揚聲器知識自編課件

揚聲器知識培訓(xùn)資料編制：向陽二零零八年六月

聲音一:聲音的形成

物體圍繞平衡位置做來回往復(fù)的運動叫做振動.振動物體將它的振動傳給周圍的彈性物質(zhì),彈性物質(zhì)又將振動傳到人的耳朵.聽覺系統(tǒng)感受到振動,并對其中的20HZ—20000HZ的頻率成分做出反應(yīng),就形成了聲音.形成聲音的三個要素:發(fā)出振動的物體叫做振源(聲源),傳播振動的物體叫做媒介以及人的聽覺系統(tǒng)二:聲音的傳播

聲音在真空中是不能傳播的.除了氣體外,液體及固體都是傳播聲音的媒介.聲音在各種媒體中傳播的速度是不一樣的.它與媒體彈性的平方根成正比,與密度成反比.聲音在空氣中的傳播速度還和大氣的條件有關(guān),隨絕對溫度的升高而加快.0℃時,聲音在空氣中的傳播速度為331m/s(米/秒).20℃時為344m/s,這是由于溫度低時空氣的密度大,溫度高時,密度小,聲音在空氣中傳播的速度隨密度的減小而增大.同理,空氣在高山上傳播的速度就要高于地面.以此類推,聲音在鋼鐵中的傳播速度可能要因為它的密度比空氣大而變小,但聲速不僅與介質(zhì)的密度有關(guān),而且與介質(zhì)的彈性系數(shù)有關(guān),由于鋼鐵的彈性系數(shù)要比空氣大得多,所以聲音在鋼鐵中的傳播速度還是要比空氣中大空氣中聲速與溫度之間的關(guān)系可用下式表示

與空氣中聲速隨密度的增大而減小相反,當(dāng)空氣中的濕度增大時,聲音的傳播速度不是減小,而是增大.這是因為空氣中水蒸汽會影響空氣的密度.由于水蒸氣的密度只有干燥空氣密度的62%,所以濕空氣的密度要比干燥空氣小,因此空氣的濕度增加后,聲速加快了.

聲音在空氣中傳播的距離則與自身的頻率及外部條件有關(guān).低音傳得遠,高音在空氣中衰減得快.研究發(fā)現(xiàn),聲波在介質(zhì)中的傳播,除了在傳播方向上,單位面積通過的聲能與距離的平方成反比外(即反平方定律),聲能還會發(fā)生其他衰減.這是因為空氣在波動中,質(zhì)點相互之間存在作用力,即有黏滯性,而且相互之間還有摩擦力,有部分能量變成熱能而損耗掉,即介質(zhì)吸收了聲能.

空氣的濕度對聲音的傳播距離也有影響,與空氣的濕度增加并不減小聲速而是增加聲速一樣,濕度的增加也不減小聲音傳播距離,而是增大了傳播距離.,換句話說,干燥的空氣對聲音的衰減量更大,潮濕的空氣對聲音的衰減則減小駐波

由于頻率相同的同類自由行波互相干涉而形成了空間分布固定的周期波.駐波的標志不是有固定于空間的波腹和波節(jié).振幅最大點稱為波腹.最小點稱為波節(jié).由于聲波的進一步，使得一些地方振動強烈，另一些地方振動較弱.對于揚聲器的箱體，在設(shè)計時要避免長寬高成整數(shù)比從而產(chǎn)生駐波.因此，我們平時看到許多箱體邊角的弧度，并不完全是為了美觀.聲波的吸收與透射

在音箱箱體內(nèi)經(jīng)常裝有一些泡沫塑料，絨，毛等吸聲材料，在室內(nèi)也常用地毯，窗簾等吸聲.“當(dāng)聲波通過媒質(zhì)或射到媒質(zhì)表面時聲能減少的過程“稱做吸收.當(dāng)聲波傳到一個界面時，一部分被反射，一部分被吸收，還有一部分聲波會透射過去，即“聲波在多媒質(zhì)中傳播時，經(jīng)過多媒質(zhì)分界面的多次反射，仍可能有部分聲波通過中間各介質(zhì)達到最后一種媒質(zhì)的現(xiàn)象“叫做透射.橫波

質(zhì)點的運動方向與波的傳播的方向是垂直的，這種波稱為橫波縱波

在空氣中質(zhì)點的運動方向與波的傳播方向是平行的，這種波稱為縱波波長

聲波在傳播過程中，相鄰的同相位的兩點之間的距離稱為波長.波長λ與頻率f和聲速c之間的關(guān)系為：c＝λf

在空氣中的聲波為非色散波，即不同頻率的聲波傳播速度相同，因此頻率與波長成反比，頻率越低，聲波波長越長.聲波在管中的傳播

在截面積均勻的管中傳播的聲波不同于自由空間傳播的聲波，它的波陣面因為受到壁面的限制，不向四周擴散，而是始終保持不變，因此在管中傳播的波是一種平面波.在管中傳播的波，能量不容易分散，因此傳播的距離遠.如用管子通到各房間的中央空調(diào)，如果管壁不做吸聲處理，則送去冷風(fēng)的同時將噪聲也一起帶進了房間對于有限長的管子，當(dāng)聲波傳播到管口時，面積有一個突變，聲阻抗發(fā)生變化，聲波一部分向外輻射，一部分被反射回去.為了使聲波更多地向外輻射，我們常常將管口的面積做成逐漸增大的喇叭形輻射口，這主要是使聲波傳播到管口時的聲阻抗能有一個比較緩慢的變化，逐漸接近自由空間傳播的聲阻抗，有利于聲波的輻射.我們在設(shè)計揚聲器箱時，常常會用一小段管子作為倒相管，所用的管子的長度一般比聲波的波長小得多，所以管中的空氣可以看作像活塞一樣作整體運動，這時管口附近有一部分空氣可以與管內(nèi)的空氣一起運動，這部分空氣的質(zhì)量稱為同振質(zhì)量，它的存在好像使管子的長度增加了.當(dāng)管子的長度與波長可比較時，理論分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)管子的長度正好等于四分之一波長的整數(shù)倍時，管子的輻射功率可以得到很大的提高.管樂中的笛子就是利用手指按孔，改變管子的長度來得到不同頻率的聲波輻射產(chǎn)生樂意的.聲波在房間內(nèi)的傳播

聲波在房間內(nèi)的傳播，不同于自由空間，它受到墻壁的制約.就是說，在房間里聽一個聲源發(fā)出來的聲音，除了直接從聲源傳來的聲音外，還有很多經(jīng)墻壁反射的聲音.前者稱為直達聲，后者稱為反射聲.所以我們聽到是這兩種聲音疊加的效果，顯然比在室外聽到的要響（同一條件）室內(nèi)與室外的差別取決于反射聲的強弱.假如在墻壁上裝了很多吸聲尖劈，把反射聲全吸掉，這樣的空間就與室外的自由空間一樣.這種房間稱為消聲室.假如將墻壁做得很光滑，使入射到墻壁的聲波吸收得很少，盡量反射出去，聲波在室內(nèi)經(jīng)多次反射后，再逐漸消失，結(jié)果房間內(nèi)各點的密度比較均勻，從各方向到某一點的聲能流的概率相同，而且各方向到達某一點的聲波的相位是無規(guī)的，這樣的聲場稱為擴散聲場.這種實驗室叫混響室.在混響室講話，聲音的拖尾比較長，講快了不容易聽清楚.墻壁吸聲太強，主觀上聽音就感到“太干”，墻壁吸聲太少則聲音聽起來就“發(fā)渾”.反映室內(nèi)吸聲特性的一個重要指標是混響時間.它的定義是：室內(nèi)聲場達到穩(wěn)態(tài)后，切斷聲源，室內(nèi)聲壓級衰減６０dB所需要的時間.它與房間的大小，室內(nèi)的吸聲特性有關(guān).三:聲壓

聲音的傳播,實際上聲源振動發(fā)出的能量通過介質(zhì)由近及遠的傳播.揚聲器的發(fā)聲,其過程是電能通過音圈變成振動板的機械能,機械能通過空氣的振動向外傳播國.聲源發(fā)出的能量用E表示,單位為焦耳(J).

