磁回路和磁的欧姆定律

电和磁在无线电里，很多地方是可以相提并论的（请看图1）。例如：“电力”和“磁力”；“电场”和 “磁场”；“电力线”和 “磁力线”及 “电磁波”等。同样，相应于电的回路我们有磁回路；相应于电的欧姆定律，我们有磁欧姆定律。最简单的电回路里有电源和导电物体；而最简单的磁回路里，也有“磁源”和“导磁物体”。通电流的线圈就是常用的“磁源”，铁条或钢片就是常用的导磁物体。我们常见的耳机、变压器、和继电器，就是滋回路的各种形式。像所有电导体里都有“电阻”一样，所有磁导体里也都有“磁阻”。我们晓得，为了使电流可以通过电阻，需要电源有电动力；同样，为了使“磁流”可以通过“磁阻”，也需要“磁源”有“磁动力”。但是，电流是带负电荷的“电子”的流动，同样的“磁子”是没有的，因此。“磁流”到底是什么呢？“磁阻”是对什么东西的阻挡呢？磁动力又是让什么东西运动呢？这些都是磁回路里的基本问题。

磁流不是任何物质的流动，它代表在磁场里物质显示磁性的状态。原来不显磁性的地方忽然表现了磁性，就像有“磁”流来了一样，我们就说那里有了“磁流”。换句话说，只要是磁场都有磁流。磁场愈强，我们就认为磁流愈大。和过去所谈的在磁场里绘磁力线的观念联系起来看，我们显然可以了解一股“磁流”就相当于一组“磁力线”，有“磁流”实际就是有“磁力线”。 “磁流”或“磁力线”，虽然仅存在于人们的概念里，不过我们在实用中都把这些力线想像得分外真实，就像由“磁源”那里，真的流出来了许多线条一样。在M．K．C．单位制里，一条磁力线叫做一“韦伯”，就是说磁力线的单位是“韦伯”，所以磁流的单位也是“韦伯”，某一面积上通过10条磁力线，我们就说通过那面积的磁流是10韦伯。

没有通电流的线圈，无论圈数多少都是一样，在线圈附近是没有磁场、磁力线和磁流的。线圈一接通电源带有电流，就会产生磁力线，分布在线圈四围，仿佛立刻到处都是磁流。这情形和我们把一个电池放在一桶盐水里一样（图2）。盐水是导电的，所以由电池的正极到负极的电流，就在盐水里四面八方分布开来。

如果我们再拿一根铜线把电池的正负两极联接起来，忽然增加了铜线里的许多自由电子，在电场里极容易流动，结果在导线里的电流比导线外的电流大得多（盐水里只有带电荷的自由离子，没有许多自由电子）。我们说：铜比盐水有更大的“导电系数”。

同样，如果我们拿一个环圈放在一圈磁力线的位置上，铁圈物质里的磁畴受电力的作用便会整齐地排列，表现出磁性来，忽然增加许多磁畴的磁场，结果在铁圈里的磁力线比铁圈外面多得多。我们说：铁比四围的空气有更大的“导磁系数”。

导电系数我们用ε代表；导磁系数我们用μ代表。ε和μ是两个很重要的物质常数。在M.K.C.单位制里，空气的导电系数ε0是\(\frac{1}{4π×9×10}\)\(^{9}\)，导磁系数μ0是4π×10－7。以后我们可以证明由电场和磁场相互作用所产生的电磁波，在空气里的传播速度恰好等于\(\sqrt{1;ε}\)\(_{0}\)μ0=3×10\(^{8}\)公尺/秒。ε的单位是“法/公尺或“库伦/牛顿-公尺2”。μ的单位是“享／公尺”或“韦伯／安-公尺”。

所以磁源“产生”磁流的过程，和电源产生电流的过程是不相同的。磁源的作用在于对它的周围产生磁力，并使磁力所及的范围内的磁性物质的磁畴，顺磁力线的方向表现磁性，因此周围的空间也罢，放在那里的磁性物体化罢，就因为滋源的存在都有了或多或少的磁力线，就像是由什么地方“流”来的一样，线圈产生“磁动力”，“磁动力”又产生“磁流”的真正意义就是如此。

我们注意到一根有电流的直导线周围的磁力线，像图3那样都是环状的。把直导线弯成为一个环圈形，那些环状的磁力线就比较集中在导线圈所包围的面积内如图4；如果再串联许多环圈导线如图5，就组成了一个线圈，磁力线就更比较集中在线圈所包围的体积内。在线圈外面的地方，磁力线也随着圈数的增加而增加。所以磁力线的数量或磁流，不仅和导线里的电流I有关，和导线绕成的线圈圈数N也有关。这就表示磁动力的大小可以用NI的乘积来衡量。因此磁动力的单位是“安培圈”。“安”（或安培）是电流的单位，“圈”是圈数的单位。

磁阻的作用就是使得磁流减少，好像对磁流有阻力一样。在受同样磁动力作用的地方，磁力线愈少的磁阻就愈大，所以磁性物体里磁阻小，非磁性物体如空气里的磁阻大。磁阻显然应当和导磁系数成反比例。

