1.

先說明一下什么是磁飽和。

導(dǎo)磁物質(zhì)可理解為由一個(gè)一個(gè)方向雜亂的磁疇組成。有外加磁場時(shí)，隨磁場強(qiáng)度升高，磁疇變得同向的程度也升高，到所有磁疇都同向時(shí)，就達(dá)到了磁飽和。

變壓器鐵芯在線圈產(chǎn)生的磁場中，線圈電流增大，感應(yīng)磁場也增大，感應(yīng)磁場是阻礙電流變化的，在交變電流情況下會(huì)達(dá)到一個(gè)平衡，感生電動(dòng)勢和電源電壓時(shí)時(shí)相等，電流也維持在一個(gè)穩(wěn)定的交流值。

一旦鐵芯達(dá)到磁飽和，感生電動(dòng)勢就不再隨著電流增加而增加，再有電流的增加，增量部分就是短路電流，不再受感生電動(dòng)勢的制約，所以會(huì)燒毀變壓器。

為什么變壓器磁飽和之后感量會(huì)下降？ - kindfine的回答 - 知乎

2.

? ? ? ? 從微觀層面上講，鐵磁材料之所以能夠帶上磁性，是因?yàn)槠鋬?nèi)部具有無數(shù)的磁疇，磁疇是鐵磁材料內(nèi)部一片片微小的空間區(qū)域中，由原子陣列組成的整體磁矩，每一片空間區(qū)域中原子陣列組成的磁矩代表一個(gè)磁疇，但是這些磁疇之間磁矩方向不統(tǒng)一，所以在沒有外磁場的作用時(shí)，不同方向的磁疇磁性相互抵消，此時(shí)從宏觀上看鐵磁材料不帶磁性。當(dāng)外加磁場時(shí)，材料內(nèi)部的無數(shù)磁疇由于受到外磁場影響，方向變得統(tǒng)一，宏觀上就顯出磁性。外磁場越強(qiáng)，材料內(nèi)部被統(tǒng)一方向的磁疇越多，此時(shí)材料的磁化強(qiáng)度越強(qiáng)，宏觀上對外表現(xiàn)出磁性越強(qiáng)。但是，這不是無休止的，當(dāng)外加磁場強(qiáng)度增大到一定值時(shí)，材料的磁化強(qiáng)度就不再增加，因?yàn)閮?nèi)部磁疇基本上已被統(tǒng)一方向，此時(shí)就稱該材料達(dá)到了飽和磁化強(qiáng)度，其對外的宏觀磁性也就飽和了，你再增大外磁場也不會(huì)增強(qiáng)該材料的磁性了。反之，在沒達(dá)到飽和時(shí)，都是非飽和狀態(tài)。

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3.

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4.解釋3中的磁化強(qiáng)度H和磁感應(yīng)強(qiáng)度B

個(gè)人：磁化強(qiáng)度指的是電流在某一點(diǎn)產(chǎn)生的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度指的是多方導(dǎo)致某一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場的總和。

磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場強(qiáng)度H的區(qū)別和聯(lián)系（全程硬核）
給B和H的關(guān)系正名，希望讀者耐心看完。
設(shè)想你暫時(shí)只知道磁場是由磁鐵產(chǎn)生，也知道牛頓力學(xué)，但尚不知道怎么物理上定義“磁場”。
有一天，你用電流做實(shí)驗(yàn)。你驚訝的發(fā)現(xiàn)：通了電的導(dǎo)線能使它附近的小磁針扭轉(zhuǎn)，從而得出了“電流也產(chǎn)生磁場”的結(jié)論。
進(jìn)一步，你通過力學(xué)（如平行電流線，扭轉(zhuǎn)力矩等）的測量，你發(fā)現(xiàn)1.長直導(dǎo)線外，到導(dǎo)線距離相等的點(diǎn)，磁針感受到的“磁場”強(qiáng)度相同2.距離不同的點(diǎn)，“磁場”強(qiáng)度隨著距離成反比。這樣，你便想要通過力學(xué)測量和電流強(qiáng)度定義一個(gè)物理量H，2*pi*r*H=I。對形狀稍稍推廣，你就得到了安培環(huán)路定理的一般積分形式。
注意這時(shí)候不需要用到真空磁導(dǎo)率μ0，因?yàn)槟阒灰离娏鱅就足以定義H這個(gè)物理量，沒有理由知道μ0這回事兒。
現(xiàn)在，你有了H，有了“電流能夠產(chǎn)生磁場”這個(gè)概念，有了安培環(huán)路定理。你心滿意足，轉(zhuǎn)移了研究興趣，開始研究帶電粒子的受力。
對于一定速度的粒子，加上剛才的磁場，通過幾何軌道，牛頓力學(xué)，你可以測出粒子受的力。你發(fā)現(xiàn)受的力和電荷數(shù)q以及速度成正比，也和H成正比，但是力F并不直接等于qvH，而是還差一個(gè)因子：F=A*q*vⅹH，A只是個(gè)待定因子，暫未賦予物理意義。
這個(gè)公式多了個(gè)外加因子，不好看。現(xiàn)在你開始考慮構(gòu)建“磁導(dǎo)率”這個(gè)概念，因?yàn)镠只是電流外加給的磁場，你希望通過粒子受力，直接定義一個(gè)粒子感受到的磁場——叫它B，使得F= qvⅹB成立。現(xiàn)在你理解的磁導(dǎo)率，就是一個(gè)粒子對外界磁場的受力響應(yīng)程度：磁導(dǎo)率大，那么同樣大的外加磁場H使得粒子受力的響應(yīng)（如偏轉(zhuǎn)）也越大；磁導(dǎo)率如果為零，那么多大的磁場也不會(huì)使得粒子有偏轉(zhuǎn)等力學(xué)反應(yīng)，磁導(dǎo)率如果近乎無限大，你只要加一丁點(diǎn)外磁場H，粒子就已經(jīng)偏轉(zhuǎn)的不亦樂乎了。
你開始管這個(gè)磁導(dǎo)率叫μ，并且定義μ=B/H。其中H是（通過電流）外來的，B是使得粒子偏轉(zhuǎn)的響應(yīng)。這樣，磁導(dǎo)率=粒子的響應(yīng)/外加的場。這個(gè)式子有著深刻背景，正是理論物理里線性響應(yīng)理論的雛形。此外，你發(fā)現(xiàn)，粒子處于真空中的時(shí)候，這個(gè)μ是一個(gè)與任何你能想到的物理量都無關(guān)的常數(shù)，這正是真空磁導(dǎo)率。
目前你已經(jīng)很有成就了：你通過得到了一個(gè)外磁場H，并在真空環(huán)境下，把這個(gè)磁場作用于帶q電荷的粒子，你測量粒子受力F= qvⅹB，并且把測量力F和速度v得到的B值與測量電流I得到的H值相除，你便得到了真空磁導(dǎo)率。
現(xiàn)在你已經(jīng)知道了，H與B單位的不同，僅僅是由于你最開始研究力學(xué)用的單位，和開始研究電荷、電流的單位的不同，導(dǎo)致的一種單位換算。H從I得來，B從F得來，所以看到的是“施H”與“受B”的關(guān)系。（實(shí)際過程還要復(fù)雜些，因?yàn)橄妊芯康氖请妶龅那樾?#xff0c;然后導(dǎo)出了磁場下的情況，所以你看到的μ0是個(gè)漂亮的嚴(yán)格值，而真空介電常數(shù)作為另一種線性響應(yīng)確是一個(gè)長長的實(shí)驗(yàn)數(shù)字）。
既然知道了B與H單位不同只是由于電流和牛頓力學(xué)導(dǎo)致的，現(xiàn)在你為了簡化，將二者單位化為相同單位：B=H；這樣你就得到了電磁學(xué)里更常用的高斯單位制。如果需要換算，隨時(shí)添加磁導(dǎo)率即可。
你開始進(jìn)一步研究了。你已經(jīng)研究了電流產(chǎn)生磁場的效應(yīng)，以及單個(gè)粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)。那么，有著大量粒子的各種材料介質(zhì)，從鐵塊，到石墨，到玻璃，它們對于磁場的相應(yīng)是如何呢？
