维基百科提供了数学解释。我可以得到直观的吗?例如,我想了解铁氧体数据表。这些通常有 H 与 B 的图表,渗透率的定义取决于理解 H 和 B 的关系。
另外,我想知道:在我知道什么是“场”之前,我能够学到很多关于电场的知识。我了解了电压和欧姆定律等,物理学家可能会用场来解释,但电气工程师会用更简单的概念来解释,比如电路中两点之间的差异。是否有类似的、更简单的 H 与 B 场解释,它与电气工程师更相关,而与物理学家关系不大?
维基百科提供了数学解释。我可以得到直观的吗?例如,我想了解铁氧体数据表。这些通常有 H 与 B 的图表,渗透率的定义取决于理解 H 和 B 的关系。
另外,我想知道:在我知道什么是“场”之前,我能够学到很多关于电场的知识。我了解了电压和欧姆定律等,物理学家可能会用场来解释,但电气工程师会用更简单的概念来解释,比如电路中两点之间的差异。是否有类似的、更简单的 H 与 B 场解释,它与电气工程师更相关,而与物理学家关系不大?
H 是线圈中的驱动力,是每米安匝数,其中米部分是磁路的长度。在变压器中,很容易确定这个长度,因为 99% 的磁通都包含在铁芯中。正如您想象的那样,带有空心的线圈很困难。
我认为 B 是 H 的副产品,而 B 因核心的渗透性而变大。
在静电学中,E(电场强度)等同于 H(磁场强度),并且更容易可视化。它的单位是伏特每米,当乘以它所存在的材料的介电常数时,还会产生另一个量,即电通量密度 (D):-
和
关于铁氧体数据表,BH 曲线是重要的曲线——它告诉您材料的磁导率,这与一匝导线可以获得多少电感直接相关。
它还将指示在反转磁场时可能会损失多少能量 - 这当然在交流驱动时总是会发生 - 当电流被移除和反转时,并非铁氧体中的所有磁畴都会返回产生平均为零的磁性当前剩余的磁畴需要在磁芯磁性变为负值之前被中和 - 这需要大多数铁氧体上的少量能量,并产生术语磁滞损耗。
铁氧体数据表中的其他重要图表是磁导率与频率的关系图和磁导率与温度的关系。
从设计一些变压器的个人经验来看,我发现它们很曲折,因为每次我开始新设计时,我似乎永远不会自然地记住除了基础知识之外的任何东西,这很烦人 - 在这个答案中,我必须仔细检查所有内容,除了H的单位!
您不是第一个对 B&H 的传统解释感到困惑的人,因为它们适用于铁氧体电感磁芯等实际电磁设备。多年来,我一直在为 B&H 的性质及其在此类设备中的应用的标准解释而苦苦挣扎。我的救赎来自大约二十多年前我在一家旧书店偶然看到的一本被遗忘的书的一个章节。我相信这本书现在以 pdf 格式在线提供。试试 Google 图书。这本书的名字是 V. Karapetoff 的“磁路”,出版于 1911 年左右——是的,110 多年前!尽管如此,磁原理在当时已被很好地理解,并且在随后的几十年中,术语基本上没有变化。
如果您仔细阅读第 1 章,您将会非常实际地理解磁场及其所有美丽的特性,以及今天仍在使用的晦涩难懂的术语(例如,磁动势、磁导率、磁阻、磁通与磁通密度)等)其余的章节也很有趣,但不如第 1 章好,我将其视为工程博览会的闪亮宝石。
如果您构建一些简单的空芯线圈进行实验,以帮助您消化基本概念,这也将有助于您的理解。使用函数发生器驱动线圈,使用较小的线圈感应磁场并将其显示在示波器上。驱动线圈的直径应约为 6-12 英寸,感应线圈的直径约为 1/2"。1000 Hz 的频率就足够了。如果您真的有野心,您应该构建作者用作主要的环形线圈解释的载体。
最后,我将给出我对 B&H 的标准解释:最简单的电路是带有并联电阻的电池。欧姆定律可以仅从电压源、电阻和电线这三个元素的简单排列以及电压表和电流表中学习。B&H可以从最简单的磁路中类似地学习。这是一根有电流(交流或直流)流过的电线。
电流产生的磁场以圆柱形磁力线环绕导线。“M”是类似于欧姆定律示例中电池电压的磁动势。“B”是由磁动势 M 在导线周围形成的最终磁通量场的强度,类似于欧姆定律示例中的电流“I”。“电阻器”是导线周围空气的渗透性。周围的空气在电线周围形成某种“集体”或“分布式”磁阻。这个“磁电阻”决定了给定驱动力(即磁动势)“M”产生的通量“B”的比率,它又与流过导线的电流值成正比,与欧姆定律非常相似。不幸的是,我们无法购买任何符合我们喜好的价值的“磁电阻”。也没有与 Digikey 提供的便携式电压表等效的“磁电动势计”。如果您有幸拥有“磁通计”,则可以测量导线周围磁通线的“B”值。所以,想象一下,如果你只需要一个电流表并且不知道电阻值或电池电压,你将如何从我上面描述的简单电池电阻电路中破译欧姆定律。这将是一个相当令人费解的智力练习!这是学习磁路时要克服的最大实际负担——我们根本没有像电力一样的基本磁测量工具。