我们看线圈所产生的磁力线，在离开线圈愈远的地方，磁场强度愈弱，单位面积上的磁力线愈少，磁力线的环圈兜的圈子也会愈长。所以在有同样导磁系数的物质里，磁流的大小和那磁流所经途径的长短（ι) 成反比，换句话说：磁阻是 和“磁路”的长短（ι）成正比。

此外，在磁场强度相同的地方，每单位面积上如果绘上一条磁力线，那么在面积A上，就可以绘A条磁力线。面积愈大，磁力线愈多也就是滋流愈大。因此磁阻是和有磁流通过的面积成反比例的。

把导磁系数μ，长度ι和面积A的这些关系合并起来，我们就得到磁阻R的计算公式：ιμA。因为μ的单位是“韦伯／安-公尺”，所以在M．K．C．单位制里，单位是（公尺）;（韦伯）（公尺）\(^{2}\)（安）（公尺）即“安/韦伯”。又为了能够表现出对磁动力NI的反作用起见，我们把磁阻的单位写成“

“回路”这个术语，我们时常会遇到。一个“电回路”，就是一圈有电力线通过的路径。一个“磁回路”就是一圈有磁力线通过的路径。因此电回路可以由固体导线、导电液体或气体及只有电力线存在并不导电的像电容器内部的空间所组成；而滋回路可以由导磁系数很高的磁性物质和导磁系数较低的物质（如磁性物质中间的空隙）所组成（图6）。所以电回路和磁回路的意义都非常广泛，整个一部收音机或发射机的线路都是由许多电回路和磁回路所构成，而且在电回路导电的时候，就一定在它的周围产生磁回路。现在我们专门谈谈一些简单的磁回路里磁流、磁阻和磁动力的关系问题。

首先我们谈谈磁流和产生磁动力的电流的方向关系。

电流是有方向的，磁力线也是有方向的，电流的方向和它所产生的磁力线的方向有一定的关系。但这关系不是用什么高深原理可以证明，而是靠简单的实验来表现出来的。在一根有电流的直线导线周围的小磁针北极所指的方向，就表现出直线电流所产生的磁力线的方向。要记住这方向的关系，可用右螺旋定则：如果右螺旋旋转的方向和磁力线的方向相同，那末螺旋前进的方向就和电流的方向相同（图7）。

一个线圈的磁力线既是由直导线的磁力线演变得来的。所以由上面的方向关系可以说明线圈里电流的方向和它所产生的磁力线的方向之间的关系。这也可用有螺旋定则来记忆：如果右螺旋按线圈里电流的方向旋转，磁力线环圈通过线圈内部的方向就是螺旋前进的方向（图8）。

其次，我们谈谈磁流、磁阻和磁动力数量上关系，也就是磁的欧姆定律。

从上面的讨论，我们已经知道磁流Ф是和磁动力F成正比而和磁阻R成反比的，用计算式写出来就是：

如果加在某磁回路上的10安培圈，回路的5安培圈／韦伯，那末回路里的Ф就是2韦伯。如一个磁回路是由磁阻不同的几个部分组成，那末磁的欧姆定律就应当写为：(1+2+3+……），1、2、3……等分别代表这些部分的磁阻。我们可以认为让Ф通过1需要一定安培圈数的磁动力Ф1,通过2又需要Ф2，……。所以整个磁回路各部分所需安培圈数的和等于磁源所产生的微动力安培圈数（图6甲）。

让我们举一个例子来说明磁的欧姆定律的用法。

图9表示某变压器的铁心，ι为50公分，A为4平方公分，当铁心里有磁流为4×10\(^{-}\)4韦伯时，它的导磁系数是μ=65×10－4韦伯／安-公尺。那么，由公式ιμA得出：

磁动力×10\(^{-}\)4×1.92×105＝77安培圈。

这就表示产生这样大的磁流，如果在铁心上绕77圈线，那么线圈里应当通一安的电流。

如果像收音机的输出变压器那样，在铁心中间有了一个防止因磁性饱和而失真的空气间隙，长为一公厘。要求通过的磁流不变。因为50公分长的铁心减少一公厘，它的磁阻没有什么变动，仍为1.92×10\(^{5}\)安培圈／韦伯。空气间隙的磁阻0由公式0=ι\(_{0}\)μ0A\(_{0}\)计算得：0=10-3;4π×10\(^{-}\)7×4×10-4=20×10\(^{5}\)安培圈/韦伯。所以总的磁阻为100=1.92×105+20×10\(^{5}\)=22安培圈/韦伯。所需要的磁动力就变为：22×105×4×10-4=880安培圈。可见很小的空气闲隙，磁阻就比很长的铁心大十余倍，可以有效地限制磁流，保证音质。

利用磁回路原理的无线电零件是很多的。例如无线电耳机、整流器输出滤波器里的稳压“摇摆式扼流圈”、饱和铁心式稳压变压器和磁性放大器等。这里不来一一详细分析，等谈到各项具体问题时，我们再分别补充说明吧。(沈肇熙)