磁介質

　　影響磁場的存在或分佈的媒介物。又稱磁媒質。真空也是一種磁介質。磁場強度與磁通密度間的關係決定於所在之處磁介質的性質。這種性質來源於物質內分子、原子和電子的性狀及其相互作用，有關理論屬於固體物理學的重要內容。

　　在電工技術中磁介質以其磁導率來表徵。磁介質中的物理過程可按照等效的觀點，用A.-M.安培提出的分子電流概念做出概略的說明。這個過程稱為磁化。

　　磁化　磁介質中磁矩的矢量和不等於零的現象。磁矩P_m定義為等效分子電流I′與其包圍的面積ΔS′的乘積，即

$$P_m＝I′ΔS′在磁介質中的體積元ΔV′磁化的程度用磁化強度M表示，其定義為

磁化強度 M為一矢量，其單位在國際單位制中為安／米，與 H有相同的量綱。 M的大小與所在之處的磁場強度 H的關系可表示為

M＝χ_mH

式中 χ _m為磁化率，它僅為一純數量。

　　磁化率為正值的磁介質稱為順磁性磁介質，例如鋁、鎢、鉑等，其χ_m約為10^-4。磁化率為負值的磁介質稱為抗磁性磁介質，例如銀、銅、鋅、石墨等，其χ_m約為10^-5。在電工技術中，這兩類物質由於其磁化對磁場的影響都十分微小，常可以忽略不計而認為它們的作用與真空相同。

　　另一類磁介質在沒有外磁場的作用時，具有自發的磁化，在外磁場中呈現的磁化率遠大於1，可以為幾十、幾百、甚至幾千，稱為鐵磁性物質，例如鐵、鈷、鎳及其合金，以及某些金屬氧化物等。它們對磁場可以有巨大影響。鐵磁性物質中的磁化過程比較復雜，決定於材料成分、晶體結構、機械應力、熱力學過程等。這類物質當其溫度超過某一定值T_c時，即由鐵磁性物質變為順磁性物質，T_c即稱為該鐵磁物質的居裡溫度或居裡點。例如工程純鐵的居裡溫度約為770℃。鐵磁物質在不同磁場強度下的磁化特性常以其磁化曲線表示；在周期性變化的磁場強度下的磁化特性常以其磁滯回線來表示。表示磁介質的一個重要參數是它的磁導率。

　　磁導率　磁介質中磁通密度B與磁場強度H之比，即

式中 μ為磁導率，在國際單位制中其單位為亨／米。各向異性磁介質的磁導率為張量。真空的磁導率記為 μ ₀，在國際單位制中規定為 4 π× 10 ^-7亨／米。

　　不同的磁介質有不同的磁化率與磁導率，二者的關系為

μ＝μ₀(1+χ_m)

B與 H的關系就可表示為

B=μ₀(H＋M)=μ₀(1+χ_m)H

通常將磁導率記為

μ＝μ₀μ^r　　μ^r=1+χ_m

式中 μ ^r為一純數量，稱為相對磁導率。順磁性磁介質的 μ ^r略大於1，抗磁性的磁介質的 μ ^r略小於1，而鐵磁性磁介質 μ ^r»1且與磁化的過程及其歷史有關。

　　在電工技術中為瞭適應不同的需要，定義瞭不同條件下的磁導率，例如：

　　①初始磁導率，表示H趨近於零時磁導率的極限值μi（見圖）

　　②微分磁導率，又稱動態磁導率，表示為磁化曲線上各點的斜率μ_d（見圖）

　　③最大磁導率，表示為μ-H曲線上的最大值μ_m(見圖)。