于10的四次方高斯。由于歷史的原因,與電場強度E對應的描述磁場的基本物理量被稱為磁感應強度B,而另一輔助量卻被稱為磁場強度H,名實不符,容易混淆。通常所謂磁場,均指的是B。 B在數值上等于垂直于磁場方向長1 m,電流為1 A的導線所受磁場力的大小 B= F/IL。磁場強度矢量H是為了磁場的安培環路定理得到形式上簡化而引入的輔助物理量。它的物理意義類似于電位移矢量D。從定義的操作方面來看,磁感應強度是只是考慮磁場對于電流元的作用,而不考慮這種作用是否受到磁場空間所在的介質的影響,這樣磁感應強度就是同時由磁場的產生源與磁場空間所充滿的介質來決定的。相反,磁場強度則只是反映磁場來源的屬性,與磁介質沒有關系。這兩個概念在實際運用中各有其方便之處。
磁場強度與磁感應強度的區別
磁場強度和磁感應強度均為表征磁場性質(即磁場強弱和方向)的兩個物理量。由于磁場是電流或者說運動電荷引起的,而磁介質(除超導體以外不存在磁絕緣的概念,故一切物質均為磁介質)在磁場中發生的磁化對源磁場也有影響(場的迭加原理)。磁場的強弱可以有兩種表示方法:
在充滿均勻磁介質的情況下,若包括介質因磁化而產生的磁場在內時,用磁感應強度B表示,其單位為特斯拉T,是一個基本物理量;單獨由電流或者運動電荷所引起的磁場(不包括介質磁化而產生的磁場時)則用磁場強度H表示,其單位為A/m2,是一個輔助物理量。具體的,B決定了運動電荷所受到的洛侖茲力,因而,B的概念叫H更形象一些。在工程中,B也被稱作磁通密度(單位Wb/m2)。在各向同性的磁介質中,B與H的比值即介質的磁導率μ。
4.磁通和磁通密度
實用上磁感應強度的單位是高斯(Gs)。通常條形磁鐵兩極附近的磁感應強度大約是幾十到幾百高斯。在處理與磁性有關問題時,除了要用到磁感應強度外,常常還要討論穿過一塊面積的磁力線數目,稱做磁通量,簡稱磁通,有 Φ 示。磁通量的單位是韋伯,用Wb表示。如果磁場中某處的磁感應強度為B,在該處有一塊與磁通垂直的面,它的面積為S,則穿過它的磁通量就是Φ = B式中磁感應強度B的單位是高斯(Gs);面積S的單位是平方米。垂直穿過單位面積的磁力線叫做磁通量密度,簡稱磁通密度,它從數量上反映磁力線的疏密程度。磁場的強弱通常用磁感應強度“B”來表示,哪里磁場越強,哪里B的數值越大,磁力線就越密。
5.磁動勢
作用在磁路上的磁動勢F等于磁路內的磁通量Φ與磁阻Rm的乘積。公式:F=ΦRm
6.磁阻(reluctance)
與電阻的含義相仿,磁阻是表示磁路對磁通所起的阻礙作用,即磁路中的磁動勢NI與它所激發的磁通量Φ之比。常用Rm表示,即Rm=Ni/Φ,單位為1/亨。對于橫截面積均勻的一段磁路,其磁阻與磁路的長度l成正比,與橫截面積S成反比,比例系數即為磁阻率,即Rm=1/μs。串聯磁路的磁阻等于各分路磁阻之和,并聯磁路磁阻的倒數等于各分路磁阻倒數之和。