磁感应强度和磁导率

磁感应强度B

磁感应强度B可以这样定义，足够小的电流元Idl（I为导线回路中的恒定电流，dl为导线回路中沿电流方向所取的失量线元）在磁场中所受的力最大方向时，所受到的最大力dFmax与Idl的比值：

B=dFmax/Idl

恒定磁场中各点的磁感应强度B都具有确定值,它由磁场本身决定,与电流元Idl 大小无关。电流会在其周围产生磁场。一个线圈绕得很紧密的载流螺绕环，总匝数N匝，电流I，利用安培环路定律可以求出螺绕环内离环心O半径r处P点的磁场的磁感应强度B0

B0=μ0NI/2πr

式中：μ0真空磁导率μ0=4πe-7 （N/A^2）；N总匝数；I电流，安A。

在SI中,磁感应强度B单位特[斯拉]T，1T=1N/A·m=1Wb/m^2。磁感应强度B的概念比较复杂,有各种定义方法，感兴趣的话可参阅相关参考书1T=10000Gs（高斯）

磁场强度H

磁场强度H与电场中的电位移矢量D相似。

真空中原来的磁场的磁感应强度B0，由于引入磁介质而产生附加磁场，其磁感应强度B’，则磁介质总的磁感应强度B是B0和B’的矢量和，即

B=B0+B’

B与B0的大小比称相对磁导率μr= B/B0 。对于铁磁质磁性很强的材料μr远远大于1。不同的物质对磁场的影响非常大，因此引出了一个辅助矢量——磁场强度H。磁介质内磁场强度H沿闭合路径的环流等于闭合路径包围的所有传导电流的代数和（存在磁介质时的环路安培定理）。

∮LH·dl=∑LI0i

象电流互感器之类的螺绕环磁场强度H

H=NI/2πr

r 为到磁环中心的半径。

磁感应强度矢量B与磁场强度矢量H的关系：

B=μ0H+μ0M

μ0真空磁导率；M磁化强度表示磁介质的磁化程度。试验表明，在各向同性均匀磁介质中，M与H成正比，即

M=χmH

真空中没有介质时，M=0，得出：

B0=μ0H

M磁化强度表示磁介质的磁化程度，μ0真空磁导率

试验表明，在各向同性均匀磁介质中，B与H成正比，即

B=μ0（1+χm）H=μH

设μr=（1+χm），为相对磁导率

螺绕环中有磁介质的载流螺绕环，磁介质内的磁感应强度B

B=μH=μ0μrNI/2πr

μr磁介质相对磁导率，μ0真空磁导率。

磁场强度H单位是安/米（A/m）。在磁路设计中H矢量有广泛的应用。在互感器中就是励磁安匝与平均磁路长度的比值H=I·n /L ，一般使用安匝每厘米（A/cm）单位。磁性材料刚开始时O点随着电流nI变大，磁感应强度B也开始缓慢变大，当到a点时电时，B开始急剧变大，当到b点，B增加开始变慢，当到c点H再变大时，B几乎不再变大，我们说材料被磁化到了饱和。达到饱和之后，无论H 怎样增大，材料的磁感应强度也不再增大。此时的磁感应强度称为饱和磁感应强度，用Bs来表示。B－H关系画成曲线，就是材料B－H磁化曲线。饱和磁感应强度是磁性材料的一个重要指标。

在SI中，磁场强度H单位是安[培]每米（A/m）。在磁路设计中H矢量有广泛的应用。

磁导率μ

在各向同性的均匀磁介质中，B与H成正比关系：

B=μH

μ称为磁介质的磁导率μ=B/H，

磁介质的磁导率μ=μ0（1+χm）

磁介质的相对磁导率μr =（1+χm）

是磁化曲线上任意一点上B和H的比值。磁导率实际上代表了磁性材料被磁化的容易程度。在磁化的不同阶段，材料的磁导率也不同，磁导率在最高点称为最大磁导率。在磁化起始点的磁导率称为初始磁导率，简称初导。磁导率是软磁材料的另一个非常重要的指标。相对初始磁导率μi定义为

