磁学量常用单位换算.docx
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磁学量常用单位换算
磁学量常用单位换算
磁学量名称
SI符号和单位
CGS符号和单位
单位换算
磁通量
Φ
韦伯(Wb)
Φ
麦克斯韦(Mx)
1Mx=10-8 Wb
磁感应强度
B
特斯拉(T)
B
高斯(Gs)
1Gs=10-4 T
磁场强度
H
安/米(A/m)
H
奥斯特(Oe)
1Oe=103/4π A/m
磁化强度
M
安/米(A/m)
M
高斯(Gs)
1Gs=103 A/m
磁极化强度
J
特斯拉(T)
4πM
高斯(Gs)
1Gs=10-4 T
磁能积
BH
焦/米3(J/m3)
BH
高•奥(GOe)
1MGOe=102/4π kJ/m3
真空磁导率
4π•10-7H/m
-
1
-
磁概念
永磁材料:
永磁材料被外加磁场磁化后磁性不消失,可对外部空间提供稳定磁场。
钕铁硼永磁体常用的衡量指标有以下四种:
剩磁(Br)单位为特斯拉(T)和高斯(Gs) 1Gs=0.0001T
将一个磁体在闭路环境下被外磁场充磁到技术饱和后撤消外磁场,此时磁体表现的磁感应强度我们称之为剩磁。
它表示磁体所能提供的最大的磁通值。
从退磁曲线上可见,它对应于气隙为零时的情况,故在实际磁路中磁体的磁感应强度都小于剩磁。
钕铁硼是现今发现的Br最高的实用永磁材料。
磁感矫顽力(Hcb)单位是安/米(A/m)和奥斯特(Oe)或1Oe≈79.6A/m
处于技术饱和磁化后的磁体在被反向充磁时,使磁感应强度降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力(Hcb)。
但此时磁体的磁化强度并不为零,只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消。
(对外磁感应强度表现为零)此时若撤消外磁场,磁体仍具有一定的磁性能。
钕铁硼的矫顽力一般是11000Oe以上。
内禀矫顽力(Hcj)单位是安/米(A/m)和奥斯特(Oe)1Oe≈79.6A/m
使磁体的磁化强度降为零所需施加的反向磁场强度,我们称之为内禀矫顽力。
内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量,如果外加的磁场等于磁体的内禀矫顽力,磁体的磁性将会基本消除。
钕铁硼的Hcj会随着温度的升高而降低所以需要工作在高温环境下时应该选择高Hcj的牌号。
磁能积(BH)单位为焦/米3(J/m3)或高•奥(GOe) 1MGOe≈7.96kJ/m3
退磁曲线上任何一点的B和H的乘积既BH我们称为磁能积,而B×H的最大值称之为最大磁能积(BH)max。
磁能积是恒量磁体所储存能量大小的重要参数之一,(BH)max越大说明磁体蕴含的磁能量越大。
设计磁路时要尽可能使磁体的工作点处在最大磁能积所对应的B和H附近。
各向同性磁体:
任何方向磁性能都相同的磁体。
各向异性磁体:
不同方向上磁性能会有不同;且存在一个方向,在该方向取向时所得磁性能最高的磁体。
烧结钕铁硼永磁体是各向异性磁体。
取向方向:
各向异性的磁体能获得最佳磁性能的方向称为磁体的取向方向。
也称作 “取向轴”,“易磁化轴”。
磁场强度:
指空间某处磁场的大小,用H表示,它的单位是安/米(A/m)。
磁化强度:
指材料内部单位体积的磁矩矢量和,用M表示,单位是安/米(A/m)。
磁感应强度:
磁感应强度B的定义是:
B=μ0(H+M),其中H和M分别是磁化强度和磁场强度,而μ0是真空导磁率。
磁感应强度又称为磁通密度,即单位面积内的磁通量。
单位是特斯拉(T)。
磁通:
给定面积内的总磁感应强度。
当磁感应强度B均匀分布于磁体表面A时,磁通Φ的一般算式为Φ=B×A。
磁通的SI单位是麦克斯韦。
相对磁导率:
媒介磁导率相对于真空磁导率的比值,即μr =μ/μo。
在CGS单位制中,μo=1。
另外,空气的相对磁导率在实际使用中往往值取为1,另外铜、铝和不锈钢材料的相对磁导率也近似为1。
磁导:
磁通Φ与磁动势F的比值,类似于电路中的电导。
是反映材料导磁能力的一个物理量。
磁导系数Pc :
又为退磁系数,在退磁曲线上,磁感应强度Bd与磁场强度Hd的比率,即Pc=Bd/Hd,磁导系数可用来估计各种条件下的磁通值。
对于孤立磁体Pc只与磁体的尺寸有关,退磁曲线和Pc线的交点就是磁体的工作点,Pc越大磁体工作点越高,越不容易被退磁。
一般情况下对于一个孤立磁体取向长度相对越大Pc越大。
因此Pc是永磁磁路设计中的一个重要的物理量。
GlossaryofMagnetTerminology
AirGap- The"external"distancefromonepoleofthemagnettotheotherthoughanon-magneticmaterial(usuallyair).