在音響技術(shù)中,人們關(guān)心的是聲能到過某一特定位置時的強度,即聲強或聲力.聲強用I表示,其定義是單位時間里通過垂直于聲傳播方向上單位面積聲能的大小,單位為瓦/平方米

聲音在傳播過程中,會對周圍的空氣產(chǎn)生壓力,這一壓力是在原來大氣靜態(tài)壓力的基礎(chǔ)上新增加的,稱為聲壓,用P表示.它代表垂直于聲傳播方向上,單位面積所受到的聲音壓力的大小,單位為帕斯卡(Pascal),簡稱帕(Pa).在國際單位制中,一帕等于一平方米面積上承受一牛頓的力,但至今仍有許多書采用厘米?克?秒制表示.單位為微巴(μbar),1Pa=10μbar.

聲學(xué)家發(fā)現(xiàn),當(dāng)聲音的強度成10倍,100倍,1000倍地增大時,人耳感覺到的聲音的大小只是1倍,2倍,3倍地增長.同樣,當(dāng)聲音的頻率升高時,人們感覺到音調(diào)的提高,但音調(diào)提高的數(shù)值與頻率的增加也不成正比,而是與頻率增加比較值的對數(shù)成正比,這就是有名的韋伯(Web)定律,即人對外界刺激大小的反應(yīng)是遵從對數(shù)定律的.

五:音色

樂隊演奏時,每一個相同的音符,各個樂器發(fā)出的音調(diào)(頻率)都是一樣的,但人們還是分得清不同樂器發(fā)出的聲音,原因就在于各個樂器發(fā)出的樂音的音色不一樣.音色顧名思義就是聲音的特色.樂聲是一種復(fù)合聲,不同的樂器演奏同一種音符時,發(fā)出的基音是相同的,因此調(diào)子相同.但泛音的個數(shù),頻率和幅度卻各有差別,這就構(gòu)成了不同樂器的不同音色.一般地說,諧泛音越多音色越圓潤,越好聽將一個聲音分解成基音與泛音,這些基音與泛音就稱為被分解音的頻譜.以下,我們對若干聲音及其頻譜作個注釋:純音:聲音中只含有一個頻率成分,人們稱其為純音,純音的波形是正弦波,是單一波形基音:聲音分解后,其中頻率最低,幅度最大的純音就叫做基音諧音:聲音分解后那些頻率比基音高,而且是基音頻率的若干整數(shù)倍的聲音就叫諧音,也叫做諧泛音.諧音的頻率成分很多.它的幅度一般都比基音小泛音:聲音分解后,那些頻率比基音大聲音統(tǒng)稱為泛音.泛音的頻率可以是基音頻率的整數(shù)倍,也可以不是.泛音的幅度也都比基音小單音:由基音與其諧泛音組成的聲音叫做單音復(fù)音:由基音與其泛音組成的聲音叫復(fù)音樂音:能使人愉悅的聲音稱為樂音.樂音的頻譜是分立譜噪聲:能使人煩躁或不受人歡迎的聲音統(tǒng)稱噪聲.它具有共同性又具有各異性,共同性如調(diào)頻收音機收不到信號時的背景聲音就是噪聲.這種噪聲是隨機發(fā)出的,波形非常雜亂,頻譜是十分廣泛的連續(xù)譜.各異和性如,當(dāng)某些人在特定的環(huán)境里伴隨著某些聲音受到了極大的驚嚇,以后當(dāng)這一聲音重現(xiàn)時,對當(dāng)事人無疑是不受歡迎的噪聲.正常情況下,環(huán)境噪聲不應(yīng)大于60dB國際上規(guī)定最高環(huán)境噪聲不應(yīng)大于85—90dB,在這種環(huán)境里每天工作h8,30年后耳不聾

吸聲與人耳的聽覺特性一:吸聲人們總是希望聲音在空氣中的傳播接近于無損耗的傳播,但在某些情況下,為了改變聲學(xué)效果,卻需要削弱乃至阻止聲音的傳播.如微型揚聲器為了改變頻率響應(yīng)曲線,需要在透氣孔上貼上調(diào)音布.吸聲材料需要一般需要滿足兩方面的要求,一是材料的特性阻抗要和空氣盡可能相同,以使空氣中的聲能盡可能的透到材料中去(在電子線路中,當(dāng)功放的輸出阻抗與揚聲器的阻抗相同時,功放與揚聲器之間的傳輸最好).二是吸聲材料對傳入的聲能要盡可能大的吸收.要滿足上述兩點要求,首推內(nèi)有密密麻麻的毛細管的多孔材料了.吸聲材料又叫聲阻材料,因為聲音在毛細管中很難傳播,或者說毛細管對聲音具有很大的阻力.可以看出毛細管的管長越長,尤其是半徑r越小,則其聲阻就越大,這和電學(xué)上的的電阻一樣.同理,也和電阻并聯(lián)一樣,當(dāng)吸音材料上的毛細管越多,聲阻越小.當(dāng)吸音材料越厚,或多層疊在一起,聲阻就越大.常用的聲阻材料有海綿,棉布,羊毛,無紡布等.其內(nèi)部可以看成許許多多的毛細管組成.二:人耳的聽覺特性

人耳可聽的頻率范圍為20Hz---20000Hz,相當(dāng)于10個八度音.人及樂器的基音頻率范圍約在30Hz----4000Hz人耳分為外耳,中耳,內(nèi)耳3部分.外耳包括耳廓,耳道及鼓膜.耳廓的作用是削弱或擋住后方傳來的聲波,收集正前方的信號.對自然界而言,聲音的傳播僅僅是一個物理過程,但對人,卻是一個物理—生理---心理過程,因為作為聲音的受體,人的聽覺不僅具有很強的心理特點,而且由于各人的年齡,經(jīng)歷,修養(yǎng)及愛好的差別,對聲音的感受不同,因而具有很強的心理色彩.振幅相同而頻率不同的聲音,在近距離用聲壓計測量,其聲壓級是相同的.但頻率不同的聲音,人聽后覺得其響度是不一樣的.由于人耳對中音的放大作用,聽了以后覺得它的響度最大,而對于低音或高音則不那么敏感,而且隨著頻率向兩邊延伸,敏感度會逐漸下降,聽起來會覺得聲音越來越小.正因為人的聽覺有這一特性,而揚聲器的設(shè)計又很難根據(jù)需要予太大的補償,尤其是低頻的過分提升,容易使曲線曲折,還會使低音顯得干癟,所以音響設(shè)計師一般在功率放大器上做文章,在機器上增加了高低音提升功能,聽者可以將放大器的增益調(diào)試,以對聽覺進行補償.聲學(xué)家發(fā)現(xiàn),不同頻率的聲音,給人的心理感受是各不相同的.30Hz---80Hz的聲音給人一種深沉,震撼和地動山搖的感覺,這段頻率理論上在人的聽覺范圍之內(nèi),但人耳對它們很不敏感,更多的是身體,皮膚,五臟六腑受壓迫來感覺到.50Hz---120Hz的聲音,是人耳能聽到的最壯麗的低音,它給人以雄壯有力,而又寬廣宏大的感覺100Hz---500Hz的聲音,聽起來敦厚,扎實不管是放大器還是揚聲器,低音重現(xiàn)不足,聲音必然單薄乏力,反之,如過分提升,又容易使聲音顯得渾濁不清.80－160Hz