在SI中,磁导率的单位亨[利]每米（H/m），常用T/（A/m），T/（A/cm），但一般用相对磁导率μr来表示。1（H/m）=T/（A/m)=100T/（A/cm)，在有些资料上用特/奥（斯特）（T/Oe）或高斯/奥（斯特）（Gs/Oe），高斯与奥斯特都是以前的物理量。1T=10000Gs，1A/m=4πe-3 Oe ，磁导率为1Gs/Oe 的磁介质的相对磁导率为1。相对磁导率μr是无量纲量。

铁芯损耗角Ψ

要使磁性材料有磁感应强度B时，必须要有磁场强度H。对于交流电，磁感应强度B与磁场强度H并不同步，磁感应强度B总是落后于磁场强度H，落后的角度就是铁芯损耗角。磁导率和损耗角不是一个常量可以通过铁芯磁化特性曲线查到。在电流互感器正常工作范围内，磁感应强度B越大，铁芯损耗角越大。电流互感器额定电流，额定电流比

额定电流本意为在此电流下可以长期工作而不会损坏，额定的输入输出电流分别称额定一次电流、额定二次电流，额定一次电流与额定二次电流比值称额定电流比，用Kn表示。对用户而言通常关心的是额定电流，在微型电流互感器额定电流标称为如：5A/2.5mA 表示额定一次电流5A、额定二次电流2.5mA ，额定电流比为2000 。额定电流是设计微型电流互感器的主要依据。

电流互感器比差

比差也称比值差：比差就是二次电流与实际一次电流按额定电流比折算成的理论二次电流的差值，并用与后者的百分数表示，对于未经过补偿的微型电流互感器的比差均为负值。

f=(I2-I1/Kn)/(I1/Kn) ×100%

f—比差%

I2—二次电流A

I1—一次电流A

Kn—额定电流比

电流互感器角差

角差也称相位差：角差就是二次电流反相后与一次电流的相位差，通常用分(′)表示,超前于一次电流相位差为正值,反之为负值。对于未经过补偿的微型电流互感器的角差均为正值。

电感器Inductor

凡能产生电感作用的元件统称电感器，一般的电感器由线圈构成，所以又称电感线圈，为了增加电感量和Q值并缩小体积，通常在线圈加有软磁铁氧体磁芯。电感器可分为固定电感和可调电感（微调电感量）。固定电感器一般用色码或色环来标志电感量，因此也称色码电感器.由于整机小型化和生产自动化的要求, 目前电感器已向贴装(SMD) 方向发展。

电感值Inductance

当一个线圈中的电流变化时，变化的电流所产生的通过线圈回路自身的磁通量也发生变化，使线圈自身产生感应电动势。自感系数则是表征线圈产生自感应能力的一个物理量，自感系数也称自感或电感，用L来表示，采用亨利（H）做单位，它的千分之一称毫亨（mH），百万分之一称为微亨（μH）,微亨的千分之－称为纳亨(NH) 。

品质因数Quality factor

品质因数Q是用来衡量储能元件（电感或电容）所储存的能量与其耗损能量之间关系的一个因数，表示为：Q=2π最大储存能量/每周消散能量。一般要求电感线圈的Q值愈大愈好, 但过大会使工作回路的稳定性变差。

自谐频率Self-resonant frequency

电感器并非是纯感性元件，尚有分布电容分量，由电感器本身固有电感和分布电容而在某一个频率上发生的谐振，称为自谐频率,亦称共振频率。用S.R.F. 表示, 单位为兆赫（MHz）。

直流电阻DC Resistance (DCR)

电感线圈在非交流电下量得之电阻,在电感设计中,直流电阻愈小愈好,其量测单