靜磁場(chǎng)與靜磁*的區(qū)別

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發(fā)布時(shí)間：2017-09-27 09:33

靜磁場(chǎng)是穩(wěn)恒電流或永久磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)。靜磁*是利用高磁導(dǎo)率μ的鐵磁材料做成*罩以*外磁場(chǎng)。它與靜電*作用類似而又有不同。
靜磁*的原理可以用磁路的概念來(lái)說(shuō)明。如將鐵磁材料做成截面如圖7的回路，則在外磁場(chǎng)中，絕大部份磁場(chǎng)集中在鐵磁回路中。這可以把鐵磁材料與空腔中的空氣作為并聯(lián)磁路來(lái)分析。因?yàn)殍F磁材料的磁導(dǎo)率比空氣的磁導(dǎo)率要大幾千倍，所以空腔的磁阻比鐵磁材料的磁阻大得多，外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)線的絕大部份將沿著鐵磁材料壁內(nèi)通過(guò)，而進(jìn)入空腔的磁通量極少。這樣，被鐵磁材料*的空腔就基本上沒(méi)有外磁場(chǎng)，從而達(dá)到靜磁*的目的。材料的磁導(dǎo)率愈高，筒壁愈厚，*效果就愈顯著。因常用磁導(dǎo)率高的鐵磁材料如軟鐵、硅鋼、坡莫合金做*層，故靜磁*又叫鐵磁*。
靜磁*在電子器件中有著廣泛的應(yīng)用。例如變壓器或其他線圈產(chǎn)生的漏磁通會(huì)對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生作用，影響示波管或顯像管中電子束的聚焦。為了提高儀器或產(chǎn)品的質(zhì)量，必須將產(chǎn)生漏磁通的部件實(shí)行靜磁*。在手表中，在機(jī)芯外罩以軟鐵薄殼就可以起防磁作用。
前面指出，靜電*的效果是非常好的。這是因?yàn)榻饘賹?dǎo)體的電導(dǎo)率要比空氣的電導(dǎo)率大十幾個(gè)數(shù)量級(jí)，而鐵磁物質(zhì)與空氣的磁導(dǎo)率的差別只有幾個(gè)數(shù)量級(jí)，通常約大幾千倍。所以靜磁*總有些漏磁。為了達(dá)到更好的*效果，可采用多層*，把漏進(jìn)空腔里的殘余磁通量一次次地*掉。所以效果良好的磁*一般都比較笨重。但是，如果要制造絕對(duì)的“靜磁真空”，則可以利用超導(dǎo)體的邁斯納效應(yīng)。即將一塊超導(dǎo)體放在外磁場(chǎng)中，其體內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B永遠(yuǎn)為零。超導(dǎo)體是完全抗磁體，具有最理想的靜磁*效果，但目前還不能普遍應(yīng)用。電磁*
電磁場(chǎng)在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時(shí)，其場(chǎng)量（E和H）的振幅隨距離的增加而按指數(shù)規(guī)律衰減。從能量的觀點(diǎn)看，電磁波在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時(shí)有能量損耗，因此，表現(xiàn)為場(chǎng)量振幅的減小。導(dǎo)體表面的場(chǎng)量最大，愈深入導(dǎo)體內(nèi)部，場(chǎng)量愈小。這種現(xiàn)象也稱為趨膚效應(yīng)。利用趨膚效應(yīng)可以阻止高頻電磁波透入良導(dǎo)體而作成電磁*裝置。它比靜電、靜磁*更具有普遍意義。
電磁*是抑制干擾，增強(qiáng)設(shè)備的可靠性及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段。合理地使用電磁*，可以抑制外來(lái)高頻電磁波的干擾，也可以避免作為干擾源去影響其他設(shè)備。如在收音機(jī)中，用空芯鋁殼罩在線圈外面，使它不受外界時(shí)變場(chǎng)的干擾從而避免雜音。音頻饋線用*線也是這個(gè)道理。示波管用鐵皮包著，也是為了使雜散電磁場(chǎng)不影響電子射線的掃描。在金屬*殼內(nèi)部的元件或設(shè)備所產(chǎn)生的高頻電磁波也透不出金屬殼而不致影響外部設(shè)備。