在80－160Hz頻段的聲音主要表現(xiàn)音樂的厚實感，音響在這部分重放效果好的話，會感到音樂厚實、有底氣。這部分表現(xiàn)得好的話，在80Hz以下缺乏時，甚至不會感到缺乏低音。如果表現(xiàn)不好，音樂會有沉悶感，甚至是有氣無力。是許多低音炮音箱的重放上限，具此可判斷您的低音炮音箱頻率上限。

300－500Hz

在300－500Hz頻段的聲音主要是表現(xiàn)人聲的（唱歌、朗誦），這個頻段上可以表現(xiàn)人聲的厚度和力度，好則人聲明亮、清晰，否則單薄、混濁。

800Hz

800Hz這段一般設(shè)備都容易播好，但是要注意不要過多。這段要是過多的話會感到音響的頻響變窄，高音缺乏層次，低頻豐滿度不夠。

1000Hz

1kHz是音響器材測試的標準參考頻率，通常在音響器材中給出的參數(shù)是在1kHz下測試。

1200Hz

1.2kHz可以適當(dāng)多一點，但是不宜超過3dB，可以提高聲音的明亮度，但是，過多會是聲音發(fā)硬。

2000-4000Hz

2～4kHz對聲音的亮度影響很大，這段聲音一般不宜衰減。這段對音樂的層次影響較大，有適當(dāng)?shù)奶嵘梢蕴岣呗曇舻拿髁炼群颓逦?，但是?kHz時不能有過多的突出，否則女聲的齒音會過重。

8000-12000Hz

8～12kHz是音樂的高音區(qū)，對音響的高頻表現(xiàn)感覺最為敏感。適當(dāng)突出（5dB以下）對音響的的層次和色彩有較大幫助，也會讓人感到高音豐富。但是，太多的話會增加背景噪聲，例如：系統(tǒng)（聲卡、音源）的噪聲會被明顯地表現(xiàn)出來，同時也會讓人感到聲音發(fā)尖、發(fā)毛。如果這段缺乏的話，聲音將缺乏感染力和活力。

14000Hz

14kHz以上為音樂的泛音區(qū)，如果缺乏，聲音將缺乏感染力和高貴感，例如小提琴將沒有“松香味”。這一部分也不宜過多，基本平直或稍有衰減（不超過－3dB）即可。

20000Hz

20kHz為人耳聽覺上限，可測試您的器材高頻重放上限。16kHz－20kHz可能在一些器材中消失，此時有可能是您的器材無法重放此段頻率，如果您是年紀較大者，也有可能是您的聽覺衰減所至。

正弦波掃頻信號

20Hz－20kHz正弦波掃頻信號是從20Hz到20kHz頻率自動平滑改變播放，通過播放此段測試信息可快速判斷何處頻率存在問題。

如覺得某一頻段特別刺耳或特別弱，則表明器材頻率響應(yīng)不直，可對器材中的每一環(huán)節(jié)進行分析，找出有問題的器材；如器材無問題，可能是該頻帶引起室內(nèi)產(chǎn)生駐波，導(dǎo)致共振，您可通過移動音箱，調(diào)整音箱擺位看能否有所改善。四：掩蔽效應(yīng)與哈斯效應(yīng)掩蔽效應(yīng)

兩個不同響度的聲音同時進入人耳,當(dāng)一個聲音大于另一個聲音許多倍(如10倍)時,人耳就聽不到那個相對較弱的聲音.也就是說強的聲音將的聲音給掩蓋了.這就叫聲音的掩蔽效應(yīng).相比較,低頻的掩蔽能力要在些,而高頻的掩蔽能力則小些,也就是說高音頻更容易被低音頻所掩蓋.一般地講,要保證一個有用的聲音不被無用聲(噪聲)蓋過,有用聲的聲壓級要比噪聲大15—20.所以有些電子線路的降噪電路,是用提升有用電信號的電平來達到降噪目的.

無論是放大器或揚聲器,在制作過程中設(shè)計師都會發(fā)現(xiàn),在保持輸出基本不變的情況下,如果過分提升低音,不可能感到高音不足,如果過分提升高音,又會顯得低音偏弱.對低音,高音的衰減也會出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象.這種一方的對強而導(dǎo)致另一方的削弱或一方的削弱而導(dǎo)致另一方的加強的現(xiàn)象就是聽覺的相對性.微型揚聲器的設(shè)計,通常需要由一個揚聲器承載全部可聽音域的發(fā)聲.曲線理想的不多,有時低音過強,高音不足,竭盡全力仍無法把高音提到要求的水準.則可利用削減低音的方法,以求發(fā)聲的平衡.在電聲學(xué)中,尤其是在電聲換能器中,由于產(chǎn)品常常難于全頻段做得很均衡,為了滿足某方面的需要,對某一頻段適當(dāng)提升或衰減是必要的,但特別需要適量,過尤不足在此就體現(xiàn)得十分明顯.基于這一原因,在揚聲器的制作中,還要注意在頻響曲線上,不宜出現(xiàn)過大的諧振峰.哈斯效應(yīng)

哈斯在實驗中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)兩個強度相等而其中一個經(jīng)過延遲的聲音同時到聆聽者耳中時，如果延遲在30ms以內(nèi)，聽覺上將感到聲音好像只來自未延遲的聲源，并不感到經(jīng)延遲的聲源存在.當(dāng)延遲時間超過30ms而未達到50ms時，則聽覺上可以識別出已延遲的聲源存在，但仍感到聲音來自未經(jīng)延遲的聲源.只有當(dāng)延遲時間超過50ms以后，聽覺上才感到延遲聲成為一個清晰的回聲.這種現(xiàn)象稱為哈斯效應(yīng)，有時也稱為優(yōu)先效應(yīng)，該效應(yīng)與延遲聲源的位置無關(guān).在舞臺設(shè)計中，為了得到好的音質(zhì)，特別注意早期擇期反射聲的形成，在臺口兩側(cè)設(shè)置大的反射面，加強30ms內(nèi)的反射聲.增加直達聲的效果.讓聲音更加宏亮與豐滿.在分區(qū)式的擴聲系統(tǒng)中，為了防止相鄰區(qū)域中揚聲器的相互干擾，要求在聽眾區(qū)兩揚聲器到達同一位置的時間差在50ms以內(nèi)，這樣就避免了一個揚聲器的聲音成為另一個揚聲器的回聲.影響聽音效果.所以在安裝時，相鄰區(qū)域的揚聲器之間的距離應(yīng)小于17M磁感應(yīng)強度

