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在绘制磁性材料的曲线图时,使用的两种磁性特征是什么?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2022-04-16 20:17:57

当一个物体在充满空气的空间中移动时,它的前面就会产生较高的压力,而后面的压力就会降低。较高的压强为正,较低的压强为负。我过去把它称为箭头的原则(−> - > +)。

箭头的原则

物体的速度越大,它前面的正号和后面的负号就越强。当螺旋桨在水下旋转时,它会产生旋涡状的水运动,但同时也会产生螺旋状的空化运动。水的运动为正,空化运动为负。电流也是通过导电路径的旋转运动。这个运动也通过它产生了一个负的螺旋运动。它是磁电流。

当直流电流过金属导线时,两股电流都从电池的正极流向负极:电流是逆时针方向,磁场电流是顺时针方向。它们成90度角。水流和空化电流也一样(见下图)。

电池的正极流向负极

当我们把导线绕成一个圈时,螺旋磁场就形成了一个直线磁场。磁场是直的,但由于磁场电流的螺旋性而扭曲。循环中的情况与下图类似:

直线磁场

这实际上是一个环形线圈的图像,但我已经用它来代表一个直流导线的环路。环形线圈的导线成为线圈中磁电流的表示(其方向用红色箭头标记,而电流用蓝色箭头标记)。当我们把铁磁磁芯放在环中,那么磁电流就会扭转磁芯中的磁力。这样磁场就增强了很多倍。线圈或螺线管的磁场用h表示,线圈加铁芯时的增强磁场用B表示,B的大小用B=μH表示。μ (mu)这个数叫做磁导率。

什么是磁导率?

我将通过比较来回答这个问题,因为这样做是最好的。

请看这张图片:

磁导率

这是一个螺线管,里面有一根铁棒连接着电池。我们将把铁棒比作橡皮棒。

假设你有两根相等的橡胶棒,但由不同类型的橡胶制成。不同类型的橡胶有不同的弹性。现在想象一下,你必须把两根杆拧到相同的程度。用弹性更大的橡胶做棒子会更容易。它提供了一个较低的阻力,但也更少的能量将存储在这种橡胶。什么能源?如果你离开握杆,它将自行解除扭曲释放储存的扭曲。

我们可以说,弹性越大的橡胶有更高的弹性。但我们也可以说它的电阻率更低。电阻率与弹性相反,R=1/E。我们总是可以说某一数量的相对(倒数)。例如,速度的反义词是慢(1/v)。猎豹是速度方面的世界冠军,而蜗牛是速度方面的世界冠军。它的速度是115 s/m。]

铁磁材料的磁导率相当于橡胶的电阻率。铁磁材料的磁导率(即电阻率)越大,岩心中储存的磁能越多,即磁密度越大。

当我们把螺线管和磁芯连接到电池上时,电流不会立即在电路中形成,但需要一些时间。没有太多的时间,但多少比在没有磁芯的情况下。为什么?导线中电流的产生与导线中磁电流的产生是密切相关的。如果其中一个受到了抵抗,就会转移到另一个身上。磁芯中的磁力在扭转的过程中,导线中的磁力会经历电阻。当它们被扭曲到一定程度,磁电流的大小可以扭曲它们,然后状态变得稳定(就好像螺线管中没有磁芯)。

在电路中建立电流的整个过程(在某种意义上)可以与直流电路相比,直流电路有一个没有铁芯的螺线管和一个串联电阻,在关闭开关后电阻迅速下降到零。

请看下面的线路:

直流电路

在关闭图(a)中的开关后,电磁阀核心的磁力得到扭曲(电阻R的添加仅仅是为了限制电流,从而节省电池从快速耗尽)。当我们试图将开关移动到位置(2)时,电路会暂时断开。没有任何东西能保持地核中的磁力扭曲,因此它们开始突然地解除扭曲。它在螺线管的导线中感应出一种强电流,这种电流表现为在其两端产生巨大的电压。这叫做自感,电压叫做反电动势。由于反电动势可以比电池的电压大很多倍,开关接近位置(2)产生火花。除了其他用途外,这种现象还被用于汽车的点火系统,以点燃燃料。

我们已经说过,B的大小可以用B=μH表示。然而,这只是一种近似,因为函数不是线性的,而是指数的(下图)。

B=μH

当螺线管的磁场H由于通过的电流增加而变强时,磁场B也随之变强。它渐近地达到最大值。螺线管中电流的进一步增加并没有导致B的增强,磁场B进入所谓的饱和状态。

让我们把它比作橡胶棒。当我们扭转橡胶棒时,我们很快就会到达一个点,当施加的力的进一步增加并没有导致进一步的扭转棒。

公式B=μH实际上是指数曲线达到最大值之前的区间的近似。在这个区间内,曲线几乎是线性的。

现在,请看所谓的滞后环:

滞后环

从点A到点B,我们有与上一个图相同的指数曲线,只是它向右移动了一点。电磁阀内电流缓慢增加,在B点磁场B最大。现在螺线管中的电流开始慢慢减小。场H也减小,在点C,它降为零。但是看,尽管它是0,场B却不是0。地核还保留着一些磁性。使用橡胶棒的类比,我们可以说,扭曲的橡胶棒,释放后,从我们的手,没有完全解开。它的弹性不大,不能完全解开,但它保留了一定的捻度。

从C点开始,螺线管中的电流反向并缓慢增加。因此它的磁场也是反向的。在点D,场B降为0。在点C和点D之间的反向磁场H实际上已经做了功,完全解开了在点C存在的磁芯剩余的扭曲。从点D开始,磁芯的极性反转就开始了。

同样,当橡胶棒本身不能完全解扭时,我们必须施加一些力来解扭它。

附注:磁芯中磁力的扭转和解扭转伴随着电力的扭转和解扭转。它实际上是电流。如果磁芯形成一个闭合的回路,这个电流会强很多倍。
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