磁导率
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在电磁学中，磁导率是一种材料对一个外加磁场线性反应的磁化程度。磁导率通常用希腊字母μ来表示。该形式由奥利弗·赫维赛德于1885年9月创造使用。
在国际单位制单位中，磁导率的单位是亨利每米（H m-1），或牛顿每安培的平方（N A-2）。常数值 μ0{displaystyle mu _{0}}
目录
1 解释
2 相对磁导率
3 複磁导率
4 一些常见材料的参数
4.1 超高磁导率材料
5 参考文献
6 外部链接
7 参见条目
解释
电磁学中，辅助磁场（auxiliary magnetic field）H描绘了一个磁感应强度B在一个特定的媒介下，怎样影响磁偶极子团，包括偶极子的迁移和磁偶极子的重新定向。和磁导率的关系为：
- B=μH{displaystyle mathbf {B} =mu mathbf {H} }
磁导率 μ在各向同性介质中为一个标量,在各向异性的介质中为张量
通常，磁导率不是一个常数，它可随在媒质中的位置，施加场的频率，湿度，温度，和其他一些参数而变化。在一个非线性介质中，磁导率取决于磁场的强度。磁导率作为频率的函数可以呈现实值也可以是複值。在铁磁性材料中，B和H的关系表现为非线性和迟滞性: B不是一个H的单值函数[2]，但也同时取决于该材料的过去。对于这些材料有时考虑它的增加磁导率
- ΔB=μΔΔH
磁导率是每单位长度上的电感。在国际单位制中，导磁率单位是亨利每米（H m-1 = J/(A2·m) = N A-2）。辅助磁场H为每单位长度下的电流并且以安培每米（A m-1）的单位被测量。μH的乘积，因此是电感乘电流每单位面积（H·A/m2）。但是电感是每单位电流下的磁通量，所以该乘积也是每单位面积的磁通量。只有磁感应强度B，是以韦伯（电压-秒）每平方-米 (V·s/m2)为单位，或特斯拉（T）。
B与一个移动电荷q的洛伦兹力有关：
F=q(E+v×B){displaystyle mathbf {F} =q(mathbf {E} +mathbf {v} times mathbf {B} )}。
电荷q单位是库仑（C），速率v是m/s，所以该力F以牛顿计算（N）：
- qv×B=C⋅ms⋅V⋅sm2=C⋅(J / C)m=Jm=N{displaystyle qmathbf {v} times mathbf {B} ={mbox{C}}cdot {dfrac {mbox{m}}{mbox{s}}}cdot {dfrac {{mbox{V}}cdot {mbox{s}}}{{mbox{m}}^{2}}}={dfrac {{mbox{C}}cdot ({mbox{J / C}})}{mbox{m}}}={dfrac {mbox{J}}{mbox{m}}}={mbox{N}}}
H与磁偶极子的密度有关。一个磁偶极子是一个闭合的电流循环。其偶矩是电流乘以面积，单位为安培米平方（A·m2），并且其值等于线圈上的电流乘以圈数。[3]H与其相距的偶极子，H大小与偶极矩除以该距离的立方成比例关系[4]，物理意义为每单位长度下的电流。
相对磁导率
相对磁导率，有时候被定义为符号μr，是特殊介质的磁导率和真空磁导率μ0的比值：
- μr=μμ0.{displaystyle mu _{r}={frac {mu }{mu _{0}}}.}
以相对磁导率的形式，磁化率为：
- χm=μr−1{displaystyle chi _{m}=mu _{r}-1,}
χm，一个无量纲的量，有时候被称为体积磁化率，以区别于χp (质量磁化率）和χM（摩尔或摩尔质量磁化率）。
複磁导率
複磁导率是处理高频磁效应的一个有用的工具
一些常见材料的参数
| 介质 |
磁化系数（χm） |
磁导率（μ） |
磁场 |
最大频率 |
|---|---|---|---|---|
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 |
|
电炉钢 |
4000[5] |
5000 × 10-6 H/m |
在0.002 T |
|
铁氧体（镍锌） |
20-800 × 10-6 H/m |
100kHz ~ 1 MHz |
||
铁氧体（锰锌） |
>800 × 10-6 H/m |
100kHz ~ 1 MHz |
||
钢 |
700[5] |
875 × 10-6 H/m |
在0.002 T |
|
镍 |
100[5] |
125 × 10-6 H/m |
在0.002 T |
|
铂 |
2.65 × 10−4 |
1.2569701 x10-6 H/m |
||
铝 |
2.22 × 10−5[6] |
1.2566650 × 10-6 H/m |
||
氢 |
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） |
||
蓝宝石 |
−2.1 × 10−7 |
1.2566368 × 10-6 H/m |
||
铜 |
−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 |
一个好的磁芯必须有高的磁导率。
磁导率随磁场而变化。以上所列的值为近似值，并且仅在设定条件的磁场下。并且，它们的设定频率为0；实际中，磁导率通常是一个频率的函数。当频率被考虑进去，磁导率可为複数。
注意，磁常数μ0{displaystyle mu _{0}}
超高磁导率材料
磁导率最高的材料是钴基非晶态磁性合金2714A[7]，其高频退火磁导率为1,000,000（直流磁导率最大值（µ））。氢退火的（纯铁-N5级）可达到160,000（µ）的磁导率，但相对很昂贵。
参考文献
^ The NIST reference on fundamental physical constants
^ Jackson (1975), p. 190
^ Jackson, John David. Classical Electrodynamics 2nd ed. New York: Wiley. 1975. ISBN 0-471-43132-X. 引文格式1维护：冗余文本 (link) p. 182 eqn. (5.57)
^ Jackson (1975) p. 182 eqn. (5.56)
^ 5.05.15.25.35.4 "Relative Permeability", Hyperphysics
^ 6.06.16.2 Clarke, R. Magnetic properties of materials, surrey.ac.uk
^ Metglas Specifications 互联网档案馆的存檔，存档日期2009-04-15.
外部链接
Electromagnetism - 在线教课书中的一章节- Relative Permeability
- Magnetic Properties of Materials
参见条目
- 国际单位制电磁学单位
- 电磁铁
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