对于矩形钢毛,当将其轴向垂直于磁场方向置于磁场中并研
究其中间区段的磁场特性时,可以忽略其两端的边缘效应而将问
题理想化为两维场进行研究。
有限差分法原则上是用于求解闭合场域内函数数值解的方
法
[4]
。由于钢毛对周围磁场的影响从理论上说可涉及无穷远,因
而所论场域应是无穷大的非闭合场域;为了对所研究的问题进行
有限差分运算,须先合理地给定闭合边界并确定边界条件。
图1 场域边界确定图
现以单丝介质为例进行研究。
对于图 1所示的单丝介质,abcd
为其横切面,在其周围对称地取
定足够大的场域边界 ABCD,使磁
化后的 abcd对周界 ABCD及其以
外区域的影响变得很小以致可以
忽略。此时,ABCD周界上及其外
部区域的磁场已接近均匀的背景
磁场 B0。于是,周界 ABCD上的
边界条件可分段给出为
此式说明,消磁场与磁化强度成正比,而磁化强度由各磁畴
磁极强度决定。如果磁畴的磁极强度愈大,则处于两边的磁畴
性极互相排斥的力就愈大,使磁矩取向愈分散,消磁场就
大。
消磁场与铁磁体相对尺寸的关系是用消磁系数 N来表示。N
铁磁体相对尺寸 槡l/S的函数,其中l———铁磁体的长度;S———
磁体的断面积。
兹以图3说明N与 槡l/S的关系。
细长条形铁磁体,由于处于两边的磁畴少,消磁作用很弱。
圆柱形铁磁体处于两边的磁畴较多,故消磁作用很强。与短圆
直径相同的长圆柱(认为比细长条长很多),处于两边的磁畴数
短圆柱的相同,其消磁作用似乎亦应与短圆柱的相同;但是由
长圆柱很长,磁矩取向分散的磁畴与取向不分散的相比毕竟还
少数,因此它的消磁作用不仅不与短圆柱相同,反而会比细长
弱。
2.2 磁利用率与螺线管长度的关系
由图3看出,无限长螺线管的磁力线都集中在螺线管内部,
漏磁,磁利用率最-大;有限长螺线管的磁力线一部分扩散到螺
管外部空间,螺线管越短,扩散到外部的磁力线越多,即漏磁
越多,磁利用率越小。磁场在螺线管内被利用的程度用螺线管内
腔的磁压降与其磁动势的比值表示。
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公式(1)如果用含有螺线管的安匝数(IN)的式子表示,则螺
线管轴线上某点的场强为
利用上式便可确定由螺线管的一端到另一端的磁压降