1.磁场和磁路的基本物理量

磁场可由电流产生，与电流在空间的分布和周围空间磁介质的性质密切相关。在工程中，常将载流导体制成的线圈绕在由磁性材料制成的闭合铁心上。由于磁性材料的磁导率比周围空气的磁导率大很多，磁场的磁力线大部分集中在铁心中，将这种由磁性材料组成的、能使磁力线集中通过的整体，称为磁路。可以用相对较小的电流，在限定的区域内产生较强的磁场。各种电气设备中，如各种型号的电机、变压器、继电器、电磁铁和电磁仪表等，都有由磁性材料制成的磁路。图4-1是变压器的磁路示意图。

图4-1　变压器的磁路

磁路的分析与计算实际上是电磁场的求解问题。电流产生磁场的空间分布情况可以用磁力线来描绘。磁通Φ 是垂直穿过某一面积S 的磁力线的总数。在国际单位制中，磁通的单位是Wb（韦伯，简称韦）。

磁感应强度B 是表示磁场中某点磁场强弱和方向的物理量，它是个矢量。其值可以用通过垂直于B 矢量的单位面积的磁力线数来确定。其方向与电流的方向符合右手螺旋定则。

在均匀磁场中

在国际单位制中，磁感应强度的单位为Wb/m2（韦/米2），称为特斯拉T（简称特）。

磁场强度H 是指考虑磁介质的作用后，磁场中某点的磁感应强度B 与同一点的磁导率μ 的比值，即

在国际单位制中，磁场强度的单位为A/m。

2.磁性物质的高导磁性

自然界的物质按照磁导率的不同，大体可以分为两类：磁性物质和非磁性物质。非磁性物质或称非铁磁物质，其磁导率μ 近似等于真空中的磁导率μ0（μ0＝4π×10－7H/m），如变压器油、空气、金属铜等物质。磁性物质或称铁磁物质，其磁导率μ 远远大于真空中的磁导率μ0。例如铸钢的磁导率μ约为真空中磁导率μ0 的1000倍，硅钢片约为6000～7000倍。

工程上常用的铁磁材料主要是指铁、钴、镍及其合金，它们不仅具有高导磁性能，还具有磁饱和及磁滞的特点。铁磁材料的磁化特性常用磁化曲线，即B-H曲线的形式表示。各种磁性材料的磁化曲线通常是通过实验的方法获得的，在磁路计算上极为重要。(www.daowen.com)

3.磁性物质的磁饱和性

图4-2是铁磁材料的B-H 曲线。由于B＝μH，再根据B-H 曲线可知铁磁材料的μ 不是常数，它是随外磁场变化的曲线，即μ-H 曲线，如图4-3所示。由曲线可见，铁磁材料在磁化起始的Oa 段和进入饱和后的bc 段值均不大；但在ab段，特别是在b 点附近，μ 达最大值，这种现象称为磁饱和现象。同时，铁磁材料中的磁感应强度较真空或空气中大得多，即表现出铁磁材料具有较高导磁性能的特点。

图4-2　铁磁材料磁化曲线

图4-3　铁磁材料的曲线

4.磁性物质的磁滞性

当铁心线圈中通有交变电流时，铁心受到交变的磁化，磁感应强度B 随磁场强度H 变化的关系如图4-4所示，由图可见，铁磁材料中磁感应强度B 的变化总是落后于磁场强度H 的变化，这种性质称为磁性物质的磁滞性。在铁心反复交变磁化的情况下，表示B 与H 变化关系的近似对称于原点的闭合曲线，称为磁滞回线。

图4-4　磁滞回线

当线圈中电流减小到零值时，铁心在磁化时所获得的磁性还未完全消失，这时铁心中所保留的磁感应强度称为剩磁感应强度，或简称剩磁Br。如果要使铁心的剩磁消失，通常改变线圈中励磁电流的方向来进行反向磁化。使B＝0的H 值称为矫顽磁力Hc。

铁磁材料按其磁滞回线形状不同，可分成两类：一类为软磁材料，这类材料的矫顽磁力较小，磁滞回线较窄，但它的磁导率较高，适用于交变磁场中，做成各种电机、电器的铁心，属于这类材料的有纯铁、铸铁、铸钢、硅钢、铁氧体及坡莫合金等。另一类为硬磁材料，这类材料的矫顽磁力较大，磁滞回线较宽，它们被磁化后，其剩磁不易消失，适宜做永久磁铁。属于这类材料的有钴钢、铁镍铝钴合金等。常用的几种磁性材料的最大相对磁导率、剩磁及矫顽磁力列在表4-1中。

表4-1　常用磁性材料的最大相对磁导率、剩磁及矫顽磁力