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标签:电磁感应(117)开关电源(3316)变压器(2377)

  现代电子设备对电源的工作效率、体积以及安全要求等技术性能指标越来越高,在开关电源中决定这些技术性能指标的诸多因素中,基本上都与开关变压器的技术指标有关。开关变压器是开关电源中的关键器件,因此,在这一章中我们将非常详细地对与开关变压器相关的诸多技术参数进行理论分析。

  在分析开关变压器的工作原理的时候,必然会涉及磁场强度 H 和磁感应强度 B 以及磁通 等概念,为此,这里我们首先简单介绍它们的定义和概念。

  在自然界中无处不存在电场和磁场,在带电物体的周围必然会存在电场,在电场的作用下,周围的物体都会感应带电;同样在带磁物体的周围必然会存在磁场,在磁场的作用下,周围的物体也都会被感应产生磁通。

  现代磁学研究表明:一切磁现象都起源于电流。磁性材料或磁感应也不例外,铁磁现象的起源是由于材料内部原子核外电子运动形成的微电流,亦称分子电流,这些微电流的集合效应使得材料对外呈现各种各样的宏观磁特性。因为每一个微电流都产生磁效应,所以把一个单位微电流称为一个磁偶极子。因此,磁场强度的大小与磁偶极子的分布有关。

  在宏观条件下,磁场强度可以定义为空间某处磁场的大小。我们知道,电场强度的概念是用单位电荷在电场中所产生的作用力来定义的,而在磁场中就很难找到一个类似于“单位电荷”或“单位磁场”的带磁物质来定义磁场强度,为此,电场强度的定义只好借用流过单位长度导体电流的概念来定义磁场强度,但这个概念本应该是用来定义电磁感应强度的,因为电磁场是可以互相产生感应的。

  幸好,电磁感应强度不但与流过单位长度导体的电流大小相关,而且还与介质的属性有关。所以,电磁感应强度可以在磁场强度的基础上再乘以一个代表介质属性的系数来表示。这个代表介质属性的系数人们把它称为导磁率。

  在电磁场理论中,磁场强度 H 的定义为:在真空中垂直于磁场方向的通电直导线,受到的磁场的作用力 F 跟电流 I 和导线长度 的乘积 I 的比值,称为通电直导线所在处的磁场强度。或:在真空中垂直于磁场方向的 1 米长的导线,通过 1 安培的电流,受到磁场的作用力为 1 牛顿时,通过导线所在处的磁场强度就是 1 奥斯特 (Oersted)。

  电磁感应强度一般也称为磁感应强度。由于在真空中磁感应强度与磁场强度在数值上完全相等,因此,磁感应强度在真空中的定义与磁场强度在真空中的定义是完全相同的。所不同的是磁场强度 H 与介质的属性无关,而磁感应强度 B 却与介质的属性有关。

  但很多书上都用上面定义磁场强度的方法来定义电磁感应强度,这是很不合理的;因为,电磁感应强度与介质的属性有关,那么,比如在固体介质中,人们就很难用通电直导线的方法来测量通电直导线在磁场中所受的力,既然不能测量,就不应该假设它所受的力与介质的属性有关。其实介质的导磁率也不是通过作用力来测量的,而是通过电磁感应的方法来测量的。

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