电机学

很多人学习磁场总是一头雾水，各种名词太多，关系混乱而且抽象。我在这里把从高中物理的静磁场到黑宝书里的内容总结出来，也是自己学习过程的一个体现。

首先，用一张图来总结磁场中电流及电压的关系

图1

这张图很好的把磁场中的电流及电压关系展示了出来。 我们先从最难啃的磁芯特性入手。

当你设计电感或者变压器时，总是会涉及到选取磁芯，拿到产品的datasheet后，总是在前几页给你一个B-H图。如下图:

图2 图片来自：electronics-tutorials

横轴为H：磁场强度（Magnetic field intensity） 纵轴为 B：磁感应强度（magneticflux intensity）

初学者看到这个图总是头很大。What’s that?

先把这个图变的简单一些，假设我们在真空中：

是不是一切变得简单了许多？

图3

关于磁场强度H有很多解释，我比较偏向于把它类比于电场强度，它是一个废弃的量，至于为什么废弃，就是因为人们先前假设有磁荷这种东西，但是后来发现磁场只是电流的另一面，无需深究。

然而磁感应强度B是有特定解释的：

磁感应强度又叫（磁通密度）：表示垂直穿过单位面积的磁力线的多少。既然这里提到了磁通密度，我们就需要了解一下什么是磁通，它是磁通量（magnetic flux）的简称。磁通量的定义就是磁感线穿过平面S的数量。需要注意的是，一个闭合曲面：球体，穿过其的磁通量为零。

图4

好了，了解了这几个概念后我们就可以回到真空中的B-H图了，图中直线的斜率就是B磁感应强度和H磁场强度的关系了， 我们把其斜率定义为磁导率µ（permeability）。在真空或者空气中，µ=1.256*10e（-6）H/m.

那么问题来了，为什么图2 中的B-H线不是直线呢？

图2

B-H曲线也叫迟滞回线（hysteresis loop），这个曲线是铁磁性材料特有的曲线，如果一个从没有被磁化的磁铁，当增加H磁场强度时，它的磁感应强度B会沿着图中的虚线上升，当到达a点时，即使再增加H，B几乎没有很大的改变，这个时候铁磁材料达到了磁饱和（磁畴方向一致）。当H减小到0时，B将会从a点移动到b点，我们发现它并没有按原来的路线返回，而是滞后于H的变换，我们叫这种现象为磁滞（hysteresis ）。把在b点的剩余磁感应强度B叫做剩磁（residual magnetism）。当反向增加H到c点时，剩磁为0，我们把H在c点的值称为矫顽力（Coercive Force），其实它并不是力，它是矫顽力场的简称。