Anisotropic- Ananisotropicmaterialhasdifferentpropertiesindifferentdirections.Forexample,woodwhichhasagrainisstrongerinsomeonedirectionthananother.Likewood,neodymiummagnetsarealsoanisotropic.Evenbeforeitismagnetized,aneodymiummagnethasa"preferred"magnetizationdirection.Seeourarticle AllAboutMagnetizationDirection formoreinfo.
Neodymiummagnetsaremadewithapreferredmagnetizationdirectionwhichcannotbechanged.Thesematerialsareeithermanufacturedintheinfluenceofstrongmagneticfieldsorpressedaspecificway,andcanonlybemagnetizedthroughthepreferredaxis.SinteredNeodymium(IronBoron)andSamariumCobaltmagnetsareanisotropic.
B/HCurve- Theresultofplottingthevalueofthemagneticfield(H)thatisappliedagainsttheresultantfluxdensity(B)achieved.Thiscurvedescribesthequalitiesofanymagneticmaterial.Agraphicexplanationcanbefound here.
BHmax (MaximumEnergyProduct) -
TheMaximumEnergyProductatthepointontheB/HCurvethathasthemoststrength,expressedinMGOe(MegaGaussOersteds).Whendescribingthegradeofaneodymiummagnet,thisnumberiscommonlyreferredtoasthe"N"number,asinGradeN52magnets.
Inthepictureatright,itistheareainsidethebox,underthecurve.
Brmax (ResidualInduction) -
Alsocalled"ResidualFluxDensity". Themagneticinductionremaininginasaturatedmagneticmaterialafterthemagnetizingfieldhasbeenremoved. ThisisthepointatwhichthehysteresisloopcrossestheBaxisatzeromagnetizingforce,andrepresentsthemaximumfluxoutputfromthegivenmagnetmaterial. Bydefinition,thispointoccursatzeroairgap,andthereforecannotbeseeninpracticaluseofmagnetmaterials.
C.G.S.– Abbreviationforthe"Centimeter,Grams,Second"systemofmeasurement.
CoerciveForce(Hc)-
Thedemagnetizingforce,measuredinOersteds,necessarytoreduceobservedinduction,B,tozeroafterthemagnethaspreviouslybeenbroughttosaturation.
CurieTemperature(Tc) - Thetemperatureatwhichamagnetlosesallofitsmagneticproperties.
DemagnetizationCurve- Thesecondquadrantofthehysteresisloop,generallydescribingthebehaviorofmagneticcharacteristicsinactualuse.AlsoknownastheB-HCurve.Findthesecurvesforsomeofourmostpopularmagnetgradesonour BHCurves page.
DemagnetizationForce- Amagnetizingforce,typicallyinthedirectionoppositetotheforceusedtomagnetizeitinthefirstplace.Shock,vibrationandtemperaturecanalsobedemagnetizingforces.
Dimensions - Thephysicalsizeofamagnetincludinganyplatingorcoating.
DimensionalTolerance - Anallowance,givenasapermissiblerange,inthenominaldimensionsofafinishedmagnet.Thepurposeofatoleranceistospecifytheallowedleewayforvariationsinmanufacturing.
(Magnetic)DipoleMoment(m) - aquantitythatdescribesthetorqueagivenmagnetwillexperienceinanexternalmagneticfield.
Somefolks(likephysicists)useamagneticdipolemodeltosimulateormathematicallymodelamagnetorgroupofmagnets.Mathematically,it'seasierthanconsideringthecomplexitiesofweirdmagnetshapes.It'snottheoreticallyperfect.Usingitwon'talwaysmatchmeasuredfieldstrengthsnearaneodymiummagnet.Itworksgreatforasphere,butisn'tcorrectnearothershapeslikediscsorblocks.It'sagreatapproximationwhenyou'remeasuringfarawayfromamagnet,butnotsogoodcloseup,especiallyneartheedgesofamagnet.
Calculatethedipolemomentusingtheformula m=dipolemomentinAm2 =BrxV/μo,where:
∙Br isBrmax,theResidualFluxDensity,expressedinTesla.
∙V isthevolumeofthemagnet,expressedincubicmeters.
