图 3(a)所示的实际磁滞回线,为磁心实际磁特性的一般形状,其特点是非线性、对称性、非单值性(H增大或减小、磁状态变化的轨迹不一致)、不经过原点,反映了材料的磁滞性质,所以将B-H曲线称为磁滞回线,它是磁元件理论分析的基础。 图 3 磁心的磁特性 如果增大磁场强度,使磁化曲线的斜率减小,直至进入到饱和;然后再反向磁化,达到反向饱和,这样的磁滞回线称为饱和磁滞回线,也有人称为最大磁滞回线,如图 3(a)中磁滞回线2。在饱和磁滞回线上可以确定的特征参数为: (1)饱和磁感应强度Bs。是指在指定的温度下,用足够大的磁场强度磁化磁性物质时,磁化曲线达到接近于与横轴(H轴)平行时, 磁滞回线是磁学领域中的一个重要概念,它描述了磁性材料在外加磁场作用下磁化强度的变化过程。在基础电子学中,理解和掌握磁滞回线对于设计和分析磁性元件,如电感器、变压器等,至关重要。本文将深入探讨磁滞回线的特性、参数以及其在磁元件理论分析中的应用。 磁滞回线通常由B-H曲线表示,其中B代表磁感应强度,H代表磁场强度。实际磁滞回线如图3(a)所示,呈现出非线性、对称性和非单值性。这种非单值性意味着在磁场强度增大或减小时,磁化状态的变化路径并不相同,不会经过原点。这种特性反映了磁性材料的磁滞现象,即材料在磁场去除后无法完全恢复到原始无磁状态,导致磁化状态的滞后。 磁滞回线的饱和状态是指随着磁场强度的增加,磁化曲线的斜率逐渐减小,直到材料达到饱和状态,此时的磁感应强度接近于与H轴平行。在饱和磁滞回线上,有三个关键的磁特性参数: 1. 饱和磁感应强度Bs:这是在特定温度下,当磁场强度足够大以使磁化曲线趋近于水平时,磁感应强度B不再随外磁场增加而显著增大的值。Bs代表材料的最大磁化能力。 2. 剩余磁感应强度Br:当磁性物质被磁化至饱和后,再将磁场强度降至零,材料中仍然保留的磁感应强度称为剩余磁感应强度Br。这个参数表明了材料在无外场条件下的自发磁化程度。 3. 矫顽力Hc:磁性物质在饱和后,为了使其磁感应强度归零,需要施加的反向磁场强度就是矫顽力Hc。Hc体现了材料抵抗退磁的能力。 磁滞回线的形状可以用来评估磁性材料的质量。理想情况下,磁滞回线为矩形,具有高磁导率和低损耗。实际材料的磁滞回线通常不那么理想,但矩形磁心材料的Br/Bs接近1,表现出较好的矩形度,这在一些磁性元件设计中是可取的。 磁滞回线不仅与材料的内在属性相关,还受到励磁信号的类型、性质、波形、频率和幅值的影响。它可以分为静态磁滞回线(直流励磁)和动态磁滞回线(交流励磁或交直流励磁)。静态磁滞回线用于衡量磁心在直流磁场下的磁滞损耗,而动态磁滞回线则考虑了交流磁场下的磁滞和涡流损耗。图4展示了这两种情况下的磁滞回线,其中静态磁滞回线包围的面积代表磁滞损耗,动态磁滞回线包围的面积则表示磁滞和涡流损耗的总和。 在实际应用中,通过分析磁滞回线,工程师可以优化磁性元件的设计,选择合适的磁性材料,并预测其在不同工作条件下的性能。此外,磁滞回线也是研究磁性材料的磁性行为、评估磁性材料性能和开发新材料的重要工具。因此,磁滞回线在基础电子学中占据着举足轻重的地位。
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