用什么材料作電磁*呢？因電磁波在良導(dǎo)體中衰減很快，把由導(dǎo)體表面衰減到表面值的1/e（約36.8％）處的厚度稱為趨膚厚度（又稱透入深度），用d表示，有電磁* ，電磁場(chǎng)在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時(shí)，其場(chǎng)量（E和H）的振幅隨距離的增加而按指數(shù)規(guī)律衰減。從能量的觀點(diǎn)看，電磁波在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時(shí)有能量損耗，因此，表現(xiàn)為場(chǎng)量振幅的減小。導(dǎo)體表面的場(chǎng)量最大，愈深入導(dǎo)體內(nèi)部，場(chǎng)量愈小。這種現(xiàn)象也稱為趨膚效應(yīng)。利用趨膚效應(yīng)可以阻止高頻電磁波透入良導(dǎo)體而作成電磁*裝置。它比靜電、靜磁*更具有普遍意義。
電磁*是抑制干擾，增強(qiáng)設(shè)備的可靠性及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段。合理地使用電磁*，可以抑制外來(lái)高頻電磁波的干擾，也可以避免作為干擾源去影響其他設(shè)備。如在收音機(jī)中，用空芯鋁殼罩在線圈外面，使它不受外界時(shí)變場(chǎng)的干擾從而避免雜音。音頻饋線用*線也是這個(gè)道理。示波管用鐵皮包著，也是為了使雜散電磁場(chǎng)不影響電子射線的掃描。在金屬*殼內(nèi)部的元件或設(shè)備所產(chǎn)生的高頻電磁波也透不出金屬殼而不致影響外部設(shè)備。
用什么材料作電磁*呢？因電磁波在良導(dǎo)體中衰減很快，把由導(dǎo)體表面衰減到表面值的1/e（約36.8％）處的厚度稱為趨膚厚度（又稱透入深度），用d表示，有其中μ和σ分別為*材料的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率。若電視頻率f=100 MHz，對(duì)銅導(dǎo)體（σ=5.8×107／ ·m，μ≈μo＝4π×10-7H／m）可求出d=0．00667mm。可見(jiàn)良導(dǎo)體的電磁*效果顯著。如果是鐵（σ＝107／ ·m）則d=0.016mm。如果是鋁（σ＝3.54×107／ ·m）則d＝0.0085mm。
為了得到有效的*作用，*層的厚度必須接近于*物質(zhì)內(nèi)部的電磁波波長(zhǎng)（λ=2πd）。如在收音機(jī)中，若f＝500kHz，則在銅中d＝0.094mm（λ=0.59mm）。在鋁中d＝0.12mm（λ=0.75mm ）。所以在收音機(jī)中用較薄的銅或鋁材料已能得到良好的*效果。因?yàn)殡娨曨l率更高，透入深度更小些，所需*層厚度可更薄些，如果考慮機(jī)械強(qiáng)度，要有必要的厚度。在高頻時(shí)，由于鐵磁材料的磁滯損耗和渦流損失較大，從而造成諧振電路品質(zhì)因素Q值的下降，故一般不采用高磁導(dǎo)率的磁*，而采用高電導(dǎo)率的材料做電磁*。在電磁材料中，因趨膚電流是渦電流，故電磁*又叫渦流*。
在工頻（50Hz）時(shí)，銅中的d＝9.45mm，鋁中的d＝11.67mm。顯然，采用銅、鋁已很不適宜了，如用鐵，則d＝0.172mm，這時(shí)應(yīng)采用鐵磁材料。因?yàn)樵阼F磁材料中電磁場(chǎng)衰減比銅、鋁中大得多。又因是低頻，無(wú)需考慮Q值問(wèn)題?？梢?jiàn)，在低頻情況下，電磁*就轉(zhuǎn)化為靜磁*。電磁*和靜電*有相同點(diǎn)也有不同點(diǎn)。相同點(diǎn)是都應(yīng)用高電導(dǎo)率的金屬材料來(lái)制作；不同點(diǎn)是靜電*只能消除電容耦合，防止靜電感應(yīng)，*必須接地。而電磁*是使電磁場(chǎng)只能透入*體一薄層，借渦流消除電磁場(chǎng)的干擾，這種*體可不接地。但因用作電磁*的導(dǎo)體增加了靜電耦合，因此即使只進(jìn)行電磁*，也還是接地為好，這樣電磁*也同時(shí)起靜電*作用。
綜上所述，靜電*、靜磁*、電磁*的物理內(nèi)容、物理?xiàng)l件、*作用是不同的，所用材料也要從具體情況出發(fā)。但它們都是*電磁場(chǎng)，是有本質(zhì)聯(lián)系的。

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