垂直通過單位面積的磁力線數(shù)目叫做磁通密度.用B表示.在均勻磁場中B=Φ/S.在任意磁場中，取一很小的面積ΔS,通過該面積的磁通為ΔΦ.因ΔS很小，在ΔS內(nèi)可看作均勻磁場.則B=ΔΦ/ΔS當(dāng)ΔS趨向于零時就成了一個點.因此我們也將B叫做該點的磁感應(yīng)強度，它描寫的是某點的磁場強弱.當(dāng)磁通的單位用韋，面積用平方米時，磁感應(yīng)強度的單位為韋／平方米，稱為特斯拉.簡稱特（T).如果磁通的單位用麥，面積的單位用平方厘米時，磁感應(yīng)強度的單位為麥／平方厘米，稱為高斯（GS),簡稱高.它們的關(guān)系是：１特（T)＝10000高斯(GS)電流的磁效應(yīng)1820年丹麥物理學(xué)家奧斯特用實驗證明：不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場.電流能產(chǎn)生磁場的現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng).我們在一根通電的直導(dǎo)體下面放置一個磁針，當(dāng)導(dǎo)體中無電流時，下方的磁針不偏轉(zhuǎn)，當(dāng)導(dǎo)體中有電流時，磁針即發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而且其偏轉(zhuǎn)的方向和導(dǎo)體中電流的方向有關(guān).再在通電直導(dǎo)體周圍散上鐵屑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鐵屑的分布是以導(dǎo)體為圓心的許多同心圓.這些心圓磁力線的疏密是不一致的，距導(dǎo)體愈近磁力線就越密，距導(dǎo)體愈遠磁力線越疏.通電直導(dǎo)體周圍磁力線的方向與電流方向間的關(guān)系，可以用安培定則（右手螺旋定則）來確定：用右手握住導(dǎo)線，使伸直的姆指指向電流方向，則彎曲四指的指向就表示磁力線的方向.通電螺旋管磁場的分布情況與條形磁鐵的磁場很相似，它的一端相當(dāng)于N極，別一端相當(dāng)于S極.改變電流方向，它的極性就對調(diào).其電流方向與磁力線之間的關(guān)系也可用安培定則來確定：用右手握住螺旋管，讓四個手指的方向和螺旋管的電流方向一致，則伸直的姆指所指的方向就是磁力線的方向.注意：當(dāng)安培定則用于直導(dǎo)體與螺旋管時，其四指及姆指所表示的對象恰恰相反.磁導(dǎo)率與磁場強度磁導(dǎo)率

我們再來觀察一個實驗.首先用一個通電空芯線圈去吸鐵片，吸力很小，然后在線圈中插入銅棒去吸鐵片，吸力仍然很小.最后將銅棒換成鐵棒再去吸鐵片，吸力就大得多.從實驗中可知：線圈中的磁感應(yīng)強度不僅與電流，線圈匝數(shù)有關(guān)，而且與磁場中的介質(zhì)有關(guān).衡量介質(zhì)導(dǎo)磁性能好壞的物理量稱為磁導(dǎo)率.用字母μ表示.其單位為亨／米（H/m).由實驗得測得真空的磁導(dǎo)率為：我們把任一介質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空中的磁導(dǎo)率的比值叫做相對磁導(dǎo)率，用μr表示，即μr＝μ／μ０

根據(jù)物質(zhì)磁導(dǎo)率的大小，自然界中的物質(zhì)可分為三類：反磁物質(zhì)

μr＜１的物質(zhì)叫反磁物質(zhì).如銅，銀，氫等.它們的磁導(dǎo)率比真空的μ０稍小一點順磁物質(zhì)

μr＞１的物質(zhì)叫順磁物質(zhì).如空氣，錫，鋁等.它們的磁導(dǎo)率比真空的μ０稍大一點鐵磁物質(zhì)

μr＞＞１的物質(zhì)叫鐵磁物質(zhì).如鐵，鑄鐵，鋼，鈷，鎳及其合金等.它們的磁導(dǎo)率大大超過真空的μ０，相對磁導(dǎo)率大到幾千甚至上萬磁場強度

實驗證明：通電線圈置于不同的介質(zhì)中，將有不同的磁感應(yīng)強度.我們把磁場中某點的的磁感應(yīng)強度B與介質(zhì)磁導(dǎo)率的比值定義為磁場強度.用H表示.即：或B=μH=μrμ0H磁場強度的單位為安／米（A／m)，較大的單位是奧斯特（Oe),簡稱奧

１奧≈８０安／米不同介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率抗磁質(zhì)的磁導(dǎo)率略小于１，而趨近于１.順磁質(zhì)的磁導(dǎo)率略大于１，也趨近于１.鐵磁質(zhì)的磁導(dǎo)率則遠大于１，從數(shù)百到數(shù)萬不等.并不呈線性關(guān)系.而是如下圖所示，是一條彎曲的曲線，我們稱之為初始磁化曲線.磁導(dǎo)率μ是介質(zhì)自身的屬性，它可以由外加的磁場強度（H)，與產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度（B)通過式H＝B/μ推算出，這就如同通電電路中的電阻，可以通過其兩端的壓降除以流經(jīng)的電流求出一樣，即R＝U/I.但與電阻不同的是，物體的電阻是一個常數(shù)，而鐵磁質(zhì)的磁導(dǎo)率不是一個常數(shù)。由H＝B/μ可以推出，μ＝B/H結(jié)合下圖３可以看出，對于同一個鐵磁物質(zhì)，μ也不會是一個恒量，而是一個變量。它隨外加磁場的強度H的變化而變化，圖４為鐵磁質(zhì)的磁導(dǎo)率μ與外加磁場強度H的關(guān)系曲線圖。43２1oBBmaxHoH

μmaxμ鐵磁物質(zhì)磁導(dǎo)率，特別是電磁式揚聲器設(shè)計中軟件材料的初始磁導(dǎo)率與最大磁導(dǎo)率都是一個必須考慮的因素。為了提高磁路的工作效率，必須使線圈中的鐵磁物質(zhì)的μ工作在最大值上。圖３－初始磁化曲線圖4－μ與外加磁場強度H的關(guān)系曲線圖電路與磁路的區(qū)別磁場對電流的作用力

我們再來做個實驗，把一根自由懸掛的直導(dǎo)體放在磁鐵兩極間的磁場中，給導(dǎo)體通電流時，就可以看到導(dǎo)體發(fā)生運動.當(dāng)改變電流方向或改變磁場方向時，將會看到導(dǎo)體運動的方向也隨著改變.由些可見：１.磁場對載流導(dǎo)體能產(chǎn)生作用力，這種作用力稱為電磁力.２.電磁力的方向與電流的方向和磁場的方向有關(guān).電磁力，磁場，電流三者的方向關(guān)系可以用左手定則來確定：伸開左手，使大姆指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，讓磁力線垂直進入手心，并使四指指向電流方向，這時手掌所在的平面跟磁力線和導(dǎo)線所在的平面垂直，姆指所指的方向就是通電直導(dǎo)體在磁場中的受力方向.實驗證明:在均勻磁場中，載流導(dǎo)體在磁場中所受的力F與導(dǎo)體中的電流i，導(dǎo)體在磁場中的長度l,磁感應(yīng)強度B以及導(dǎo)體與磁場間的夾角α的正弦值成正比.即F=BliSinα