我们不能以任何适合我们想象的价值购买“磁电阻”。也没有与 Digikey 提供的便携式电压表等效的“磁电动势计”。如果您有幸拥有“磁通计”,则可以测量导线周围磁通线的“B”值。所以,想象一下,如果你只需要一个电流表并且不知道电阻的值或电池的电压,你将如何从我上面描述的简单电池电阻电路中破译欧姆定律。这将是一个相当令人费解的智力练习!这是学习磁路时要克服的最大实际负担——我们根本没有像电力一样的基本磁测量工具。我们不能以任何适合我们想象的价值购买“磁电阻”。也没有与 Digikey 提供的便携式电压表等效的“磁电动势计”。如果您有幸拥有“磁通计”,则可以测量导线周围磁通线的“B”值。所以,想象一下,如果你只需要一个电流表并且不知道电阻的值或电池的电压,你将如何从我上面描述的简单电池电阻电路中破译欧姆定律。这将是一个相当令人费解的智力练习!这是学习磁路时要克服的最大实际负担——我们根本没有像电力一样的基本磁测量工具。任何适合我们想象的价值。也没有与 Digikey 提供的便携式电压表等效的“磁电动势计”。如果您有幸拥有“磁通计”,则可以测量导线周围磁通线的“B”值。所以,想象一下,如果你只需要一个电流表并且不知道电阻的值或电池的电压,你将如何从我上面描述的简单电池电阻电路中破译欧姆定律。这将是一个相当令人费解的智力练习!这是学习磁路时要克服的最大实际负担——我们根本没有像电力一样的基本磁测量工具。任何适合我们想象的价值。也没有与 Digikey 提供的便携式电压表等效的“磁电动势计”。如果您有幸拥有“磁通计”,则可以测量导线周围磁通线的“B”值。所以,想象一下,如果你只需要一个电流表并且不知道电阻的值或电池的电压,你将如何从我上面描述的简单电池电阻电路中破译欧姆定律。这将是一个相当令人费解的智力练习!这是学习磁路时要克服的最大实际负担——我们根本没有像电力一样的基本磁测量工具。相当于我们从 Digikey 提供的方便的电压表。如果您有幸拥有“磁通计”,则可以测量导线周围磁通线的“B”值。所以,想象一下,如果你只需要一个电流表并且不知道电阻的值或电池的电压,你将如何从我上面描述的简单电池电阻电路中破译欧姆定律。这将是一个相当令人费解的智力练习!这是学习磁路时要克服的最大实际负担——我们根本没有像电力一样的基本磁测量工具。相当于我们从 Digikey 提供的方便的电压表。如果您有幸拥有“磁通计”,则可以测量导线周围磁通线的“B”值。所以,想象一下,如果你只需要一个电流表并且不知道电阻的值或电池的电压,你将如何从我上面描述的简单电池电阻电路中破译欧姆定律。这将是一个相当令人费解的智力练习!这是学习磁路时要克服的最大实际负担——我们根本没有像电力一样的基本磁测量工具。想象一下,如果您只需要一个电流表并且不知道电阻值或电池电压,您将如何从我上面描述的简单电池电阻电路中破译欧姆定律。这将是一个相当令人费解的智力练习!这是学习磁路时要克服的最大实际负担——我们根本没有像电力一样的基本磁测量工具。想象一下,如果您只需要一个电流表并且不知道电阻值或电池电压,您将如何从我上面描述的简单电池电阻电路中破译欧姆定律。这将是一个相当令人费解的智力练习!这是学习磁路时要克服的最大实际负担——我们根本没有像电力一样的基本磁测量工具。
啊哈,但没有人能像老卡拉佩托夫那样把它摆出来——不管他是谁,现在他在哪里休息!
短版:B 和 H 都来自磁铁或电流。
一个(H)是直的“安匝”,(否:安迪是正确的:每米安匝)另一个(B)是H乘以磁路的磁导率。对于空气或真空,这是 1,所以 B=H。对于铁,B=渗透率(大数)* H。
(编辑澄清:正如菲尔所说,B实际上是H *自由空间的渗透性:在CGS单位中是1,并且是一个常数() 以 SI 单位表示。在任一系统中,它都会乘以铁等磁性材料的“相对磁导率”)
对于像电机这样更复杂的场景,涉及铁极片、转子中的铁条和气隙,每个部分都有自己的磁导率、长度和面积,所以当你知道安匝时,计算出每个部分的磁通量面积(例如磁极和转子之间的气隙),因此您可以从电机获得的扭矩成为一个复杂的计算过程。
您可能认为增加磁导率以增加相同电流的磁通量是一件好事 - 而且您会说得对:BH 关系是非线性的(高于某个 B,磁导率降低(粗略地说,当所有磁畴已经对齐) - 这被称为磁芯饱和 - 或变压器或电机磁路中的一个组件。例如,如果一个组件先于其他组件饱和,则增加其横截面积或改变其在某些材料中,BH曲线也有滞后现象,即材料被磁化并存储先前的状态:这就是它可以用作计算机存储或录音带的原因。
设计磁路与设计电路一样是一门艺术,但经常被忽视。
B 是磁通密度,是材料独有的。更高意味着在相同磁场下的磁通密度更大。
H是磁场强度,是一个绝对量。