磁導率
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在電磁學中，磁導率是一種材料對一個外加磁場線性反應的磁化程度。磁導率通常用希臘字母μ來表示。該形式由奧利弗·赫維賽德於1885年9月創造使用。
在國際單位制單位中，磁導率的單位是亨利每米（H m-1），或牛頓每安培的平方（N A-2）。常數值 為磁場常數或真空磁導率，並有明確定義[1] 值 = 4π×10−7 N·A−2 (≈ 1.2566371×10−6 N·A−2)。
解釋
[編輯]電磁學中，輔助磁場（auxiliary magnetic field）H描繪了一個磁感應強度B在一個特定的媒介下，怎樣影響磁偶極子團，包括偶極子的遷移和磁偶極子的重新定向。和磁導率的關係為：
磁導率 μ 在各向同性介質中為一個標量，在各向異性的介質中為張量。
通常，磁導率不是一個常數，它可隨在媒質中的位置，施加場的頻率，濕度，溫度，和其他一些參數而變化。在一個非線性介質中，磁導率取決於磁場的強度。磁導率作為頻率的函數可以呈現實值也可以是複值。在鐵磁性材料中，B和H的關係表現為非線性和遲滯性: B不是一個H的單值函數[2]，但也同時取決於該材料的過去。對於這些材料有時考慮它的增加磁導率
磁導率是每單位長度上的電感。在國際單位制中，導磁率單位是亨利每米（H m-1 = J/(A2·m) = N A-2）。輔助磁場H為每單位長度下的電流並且以安培每米（A m-1）的單位被測量。μH的乘積，因此是電感乘電流每單位面積（H·A/m2）。但是電感是每單位電流下的磁通量，所以該乘積也是每單位面積的磁通量。只有磁感應強度B，是以韋伯（伏特-秒）每平方米 (V·s/m2)為單位，或特斯拉（T）。
B與一個移動電荷q的洛倫茲力有關：
- 。
電荷q單位是庫侖（C），速率v是m/s，所以該力F以牛頓計算（N）：
H與磁偶極子的密度有關。一個磁偶極子是一個閉合的電流循環。其偶矩是電流乘以面積，單位為安培米平方（A·m2），並且其值等於線圈上的電流乘以圈數。[3] H與其相距的偶極子，H大小與偶極矩除以該距離的立方成比例關係[4]，物理意義為每單位長度下的電流。
相對磁導率
[編輯]相對磁導率，有時候被定義為符號μr，是特殊介質的磁導率和真空磁導率μ0的比值：
以相對磁導率的形式，磁化率為：
χm，一個無量綱的量，有時候被稱為體積磁化率，以區別於χp (質量磁化率）和χM（摩爾或摩爾質量磁化率）。
複磁導率
[編輯]複磁導率是處理高頻磁效應的一個有用的工具
一些常見材料的參數
[編輯]| 介質 | 磁化係數（χm） | 磁導率（μ） | 磁場 | 最大頻率 |
|---|---|---|---|---|
| μ合金 | 20,000[5] | 25,000 × 10-6 H/m | 在0.002 T | |
| 透磁合金 | 8000[5] | 10,000 × 10-6 H/m | 在0.002 T | |
| 電爐鋼 | 4000[5] | 5000 × 10-6 H/m | 在0.002 T | |
| 鐵氧體（鎳鋅） | 20-800 × 10-6 H/m | 100kHz ~ 1 MHz | ||
| 鐵氧體（錳鋅） | >800 × 10-6 H/m | 100kHz ~ 1 MHz | ||
| 鋼 | 700[5] | 875 × 10-6 H/m | 在0.002 T | |
| 鎳 | 100[5] | 125 × 10-6 H/m | 在0.002 T | |
| 鉑 | 2.65 × 10−4 | 1.2569701 x10-6 H/m | ||
| 鋁 | 2.22 × 10−5[6] | 1.2566650 × 10-6 H/m | ||
| 氫 | 8 × 10−9 or 2.2 × 10−9[6] |
1.2566371 × 10-6 H/m | ||
| 真空 | 0 | 1.2566371 × 10-6 H/m（μ0） | ||
| 藍寶石 | −2.1 × 10−7 | 1.2566368 × 10-6 H/m | ||
| 銅 | −6.4 × 10−6 or −9.2 × 10−6[6] |
1.2566290 × 10-6 H/m | ||
| 水 | −8.0 × 10−6 | 1.2566270 × 10-6 H/m |
一個好的磁芯必須有高的磁導率。
磁導率隨磁場而變化。以上所列的值為近似值，並且僅在設定條件的磁場下。並且，它們的設定頻率為0；實際中，磁導率通常是一個頻率的函數。當頻率被考慮進去，磁導率可為複數。
注意，磁常數在國際單位制中，有個確定值，因為安培的定義規定了它的值為4π × 10−7 H/m。
超高磁導率材料
[編輯]磁導率最高的材料是鈷基非晶態磁性合金2714A[7]，其高頻退火磁導率為1,000,000（直流磁導率最大值（µ））。氫退火的（純鐵-N5級）可達到160,000（µ）的磁導率，但相對很昂貴。
參見條目
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ The NIST reference on fundamental physical constants. [2009-04-14]. （原始內容存檔於2017-04-25）.
- ^ Jackson (1975), p. 190
- ^ Jackson, John David. Classical Electrodynamics 2nd. New York: Wiley. 1975. ISBN 978-0-471-43132-9. p. 182 eqn. (5.57)
- ^ Jackson (1975) p. 182 eqn. (5.56)
- ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 "Relative Permeability", Hyperphysics. [2009-04-14]. （原始內容存檔於2012-06-03）.
- ^ 6.0 6.1 6.2 Clarke, R. Magnetic properties of materials, surrey.ac.uk. [2009-04-14]. （原始內容存檔於2012-06-03）.
- ^ Metglas Specifications 網際網路檔案館的存檔，存檔日期2009-04-15.
外部連結
[編輯]- Electromagnetism （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 在線教課書中的一章節
- Relative Permeability（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- Magnetic Properties of Materials（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）