式中：當(dāng)l單位為米，i單位為安培.B單位為韋／平方米時，F(xiàn)的單位為牛頓.Bsinα為B的電流方向垂角分量.當(dāng)導(dǎo)體與磁場方向垂直時，則Bsinα=B為最大，此時F=Bli為最大.當(dāng)導(dǎo)體與磁場方向平等時，則sinα＝０，無垂直分量，則導(dǎo)體不受電磁力的作用.通電導(dǎo)體在磁場中受到電磁力，并且發(fā)生運動的現(xiàn)象，在電氣工程中很有意義.電動機就是根據(jù)這一原理制成的，所以左手定則也稱為電動機定則.鐵磁物質(zhì)的磁化磁化

在一定數(shù)值的電流條件下，用一個載流空芯線圈不能吸住一塊小鐵片，用一根鐵棒也不能將鐵片吸住，然而將鐵棒插入剛才的載流線圈中，就能輕易將鐵片吸住.可見將鐵棒放入磁場中，磁場將顯著增強，鐵棒呈現(xiàn)磁性.使原來沒有磁性的物質(zhì)具有磁性的過程叫磁化.凡是鐵磁物質(zhì)都能被磁化鐵磁物質(zhì)之所以能被磁化，是因為鐵磁物質(zhì)是由許多被稱為磁疇的自發(fā)磁性小區(qū)所組成.每個磁疇相當(dāng)于一塊小磁鐵，在無外磁場作用時，磁疇排列雜亂無章，磁性互相抵消，對外不呈現(xiàn)磁性.在有外磁場作用時，這些磁疇將先后發(fā)生偏轉(zhuǎn)，隨著外磁場的增強，磁疇將逐漸轉(zhuǎn)向與外磁場方向一致并有規(guī)則地排列，鐵磁物質(zhì)呈現(xiàn)磁性，從而使磁場顯著增強，形成一個附加磁場.OABB(Φ)H(IN)起始磁化曲線

為了具體地分析研究某種材料的導(dǎo)磁性能，可以用實驗的方法測試其磁感應(yīng)強度與磁場強度之間的變化關(guān)系，把這種關(guān)系繪成曲線，叫磁化曲線如圖所示曲線是鐵磁物質(zhì)從完全無磁化狀態(tài)進行磁化的過程中所測得的磁化曲線，稱它為起始磁化曲線.從曲線可以看到，當(dāng)磁場強度H較小時，如OA段，磁感應(yīng)強度B隨著H的增加而近似正比例地增加.這是因為在外磁場作用下磁疇大部分趨向H方向使B驟增.當(dāng)H增大到一定值時，如A點以后，曲線上升比較緩慢，形成曲線的膝部.這是因為此時大部分磁疇已經(jīng)轉(zhuǎn)向H的方向，隨H增大只能是剩下的少數(shù)磁疇繼續(xù)偏轉(zhuǎn),B增加緩慢，形成膝部.當(dāng)曲線到達B點以后，磁疇絕大部分已排列整齊，再增大H值，幾乎沒有磁疇可以偏轉(zhuǎn)了，曲線變得平坦，這種狀態(tài)稱為磁飽和.磁滯回線OCEFA-Hmax+Hmax－Bmax＋BmaxHB如圖所示，當(dāng)B隨H沿起始磁化曲線達到飽和后的點A時，（HA=Hmax)將H減小，我們可以發(fā)現(xiàn)H減小時B不是沿起始曲線減小，而是沿曲線AB下降.當(dāng)H減至零時，B值不等于零而保持一定的值0B,我們把OB表達的B值叫剩余磁感應(yīng)強度，簡稱剩磁.改變H的方向，當(dāng)H反向增加到OC時，B才降到零，表示剩磁已完全消失.去掉磁所需加的反向磁場強度OC值叫做矯頑磁力.當(dāng)反向磁場繼續(xù)增大時，B從零值起改變方向，沿曲線CD變化，反向磁化達到飽和后的點D(HD=-Hmax).此時再使反向磁場減弱到零，B-H曲線將沿DE變化，在E點BDH=0,再逐漸增大正向磁場，B—H曲線將沿EFA變化，而完成一個循環(huán).從整個過程來看B的變化總是落后于H的變化，這種現(xiàn)象稱為磁滯現(xiàn)象.經(jīng)多次循環(huán)可以得到一條封閉的對稱于原點的閉合曲線（ABCDEFA),我們叫它磁滯回線.磁滯損耗

鐵磁材料反復(fù)交變磁化，會損耗一定的能量.這是由于在交變磁化時，磁疇要不停地來回偏轉(zhuǎn)，磁疇之間發(fā)生摩擦現(xiàn)象而發(fā)熱，消耗能量.這種能量損耗稱為磁滯損耗.磁滯回線的面積越大，磁滯損耗就越大.以下兩頁為南大講義一、剩磁Br磁性材料被磁化到飽和以后，當(dāng)外磁場降為零時所剩的磁感應(yīng)強度稱為剩余磁感應(yīng)強度，簡稱剩磁，用Br表示。但是永磁體由于磁路中存在空隙，因此處于開路應(yīng)用狀態(tài)。在這種工作狀態(tài)下，永磁體的工作點在退磁場作用下由Br點移到D點這時，永磁體具有的剩磁已不再等于Br，而是應(yīng)該等于Bd。一般，Bd稱為表觀剩磁。退磁曲線上，連結(jié)永磁體的工作點D和坐標原點O的連線OP稱為開路磁導(dǎo)線，OP的斜率稱為磁導(dǎo)系數(shù)，表示為：式中，N為退磁因子。由于N與永磁體的形狀有關(guān)，因此P值也是一個由永磁體的形狀所決定的一個量。例如，對于薄板磁體，沿厚度方向即使被磁化，由于N≈1，則P=0，Bd也幾乎等于零。盡管是磁體，卻難以發(fā)揮永磁體的功能；但是，對于部分的微小面積磁化，只要保證磁化方向在相對較長的方向，由于N較小，該微小部分依然可以發(fā)揮永磁體的功能。二、矯頑力Hc永磁材料的矯頑力Hc有兩種定義：一個是使磁感應(yīng)強度B=0所需的磁場值，常用BHc表示：一個是使磁化強度等于M=0所需的磁場值，常用MHc表示。在比較不同永磁材料的磁性能或設(shè)計永磁磁路時不能混淆。根據(jù)退磁曲線特征和基本關(guān)系:

可知,愛磁滯回線的第二象限中,B-H退磁曲線將位于μ0M-H退磁曲線下方,即有:兩者之間的差別依賴于退磁曲線的特征.如果Br>>μ0HC,兩者將極為接近;如果Br=μ0HC,則兩者可以相差很大.另外,由式(6.9)可知,當(dāng)B=0時,BHC=-M≤Mr,即BHC≤Mr,或μ0·BHC≤Br.這就是說,BHC的最高值不可能超過材料的剩磁值。三、最大磁能積(BH)max下圖表示退磁曲線及該曲線對應(yīng)的Bd和Hd的乘積曲線.當(dāng)Hd=0時,BdHd=0,同樣,在曲線與H軸的交點,Bd=0,也有BdHd=0.在這兩點之間BdHd存在最大值，稱其為最大磁能積(BH)max。如果永磁體的尺寸比取(BH)max的形狀，則能保證該涌磁體單位體積的磁場能為最大。這樣，就可以根據(jù)(BH)max確定各種永磁體的最佳形狀。在最佳形狀下，在根據(jù)能獲得磁場的大小來比較不同永磁體的強度。(BH)max越高的永磁體，產(chǎn)生同樣的磁場所需的體積越??；在相同體積下，(BH)max越高的永磁體獲得的磁場越強。因此，(BH)max是評價永磁體強度的最主要指標。(a)剩余磁化強度Mr=Ms,也就是說在永磁體內(nèi)不能有空洞和其他非磁性相存在,而磁體的易磁化軸與所加外磁場方向完全一致;(b)內(nèi)稟矯頑力MHC≥MS/2。由(6.11)式可知,一種永磁材料只有具備足夠高的內(nèi)稟矯頑里MHC和盡可能高的飽和磁化強度MS,才能使(BH)max最大程度地接近其理論值.1四、穩(wěn)定性永磁體的穩(wěn)定性是指它的有關(guān)磁性能在長時間使用過程中或受到溫度、外磁場、沖擊、振動等外界因素影響時保持不變的能力.材料穩(wěn)定性的好壞直接關(guān)系到永磁體工作的可靠性.設(shè)描述永磁體磁性能的某一參數(shù)為Z,則某穩(wěn)定性可用他的變化率來η表示:式中,ΔZ是該參數(shù)的變化量.參數(shù)Z可以代表永磁材料的剩磁Br,或者永磁體實際工作點所對應(yīng)的表觀剩磁Bd,還可以代表永磁材料的矯頑力Hc.在矩形磁滯回線中，若矯頑力MHC充分大，(BH)max在數(shù)值上等于μ0MS的1/2與其對應(yīng)的磁場強度的乘積，即式(6.11)描述的是理想條件下的永磁體,必須滿足下面兩個條件:線圈中的感應(yīng)電動勢

我們再來做個實驗，將一個線圈經(jīng)過檢流計聯(lián)成一個閉合回路.當(dāng)把一個磁鐵插入線圈或從線圈中拔出時，我們看到檢流計的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn).當(dāng)磁鐵停止在線圈中不動時，檢流計的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn).這說明：只要穿過線圈的磁通發(fā)生變化，線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，如回路閉合就產(chǎn)生感應(yīng)電流.

進一步觀察可以看到：１.磁鐵插入線圈與磁鐵從線圈中拔出時，檢流計的偏轉(zhuǎn)方向相反.２.調(diào)轉(zhuǎn)磁鐵，即改變N.S的方向，重做１步實驗，檢流計的偏轉(zhuǎn)方向正好與１步實驗結(jié)果相反.３.改變線圈繞向重做１步實驗，檢流計的指針偏轉(zhuǎn)方向也與１步實驗結(jié)果相反.實驗證明：當(dāng)穿過線圈中的磁通發(fā)生變化時，感應(yīng)電動勢的方向總是企圖使它的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁通來阻止原來磁通的改變.這就是判定感應(yīng)電動勢方向的楞次定律.運用楞次定律，用下面的方法較易掌握：當(dāng)磁鐵接近或離開線圈時.線圈中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場要阻礙磁鐵運動.即當(dāng)磁鐵接近線圈時，要受到推斥力，這時在線圈靠近磁鐵的一端出現(xiàn)與磁鐵同極性.當(dāng)磁鐵離開圈時，要受到吸引力.這時在線圈靠近磁極端出現(xiàn)與磁極異極性.再根據(jù)線圈電流與其產(chǎn)生的磁場符合右螺旋定則可定出感應(yīng)電流方向，根據(jù)感應(yīng)電流方向可定出線圈中感應(yīng)電動勢的方向.再仔細觀察檢流計偏轉(zhuǎn)角的大小，我們發(fā)現(xiàn)：１當(dāng)磁鐵插入或拔出的速度增加時，檢流計指針偏轉(zhuǎn)角度較大，速度降低時，指針偏轉(zhuǎn)角度小.２.如磁鐵插入或拔出的速度不變，而改變線圈的匝數(shù)時，則匝數(shù)多的線圈檢流計的偏轉(zhuǎn)角度大，匝數(shù)少的線圈檢流計偏轉(zhuǎn)角小.實驗證明：線圈中感應(yīng)電動勢e的大小與穿過線圈的磁通的變化率ΔΦ/Δt成正比，與線圈的匝數(shù)N成正比.即：

式中ΔΦ的單位為韋伯，Δt的單位為秒時，e的單位為伏特.自感現(xiàn)象

LABR自感現(xiàn)象

R自感現(xiàn)象

RS+-如圖.AB是兩只完全相同的燈泡，L為鐵芯線圈，R為電阻.當(dāng)開關(guān)S合上時，會看到B燈立即正常發(fā)光，而A燈卻逐漸變亮.為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？這是由于在接通電路的瞬間，電路中的電流從無到有突然增大，穿過線圈的磁通也隨著增大.根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，線圈中必產(chǎn)生一個阻礙線圈中電流增大的感應(yīng)電動勢，所以通過A燈的電流是逐漸增大的，A燈只能逐漸亮起來.AALS+-iI再如圖，當(dāng)開關(guān)合上燈泡正常發(fā)光后，若突然把開關(guān)S打開.會看到燈泡突然地閃亮一下再熄滅.為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？這是由于開關(guān)打開后，線圈失去外電源供電，電流會突然減小.線圈中由于電流變小，伴隨電流而生的磁通就會變小，于是線圈中必產(chǎn)生感應(yīng)電動勢來阻止原磁通的減小.由電磁感應(yīng)定律可知：感應(yīng)電流將與原電流方向相同.由于原磁通突然減小，變化率很大，所以感應(yīng)電動勢很高，這感應(yīng)電動勢通過燈泡形成閉合回路，使燈泡突然地閃亮一下.從上述兩個實驗可以看出，當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時，線圈本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個電動勢總是阻礙線圈中原來電流的變化.象這樣由線圈本身的電流變化而在本線圈中產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象.在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做自感電動勢.記作eLAB+-eLNΦL右圖，當(dāng)電流由A端流向B端時，根據(jù)右螺旋定則可知電流產(chǎn)生的磁通方向如圖所示，這種由線圈的電流所產(chǎn)生的穿過本線圈的磁通叫做自感磁通.用表示.自感磁通與線圈匝數(shù)N的乘積叫做自感磁鏈，用表示，即：=N我們將線圈的自感磁鏈與電流i之比稱為該線圈的自感系數(shù)，簡稱為電感，用L表示.即：L表示一個線圈通過單位電流所產(chǎn)生的磁鏈.它表明了各個線圈產(chǎn)生自感磁鏈的能力.自感系數(shù)的單位是亨利，用H表示.我們把為常數(shù)的電感叫做線性電感.當(dāng)線圈中的介質(zhì)磁導(dǎo)率μ為常數(shù)時，線圈的電感為線性電感.空心線圈及未飽和的鐵芯線圈，它們的電感為線性電感.