∙μo isthepermeabilityofavacuum,or4πx10-7 N/A2.
Electromagnet- Amagnetconsistingofasolenoidwithanironcore,whichhasamagneticfieldonlyduringthetimeofcurrentflowthroughthesolenoid.Learnmoreinour Electromagnets article.
FerromagneticMaterial- Amaterialthateitherisasourceofmagneticfluxoraconductorofmagneticflux.Mostferromagneticmaterialshavesomecomponentofiron,nickel,orcobalt.
Gauss -Unitofmagneticinduction,B. LinesofmagneticfluxpersquarecentimeterintheC.G.S.systemofmeasurement. EquivalenttolinespersquareinchintheEnglishsystem,andweberspersquaremeterorteslaintheS.I.system.10,000gaussequals1tesla.
Gaussmeter- Aninstrumentusedtomeasuretheinstantaneousvalueofmagneticinduction,B,usuallymeasuredinGauss(C.G.S.).AlsocalledaDCmagnetometer.
Gilbert- Theunitofmagnetomotiveforce,F,intheC.G.S.system.
HysteresisLoop-
Aplotofmagnetizingforceversusresultantmagnetization(alsocalledaB/Hcurve)ofthematerialasitissuccessivelymagnetizedtosaturation,demagnetized,magnetizedintheoppositedirectionandfinallyremagnetized.Withcontinuedrecycles,thisplotwillbeaclosedloopwhichcompletelydescribesthecharacteristicsofthemagneticmaterial.Thesizeandshapeofthis"loop"isimportantforbothhardandsoftmaterials.
Withsoftmaterials,whicharegenerallyusedinalternatingcircuits,theareainsidethis"loop"shouldbeasthinaspossible(itisameasureofenergyloss).Butwithhardmaterialsthe"fatter"theloop,thestrongerthemagnetwillbe.
Thefirstquadrantoftheloop(thatis+Xand+Y)iscalledthemagnetizationcurve.Itisofinterestbecauseitshowshowmuchmagnetizingforcemustbeappliedtosaturateamagnet.Thesecondquadrant(-Xand+Y)iscalledtheDemagnetizationCurve.
Agraphicexplanationcanbefound here.
Induction,(B)- Themagneticfluxperunitareaofasectionnormaltothedirectionofflux.MeasuredinGauss,intheC.G.S.systemofunits.
IntrinsicCoerciveForce(Hci)- Indicatesamaterials'resistancetodemagnetization.Itisequaltothedemagnetizingforcewhichreducestheintrinsicinduction,Bi,inthematerialtozeroaftermagnetizingtosaturation;measuredinoersteds.
IrreversibleLosses- Partialdemagnetizationofthemagnet,causedbyexposuretohighorlowtemperatures,externalfields,shock,vibration,orotherfactors.Theselossesareonlyrecoverablebyremagnetization.Magnetscanbestabilizedagainstirreversiblelossesbypartialdemagnetizationinducedbytemperaturecyclesorbyexternalmagneticfields.
IsotropicMaterial- Amaterialthatcanbemagnetizedalonganyaxisordirection(amagneticallyunorientedmaterial).TheoppositeofAnisotropicMagnet.
Keeper- Asoftironpiecetemporarilyaddedbetweenthepolesofamagneticcircuittoprotectitfromdemagnetizinginfluences.Alsocalledashunt.KeepersaregenerallynotneededforNeodymiumandothermodernmagnets.TheyaremorecommonlyusedwitholderAlnico HorseshoeMagnets.
Kilogauss- OneKilogauss=1,000Gauss=Maxwellspersquarecentimeter.
Magnet- Amagnetisanobjectmadeofcertainmaterialswhichcreateamagneticfield.Everymagnethasatleastonenorthpoleandonesouthpole.Byconvention,wesaythatthemagneticfieldlinesleavetheNorthendofamagnetandentertheSouthendofamagnet.Thisisanexampleofamagneticdipole("di"meanstwo,thustwopoles).
Ifyoutakeabarmagnetandbreakitintotwopieces,eachpiecewillagainhaveaNorthpoleandaSouthpole.Ifyoutakeoneofthosepiecesandbreakitintotwo,eachofthesmallerpieceswillhaveaNorthpoleandaSouthpole.Nomatterhowsmallthepiecesofthemagnetbecome,eachpiecewillhaveaNorthpoleandaSouthpole.IthasnotbeenshowntobepossibletoendupwithasingleNorthpoleorasingleSouthpolewhichisamonopole("mono"meansoneorsingle,thusonepole).
MagneticCircuit- Consistsofallelements,includingairgapsandnon-magneticmaterialsthatthemagneticflux
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- 磁学 常用 单位 换算