[科普中國(guó)]-磁場(chǎng)分布

磁場(chǎng)分布指的是在磁體周?chē)艌?chǎng)強(qiáng)度的分布規(guī)律，可以用磁感線(xiàn)來(lái)形象描述，也可以用數(shù)學(xué)公式來(lái)計(jì)算。

球形磁鐵的磁場(chǎng)分布磁鐵的磁場(chǎng)分布與磁鐵的形狀無(wú)關(guān)，與充磁鐵方向及充磁極數(shù)有關(guān)?？梢猿涑蓛蓚€(gè)極，也可以充成多個(gè)極，但不論怎么充，磁體的兩個(gè)極都是以中間平面對(duì)分布的。整個(gè)磁體呈現(xiàn)的磁極是各個(gè)分磁極的矢量和。1

幾種電流周?chē)拇艌?chǎng)分布直線(xiàn)電流無(wú)磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線(xiàn)越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱。

環(huán)形電流兩側(cè)等效為小磁針的N極和S極，且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn),磁場(chǎng)越弱。

通電螺線(xiàn)管與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)。

永磁體磁場(chǎng)分布隨著永磁材料的廣泛應(yīng)用，對(duì)永磁體周?chē)臻g場(chǎng)的系統(tǒng)認(rèn)來(lái)越重要。本文圍繞永磁體的空間磁場(chǎng)分布問(wèn)題，進(jìn)行了理論研究及數(shù)值模擬研究。實(shí)驗(yàn)研究方面，研究永磁磁源的空間磁場(chǎng)分布規(guī)律，為磁源使用和定標(biāo)提供依據(jù)。進(jìn)行磁源空間磁場(chǎng)分析，可以準(zhǔn)確地進(jìn)行磁源量值計(jì)算。軟鐵的數(shù)量和長(zhǎng)度均不變，磁鐵的排列組合形狀不變，增加磁鐵的數(shù)量，觀(guān)察磁場(chǎng)的變化，探索其中的規(guī)律。研究表明，同種類(lèi)型的組合，即使增加磁鐵的塊數(shù)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化不明顯；若將兩條相同組合的模型連接在一起（相同極性面連在一起）或并在一起，產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)強(qiáng)很多，若把極性相反的面連接在一起，產(chǎn)生的磁場(chǎng)很弱，幾乎沒(méi)有。為永磁體的實(shí)際工程應(yīng)用和磁軌磁場(chǎng)的控制提供理論依據(jù)。2

研究現(xiàn)狀永磁材料是一種重要的基礎(chǔ)功能材料，它的應(yīng)用遍及幾乎所有生產(chǎn)部門(mén)、生活領(lǐng)域、科技和軍事領(lǐng)域。永磁材料的基本功能是提供穩(wěn)定持久的磁通量，不需要消耗電能，是節(jié)約能源的重要手段之一。同時(shí)永磁材料使器械和設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本和維修保養(yǎng)成本降低。因此，永磁材料的應(yīng)用面越來(lái)越廣，應(yīng)用量越來(lái)越大。應(yīng)用永磁體技術(shù)首先必須清楚所用磁體的磁場(chǎng)分布。這也是從事磁工技術(shù)的廣大科技工作者一直關(guān)注的問(wèn)題。許多工程技術(shù)人員對(duì)其磁場(chǎng)分布不是很清楚，以至于很難正確設(shè)計(jì)所需磁路。

永磁體磁場(chǎng)研究現(xiàn)狀：永磁材料作為當(dāng)今各行各業(yè)非常重要的功能材料之一，已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、揚(yáng)聲器、家用電器、儀器儀表、磁力機(jī)械、電機(jī)、醫(yī)療器械等儀器設(shè)備中。一般來(lái)說(shuō)，在上述應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)中所使用的永磁體主要是用來(lái)提供設(shè)備儀器所需的磁場(chǎng)。不同的應(yīng)用領(lǐng)域所要求的永磁體的形狀不同，對(duì)磁場(chǎng)的空間分布和磁場(chǎng)強(qiáng)度的要求也不同。目前應(yīng)用最多的是圓柱形、長(zhǎng)方形、扇形和圓環(huán)形等具有較高對(duì)稱(chēng)性的永磁體。80年代中后期以來(lái)，隨著稀土永磁材料的大量應(yīng)用，促進(jìn)了磁工技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是在大容量的電工產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，只有建立在定量分析的基礎(chǔ)上，才能為節(jié)約原材料、節(jié)約能源、優(yōu)化設(shè)計(jì)、并從根本上提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平創(chuàng)造條件，所以永久磁鐵的磁場(chǎng)計(jì)算問(wèn)題一直被從事磁工技術(shù)的廣大科技工作者所關(guān)注。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

劉軍 - 副研究員 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所