線性電感的電感量取決于線圈的結(jié)構(gòu)和介質(zhì)的磁導(dǎo)率，而與電流無關(guān).環(huán)形螺旋線圈電感的計算公式為：式中：為環(huán)形螺旋線圈的平均長度（米）.S為線圈的截面積（平方米），N為線圈的匝數(shù)，μ為線圈中介質(zhì)的磁導(dǎo)率.L的單位為亨

式中：為線圈長度（米），K為修正系數(shù)，在０－１之間，與／d的比值而定（查有關(guān)手冊）.d為線圈直徑.當(dāng)>>d時，K=1渦流及渦流損失

當(dāng)鐵芯線圈通以變化的電流時，在鐵芯內(nèi)就產(chǎn)生變化的磁通.根據(jù)電磁感應(yīng)定律，這變化的磁通不僅在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，在鐵芯中同樣會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.由于鐵芯本身是導(dǎo)電材料，在此感應(yīng)電動勢作用下會產(chǎn)生感應(yīng)電流，它在鐵芯內(nèi)部圍繞著磁力線呈旋渦狀流動，所以稱它為渦流.渦流在鐵芯中流動，由于鐵芯有電阻，所以要引起能量損失，這種損失稱為渦流損失.渦流現(xiàn)象在一般變壓器，電機等電氣設(shè)備中會造成有害的影響，引起鐵芯發(fā)熱，使線圈容量減小，消耗電能，降低設(shè)備效率，因此必須減小渦流損失.為了減小渦流損失，電機和變壓器通常用表面具有絕緣的硅鋼片迭壓制成鐵芯.這樣渦流被限制在狹窄的薄片之內(nèi)，回路的電阻很大，渦流大為減弱，從而使渦流損失大大降低.磁場的能量在上面第二圖電感從電源上斷開的實驗看到，線圈在切斷電源的瞬間，能使與其并聯(lián)的燈泡突然一亮，這就說明通電線圈的磁場中具有能量.當(dāng)切斷電源后，磁場消失，磁場能量被釋放出來，轉(zhuǎn)變?yōu)闊襞莸墓饽芎蜔崮?實驗證明：磁場能量WL與通電線圈的電流的平方及線圈的電感成正比，即：當(dāng)L的單位是亨利，i的單位是安培時，WL的單位是焦耳從這里我們可以看到，線圈的電流一定時，線圈存儲的磁場能量和線圈的電感成正比，所以電感L也反映了線圈存儲磁場能量的能力.同時還可看到，磁場能量與線圈的電流平方成正比，電流增加，線圈儲存的磁場能就增加，說明它從外界吸收能量.即通過電流將電源的電能轉(zhuǎn)換為磁場能量而儲存.磁場能量和其它能量一樣，只能逐漸積累，或逐漸釋放，不能產(chǎn)生突變，同樣i和Ψ也不能突變.交流電路在直流電路中，電壓和電流的大小和方向都是不隨時間變化的.然而在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常運用的電流，電壓，不僅其大小隨時間變化，而且其方向也隨時間變化，這就叫交流電流和交流電壓，統(tǒng)稱為交流電.通常使用的交流電，其大小和方向的變化都遵循一定的規(guī)律，相隔一定的時間重復(fù)出現(xiàn).這種交替變化的電流或電壓，稱為交變電流或交變電壓.如果其變化規(guī)律是正弦函數(shù)，則稱為正弦交流電流或正弦交流電壓，與之對應(yīng)的電路稱之為正弦交流電路.交流電的瞬時值和最大值上述已知：交流電是隨時間變化的函數(shù)，也就是說，隨著時間的不同，交流電的大小也不同.工程上把交流電在任一確定時刻的大小稱為該時刻交流電的瞬時值.瞬時值一般用小寫字母e,u.i來表示.最大的瞬時值，稱為交流電的最大值，也稱為振幅，峰值和極值，由于發(fā)電機中的磁極是對稱的，所以正弦波的正半周和負半周是對稱的.交流電的周期.頻率與角頻率T/2TOe如圖所示是一個按正弦規(guī)律變化的交流電動勢它從零開始逐漸增至最大值，然后逐漸減少到零，再又從零反向增大到最大值，最后又回到零，如此有規(guī)律的循環(huán)下去.交流電每循環(huán)一次所需要的時間叫周期.通常用符號T表示，單位是秒（S),有時也用毫秒（ms),微秒（μs）表示.周期的長短，表明交流電變化的快慢.周期越小，說明交流電變化一周的時間越短，則該交流電變化越快.周期越長則說明交流電變化越慢.頻率單位時間（秒）內(nèi)，交流電變化的周數(shù)叫頻率.也就是每秒時間內(nèi)重復(fù)變化的周期數(shù).用符號f表示.顯然頻率越高，交流電變化越快，反之則越慢.頻率的單位是赫茲，簡稱赫，用符號Hz表示，高頻時常千赫（KHz)和兆赫（MHz)表示.根據(jù)頻率和周期的定義，頻率和周期應(yīng)互為倒數(shù).f=1/T或T=1/f我國電力供電系統(tǒng)提供的交流電，標準頻率為50Hz,亦稱工頻.工頻交流電的周期為：T=1/f=1/50=0.02秒角頻率NNSS中性面中性面TT發(fā)電機一周的時間Ote上圖是具有兩對磁極（四極）的發(fā)電機示意圖及其電動勢的波形圖.由圖可以看出，交流電動勢的頻率與磁極對數(shù)有關(guān)：電樞線圈每切割一對磁極下的磁力線，其電動勢的方向就改變一次.由此可以推理：在具有P對磁極的發(fā)電機中.電樞每轉(zhuǎn)一圈，電動勢就改變P次.如果電樞每分鐘旋轉(zhuǎn)N圈，則交流電動勢的頻率為：從上圖還可以看出，電樞轉(zhuǎn)動一圈，即在空間轉(zhuǎn)過360度時，而它的電動勢卻變化兩周，即相當(dāng)于720度角度的變化.通常把電機的線圈本身轉(zhuǎn)動360度這樣的機械角度，稱之為機械角，或空間角.而把電動勢對應(yīng)變化的象720度這類與磁極對數(shù)有關(guān)的角度為電角（電角度）.顯然發(fā)電機線圈在磁極對數(shù)為P的空間旋轉(zhuǎn)一周所對應(yīng)變化的電角為P每秒時間內(nèi)交流電變化的電角度，稱為角頻率或角速度，用ω表示.交流電變化一周對應(yīng)的電角變化為,或２弧度，而頻率表示每秒時間內(nèi)變化的周期數(shù)，故角頻率為兩者的乘積：角頻率的單位是弧度／秒（rad/s)感抗和容抗感抗

我們用XL來代表電感抗，簡稱感抗，其單位為歐姆.感抗是用來表示電感線圈對交流電流阻礙作用的一個物理量.感抗的大小取決于線圈的電感量L和流過線圈的電流的頻率f.對具有確定電感量的線圈而言.f愈高則XL愈大.在相同電壓作用下，線圈的電流就會減小.在直流電路中，因頻率f＝０，故線圈的感抗也等零.由于一般線圈的電阻很小，因此電感線圈在直流電路中，可視為短路.線圈的感抗是隨頻率變化的.純電感線圈在電路中，時而吸收功率，時而釋放功率，且在一個周期內(nèi)的平均功率為零.容抗我們稱XC為電容抗，簡稱容抗，其單位為歐姆.容抗是用來表示電容器對電流阻礙作用大小的一個物理量它的大小可用上式計算.容抗的數(shù)值與頻率和電容成反比.當(dāng)電容器的容量一定時，頻率f愈高，則容抗XC愈小.在直流電路中，因頻率f=0，故電容器的容抗等于無限大.這表明：電容器接入直流電路時，在穩(wěn)態(tài)下是處于斷路的狀態(tài).電容器的容抗是隨頻率變化的.NFFSS電動式揚聲器的基本原理

