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什么是磁化?什么是磁化率?什么是磁导率?什么是磁化强度?什么是磁感应强度?(下)

 罗罗日记 2023-10-13 发布于四川


OK,我们接着上次的话题。

继续。

01
磁导率和磁化率有什么关系?

记住一句话就可以了:“磁化难易程度”不等于“磁化强度”。虽然某些材料容易磁化,但并不意味着它们会展现出强大的磁性。

容易磁化的材料通常具有高的磁导率和较低的磁滞,这意味着它们在外部磁场的作用下容易被磁化。然而,磁化强度取决于材料的磁化率和体积磁化强度之间的乘积。

磁化率是描述材料对外部磁场响应的能力,它与材料的磁性特性相关。而体积磁化强度表示单位体积内的磁化程度。因此,即使材料容易磁化,如果它的磁化率较低或体积磁化强度较小,它的总磁化强度可能仍然较低。

强磁体通常是指具有高磁化强度的材料,这意味着它们在外部磁场下能够实现较高的磁化。一些强磁体材料,如永磁材料,具有高磁化率和较大的体积磁化强度,使其能够实现强大的磁性。

因此,磁化难易程度和磁化强度之间的关系并不是简单的因果关系。材料的磁化强度是由多个因素共同决定的,包括磁化率、体积磁化强度、晶体结构等。只有在这些因素协同作用下,才能实现高磁化强度的材料,而磁化难易程度只是其中的一个因素。

02
磁屏蔽材料应该用高磁导率材料还是高磁化率材料?

在磁屏蔽应用中,一般选择具有高磁导率的材料,而不是高磁化率的材料。这是因为磁屏蔽的目标是吸收或偏转磁场,以减少外部磁场对特定区域的影响,而不是产生强磁场。

高磁导率的材料对磁场具有较好的响应能力,可以吸收磁场并将其导引到材料内部,从而减少磁场通过材料的传递。磁导率高的材料可以有效地吸收磁能,减小磁场的传播和渗透。

相反,高磁化率的材料通常是指具有较高磁化强度的材料,它们在外部磁场作用下能够实现较高的磁化。这种材料更适合用于制造强磁体或磁性元件,而不是磁屏蔽应用。

因此,为了实现有效的磁屏蔽效果,选择具有高磁导率的材料是更合适的选择。一些常用的高磁导率材料包括铁、镍、钴和其合金等。这些材料具有良好的磁导率,可以有效地吸收和导引磁场,从而实现磁屏蔽的目的。

总的来说,磁屏蔽材料需要具有高磁导率,以吸收和导引磁场,减少磁场的传播。而磁铁或其他需要产生强磁场的应用则需要选择具有高磁化强度的材料,以实现较高的磁化和产生强大的磁场。

03
那么良好的磁屏蔽材料有哪些?

良好的磁屏蔽材料应具有高磁导率、以及良好的磁滞特性。

磁屏蔽层的厚度和磁屏蔽效果示意图,当厚度增大到一定的程度,可以完全屏蔽磁场穿透到右边区域。


自由空间磁场及采用磁屏蔽墙和磁屏蔽环时磁场示意图。


以下是一些常用的磁屏蔽材料:

铁:纯铁具有较高的磁导率,是常见的磁屏蔽材料。它可以有效地吸收和屏蔽磁场。纯铁常用于制造磁屏蔽板和屏蔽外壳。

镍铁合金(坡莫合金):坡莫合金是一种特定类型的镍铁合金,通常含有较高百分比的镍(约 80-90%)和较低百分比的铁(约 10-20%)。它以其高磁导率和优异的软磁性能而闻名。由于坡莫合金能够有效地衰减和改变磁场方向,因此通常用于磁屏蔽应用常用于制造磁屏蔽箔、屏蔽外壳和电子元件。

超薄坡莫合金箔,厚度从 10 μm 起。图片来自:https://www./cn/products/permalloy/index.html


图片来自:https://www./cn/products/permalloy/index.html


铁镍合金(Mu金属):Mu金属是另一种类型的镍铁合金,通常称为铁镍合金。它通常含有较高比例的铁(约 75-80%)和较低比例的镍(约 15-20%)。Mu合金具有极高的磁导率,并以其卓越的磁屏蔽性能而闻名,特别是在低频应用中,广泛应用于电子设备、功率计、实验室设备,科学仪器和工业应用等。
铜及其合金: 虽然铜本身不具有高磁导率,但它具有优异的导电性。在某些情况下,铜可以用来产生所谓的“涡流”效应

如图(a)中所示,来自电机的垂直磁场耦合到小电路板,从而产生干扰。图(b)显示了电路下方带有铝板的配置。变磁场在导电材料中感应出涡流,涡流产生的磁场如图中暗红色虚线所示。两个磁场的总和如图(c)所示。可见,涡流会导致磁通量在板周围转移,并显著减少与电路的耦合。

当磁场与铜等导电材料相互作用时,会在材料内感应出称为涡流的循环电流。这些涡流产生自己的磁场,与外部磁场相反。因此,这可以提供某种程度的磁场衰减或屏蔽。

使用高磁导率材料进行磁屏蔽效果。


但需要注意的是,铜的磁屏蔽性能通常不如铁或镍合金等高导磁率材料。因此,虽然铜可以提供一些有限的磁屏蔽能力,但它并不是强磁场衰减的最有效选择。

磁性涂层:有些特殊的磁性涂层,如磁性漆和磁性涂料,可以在表面形成磁屏蔽层,提供局部磁屏蔽效果。

这些材料具有不同的磁导率和磁导磁导率比,可以根据具体的磁屏蔽需求选择合适的材料。此外,材料的几何形状和厚度也会影响磁屏蔽的效果。在实际应用中,通常需要根据具体的磁场频率、强度和屏蔽要求来选择合适的磁屏蔽材料和结构。

04
那么磁化率高的材料有哪些?

磁化率高的材料通常指的是具有高磁化强度的磁性材料,可以产生较强磁场的材料。

常见的具有高磁化率的材料如下:

钕铁硼(NdFeB):钕铁硼是目前商业化应用最广泛的永磁材料之一,具有极高的磁化强度和磁能积。它们通常用于制造高性能磁体,如电机、发电机、传感器等。

钴钐(SmCo):钴钐是一种稀土磁体,具有较高的磁化强度。它们通常用于高温应用,如汽车发动机、磁力泵等。

钴(Co):纯钴也具有较高的磁化强度,尤其在高温条件下。它们通常用于制造高温磁体和磁性元件。

钡铁氧体(BaFe12O19):钡铁氧体是一种常用的陶瓷磁体,具有较高的磁化强度和饱和磁化强度。它们广泛应用于磁性元件、传感器、磁记录等领域。

需要注意的是,高磁化率的材料通常是磁性材料,它们对磁场具有较高的响应能力。这些材料常用于制造强磁体(后续开篇再详细写)和需要产生强磁场的应用。


初学磁场理论,不对的还请专业人士指出,不胜感激!

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