現(xiàn)在你通過電流I，把磁場H加到某種材料當(dāng)中，你所要研究的粒子，不再活在真空，而在材料里活動(dòng)，它可以是金屬里本身自帶的電子，也可以是通過外界射束打入的。這都無妨，只需記住現(xiàn)在你要研究的粒子不再在真空，而在介質(zhì)里。一個(gè)粒子受到的力學(xué)上的響應(yīng)，當(dāng)然是與這個(gè)點(diǎn)的總磁場有關(guān)。因此，B的意義就變得豐富了，它代表在該點(diǎn)處的總磁場。為什么說“總”磁場呢？考慮空間里的一點(diǎn)，沒有材料的時(shí)候磁場值為H。現(xiàn)在有了材料，這一點(diǎn)處于材料中，外加場H穿進(jìn)材料后，材料受H影響產(chǎn)生了一些附加場，在該點(diǎn)處的磁場不再是H了。受外界磁場影響使得材料里也有內(nèi)部額外磁場的過程，我們叫它“磁化”。我們希望一件事物更加具體，就說把它具體化，希望一個(gè)企業(yè)有規(guī)模，就說把它規(guī)模化，同樣希望一塊材料里面有更多額外磁場，就說把它“磁化”。
我們管產(chǎn)生的額外磁場大小叫做M。與磁導(dǎo)率一樣，為了研究這個(gè)額外的磁場M與外加場H的關(guān)系，我們定義磁化率χ=M/H. 磁化率大，說明同樣大的外磁場，能產(chǎn)生更多的內(nèi)在額外磁場；磁化率為很小，說即使外加磁場很大，里面的材料也“懶得理它”，只有微弱的響應(yīng)。這里要注意兩點(diǎn)。這是你不難發(fā)現(xiàn)，磁化率也是線性響應(yīng)的過程。所謂線性響應(yīng)，好比我們有五塊錢，就能從售貨機(jī)里買一罐可樂，我們有十塊，根據(jù)線性響應(yīng)，就能買兩罐，15塊買三罐；如果買得多給打折，20塊給五罐，那么輸入（錢）和輸出（可樂瓶數(shù)）就不符合線性響應(yīng)了。磁場情形也一樣，太強(qiáng)的外加場H（輸入），感生場M作為輸出，就不符合現(xiàn)行響應(yīng)了。此外還要注意一點(diǎn)，磁化率可正可負(fù)。所謂正磁化率χ>0，就是說產(chǎn)生的內(nèi)部磁場M方向與外加磁場H相同；負(fù)磁化率χ<0，就是材料內(nèi)部由于H產(chǎn)生的額外磁場M和外場H方向相反。
進(jìn)一步，χ>0但是數(shù)值不太大的，你命名他為順磁介質(zhì)，它順從的跟著磁場方向嘛；χ>0數(shù)值比較大的，就是鐵磁介質(zhì)，由于其他機(jī)制（超過深度不加以介紹），外加的磁場產(chǎn)生了很大的內(nèi)磁場，比用用電流制造永磁鐵的過程；χ<0，就是H給材料產(chǎn)生的外加磁場M與H方向相反，所以就是反磁介質(zhì)，或叫抗磁介質(zhì)；如果是第一類超導(dǎo)體，它所謂的完全抗磁性，就是這個(gè)意思：外加場H，總有感生的內(nèi)場M，把外場抵消，使得超導(dǎo)體內(nèi)部磁場為零。物理上看，好像磁場穿不進(jìn)來一樣。
這樣，總場B在某點(diǎn)的值，應(yīng)該是該處的外場值H，與H的感生下產(chǎn)生的額外場M在該點(diǎn)的值的和。寫成B(r)=H(r)+M(r)， r表示空間處注意這是對任何一點(diǎn)都成立；實(shí)際上，如果使用高斯單位制，由于需要考慮了麥克斯韋方程電和磁的對稱性，以及球面的立體角，正確的式子是B(r)=H(r)+4πM(r)。如果要換成SI單位制，則是B=μ0[H(r)+M(r)].
這個(gè)式子的正確解釋是：總磁場等于外加磁場和感生的磁場（就叫它磁化）的矢量和。既然B表示總場，已經(jīng)考慮了感應(yīng)產(chǎn)生的磁化M，就叫做B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；H來源于外場，就叫它磁場強(qiáng)度；M是H磁化感生的，就叫它磁化強(qiáng)度。注意這個(gè)式子是普遍的。在線性響應(yīng)的額外前提下，我們有M=χH成立。

磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場強(qiáng)度H的區(qū)別和聯(lián)系（全程硬核） - 知乎 (zhihu.com)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的磁饱和的产生原因和影响；磁化强度H和磁感应强度B的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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