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周潔敏
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開關電源磁性元件理論及設計
第一部分-磁場的發現和產生
第一部分-磁的單位和電磁基本定律(一)
第一部分-磁的單位和電磁基本定律(二)
第一部分-磁的單位和電磁基本定律(三)
第一部分-磁的單位和電磁基本定律(四)
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第二部分-磁性材料的基本特性和基本參數(五)
2021-03-12 15:17
第二部分-磁性材料的基本特性和基本參數(四)
2021-02-07 10:23
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第二部分-磁性材料的基本特性和基本參數(二)
2021-01-22 16:39
第二部分-磁性材料的基本特性和基本參數(一)
2021-01-15 15:30

第一部分-磁的單位和電磁基本定律(一)

我們來介紹第一部分磁的基礎理論和核磁元件,首先介紹的是磁的單位和電磁基本定律。

通過本節的學習,主要弄清楚這4個方面的問題。

第一個問題是有哪些磁的基本理論。

第二個問題是有哪些磁方面研究的科學家。

第三個問題是磁元件生產的復雜性的原因是什么。

第4個問題是磁材料的參數有哪些?受哪些因素的影響?。

下面我們要研究的第一個重要的物理量就是磁感應強度,用符號B來表示。那么是這樣定義的,用單位長度的導線放在均勻的磁場中,通過單位電流所受到的力的大小來表示磁場的強弱,我們稱為磁感應強度。在這個定義中我們要看到有幾個,第一個是單位長度,第二個是單位電流,所以這個單位的話是表示1,單位長度表示1米,單位電流表示1安培。

那么磁感應強度又與哪些因素有關系呢?我們看下面的公式,B=F/(IL) ,B的話表示磁場內某點的磁場強弱的和方向,因為它是矢量。么B的話可以通過左手定則來判斷其方向。F是所受的力,那么分母上的I乘l分別是電流和單位長度,么B的單位是特斯拉,他是國際單位制,而高斯呢是他的使用單位,也就是CGSM。

前面我們對磁感應強度B進行了定義,磁感應強度B他的單位是特斯拉,那么一特斯拉到底是有多少?我們用如圖所示的圖來描述,載流導體它的長度是一米,通過的電流是1安培,放在均勻的磁場當中,如果用左手定則來判斷受到的力是1牛頓,方向如圖所示,那么所處的真韻磁場,它的強度就是1特斯拉。所以精確的描述,一特斯拉的定義是這樣子的,一根一米長通用一安培的導體,放在一特斯拉的磁場中,受到的電磁力為一牛頓。

所以要研究磁感應強度的單位,要從源頭分析力開始,1特斯拉=1牛頓/(安培米),那么這是國際單位制,如果換成實用單位制,那么1高斯=1克/(安培厘米),就是厘米克秒制,CGS。那么經過分析推導,我們可以得到1T=10000GS,也就10的4次方高斯。

前面我們介紹了磁感應強度B的定義,下面我們來介紹磁通的定義,磁通用符號ф表示,磁通是這樣定義的,垂直通過一個截面的磁力線總量,稱謂給緊密的磁通量,簡稱磁通,用符號ф表示。

請看圖,那么這個截面的話我們用A表示,那么其他的小的微分截面用d來表示,那么磁通的話也就磁力線經過曲面A的時候是各個方向都有,為了描述方便起見,去dA的法線方向,也就是n方向,是曲面的方法線方向。那么另一個磁感應強度B的方向和法線的夾角我們用а表示,那么通過曲面的磁通量我們用ф是對曲面的面積分,積分公式如圖所示,ф=∫dф=∫BcosаdA,其中磁通是標量,dф是通過單元截面積的磁通, cosа是法線B的夾角。

在實際運用當中做一次元件,我們經常會用到變壓器、電感、電動機和發電機等等。他們流過磁性方面的磁力線可以看成是均勻的。即使是開了期限的磁芯,由于期限比較短,可以忽略邊遠磁通或者散磁通,所以一下子可以讓變壓器和電感的公式得以簡化。那么ф=BA。B是流過磁性的磁感應強度,A是流過磁芯的截面積。 ф的單位我們用韋伯表示,是國際單位制,簡稱韋,它的使用單位制叫麥克斯韋,用Mx表示,簡稱麥。

經過分析的推導,可以得到

下面進行使用單位的換算,根據公式ф=BA我們知道磁通的話就是磁力線的數量,那么磁力的單位地的話,就是牛頓/(安米),面積的單位A的話是平方米,那么磁通的單位就是1牛頓米/安,用符號WB表示。我們可以推導的出來,

我們看是分子上是面積的單位,也就是說磁通的單位就是單位電流產生的面積。

 前面給出磁通、磁感應強度和面積的公式,也就ф=BA,下面我們來研究一下國際單位制也就米千克秒制和實用單位制CGS制之間的換算關系。

根據公式我們可以得到

那么可以推導出

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  • dy-hBP6LUqp 2020-10-28 17:44
    學習了
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