電動式揚聲器多為直接輻射式揚聲器，其振膜直接向周圍媒質(zhì)(如空氣)輻射聲波.一般將電動式揚聲器的磁場中的導(dǎo)體做成線圈的形式，因此又被稱為動圈揚聲器.電動式揚聲器不是將電能直接變換成聲能，而是利用截流導(dǎo)體(由音頻電流饋電的音圈)的磁場和永久磁體的磁場之間的相互作用，使音圈振動而帶動振膜.其能量變換方式是電能－－機械能－－聲能.電動式揚聲器的發(fā)聲原理基于其力效應(yīng)和電效應(yīng)，其中的道理可簡述如下：音圈在磁場中的受力情況如上圖.中間是圓柱形的N極，外環(huán)為S極，磁場B的方向由N極至S極，在磁縫隙中有音圈.若電流由.端流入，由端流出，則音圈所受力F的方向由弗來明左手定則決定：左手平伸使拇指和其余四指垂直.如磁場B的方向指向掌心，其余四指指向電流方向，則拇指所指方向為音圈受力的方向.，如上圖箭頭所示.如改變電流方向，則力F的方向亦隨之改變.電動式揚聲器的力效應(yīng)由下式?jīng)Q定：F＝Bli式中F為磁場對音圈的作用力，NB為磁隙中的磁感應(yīng)密度，l為音圈導(dǎo)線的長度.mi為流經(jīng)音圈的電流A一旦音圈受力運動，就會切割磁隙中的磁感線，從而在音圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個效應(yīng)稱為電動式揚聲器的電效應(yīng)，其感應(yīng)電動勢的大小為e=Blv式中：e為音圈中的感應(yīng)電動勢，Vv為音圈的振動速度，m/s電動式揚聲器的力效應(yīng)和電效應(yīng)總是同時存在，相伴而生的.隨著電流強度和方向的變化，音圈在磁隙中來回振動，其振動周期等于輸入電流的周期，而振動的幅度，則正比于各瞬間作用電流的強弱.揚聲器的振膜與音圈骨架粘在一起，而音圈繞制在音圈骨架上，故音圈帶動振膜往返振動，從而向周圍媒質(zhì)輻射聲波，實現(xiàn)電能－機械能－聲能的轉(zhuǎn)換.電動式揚聲器

揚聲器俗稱“喇叭”，是一種將電信號轉(zhuǎn)換成聲信號并輻射到空氣中去的電聲換能器.揚聲器是一個電聲器件，是電聲學(xué)研究的內(nèi)容之一.電聲學(xué)是包括電子學(xué)，聲學(xué)，電磁學(xué).磁學(xué)等的交叉學(xué)科.電動式揚聲器結(jié)構(gòu)圖：

振鈴揚聲器結(jié)構(gòu)示意圖

該揚聲器為外磁式動圈揚聲器，振動系統(tǒng)與磁路系統(tǒng)由注塑外殼連為一體。外徑約16mm。振膜前有開孔的前蓋，上面貼有聲阻材料（似為無紡布），布上并粘有一層薄墊圈；T鐵極芯中心開有一通孔，經(jīng)后蓋板與大氣相通，孔口貼有聲阻材料（絲絹類）。其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。錐形電動式揚聲器的結(jié)構(gòu)磁系統(tǒng)的組成

磁系統(tǒng)由磁體（磁鐵或磁鋼），導(dǎo)磁柱（T鐵或下夾板），導(dǎo)磁片（華司或上夾板）３部分組成.組成，組成后的磁場分布如右圖：其作用是在音圈的周圍形成強大而均勻的磁場.通常磁隙的磁感應(yīng)強度有數(shù)特斯拉（T).精心設(shè)計的大功率揚聲器則可能超過10T.磁體

磁體是揚聲器磁隙中磁能的源頭，揚聲器所用磁體大致可以分為三類:鐵氧體磁體：鐵氧體磁體是目前廣泛應(yīng)用的磁體。其成分為Mo·6Fe2O3(其中M為Pb、Ba、Sr等)。揚聲器中主要應(yīng)用各向異性鋇鐵氧體、鍶鐵氧體，用氧化鋇磁隙磁場外泄磁場（鍶）和三氧化二鐵粉末混合，在高溫爐中焙燒而成，目前我國生產(chǎn)的鐵氧體材料有各向同性，各向異性（永磁晶體中原子磁矩往往有選擇地排列在某些特定方向，即使外加一個頗強磁場在另外的方向上，把磁矩硬拉到這個方向，但是只要外磁場撤去，磁矩又會自動轉(zhuǎn)到原來的擇優(yōu)方向上去.這個擇優(yōu)方向稱之為易磁化方向.并且稱這種現(xiàn)象為各向異性.用各向異性常數(shù)K表示）的鋇鐵氧體，鍶鐵氧體.它具有以下等—系列優(yōu)點。１.HC大其矯頑力介于鋁鎳鈷永磁體和稀土鈷永磁體矯頑力之間.同時其剩磁磁通密度較低，故適合設(shè)計成扁平狀，即高與直徑尺寸比小于１２.

其主要原料為.材料豐富，價格便宜，特別是不含貴重的NiCo等金屬.耐氧化，耐腐蝕，重量輕３.磁結(jié)晶的各向異常數(shù)大，鋇鐵氧體４.退磁曲線近似直線５.電阻率高６.密度為

鐵氧體永磁材料又稱永磁鐵氧體，是由鐵的氧化物和鍶（或鋇等）化合物按一定比例混合，經(jīng)預(yù)燒、破碎、制粉、壓制成型、燒結(jié)和磨加工而成。當(dāng)前應(yīng)用的永磁鐵氧體主要為六角晶系的磁鉛石型鐵氧體，其化學(xué)式為MO·xFe2O3,其中M=Ba,Sr,,Ca或Pb等，有時又簡稱為M型鐵氧體。在永磁鐵氧體中，已達實用化的主要有BaO·6Fe2O3,SrO·6Fe2O3等。在永磁材料大家族中，永磁鐵氧體的綜合磁性能較低，但由于原材料豐富、平均售價低、性價比（性價比是指單位磁能積的成本，國際上通常將其作為比較不同永磁材料價值的基準）高、工藝簡便成熟、抗退磁性能優(yōu)良（其退磁曲線基本上是直線，且回復(fù)線基本上與退磁曲線重復(fù)）），又不存在氧化問題，在很多領(lǐng)域仍是理想的永磁材料，所以世界永磁鐵氧體自50年代批量生產(chǎn)以來，其發(fā)展勢頭十分迅猛，目前產(chǎn)值約占永磁材料總產(chǎn)值的40%，在今后較長一段時間內(nèi)，它仍將是應(yīng)用廣、需求量大的永磁材料。按制造工藝的差別，永磁鐵氧體可分為各向同性永磁和各向異性永磁兩類。各向同性鐵氧體材料的磁能積一般約為。永磁鐵氧體材料屬于六角晶系，具有單易磁化軸，因此如果在成型時施加外磁場，使顆粒的易磁化軸定向排列，材料的剩磁和磁能積得到大大提高，這樣便制成了各向異性永磁鐵氧體材料。永磁鐵氧體的應(yīng)用領(lǐng)域大致為：電機（小型電動機等）占50%，電聲（揚聲器等）占20%，測量與控制器件（磁控管等）占20%，其余（磁輥等）占10%。隨著國內(nèi)外汽車、家用電器、電動工具、儀器儀表等工業(yè)的快速發(fā)展，永磁鐵氧體的用量還將持續(xù)增加配料與混料高溫?zé)Y(jié)成形粗破碎，細破碎干燥造粒整粒壓縮成型高溫?zé)Y(jié)壓縮成型加工，檢測出廠高溫?zé)Y(jié)各向同性磁體各向異性磁體外磁場永磁鐵氧體的制備工藝流程簡圖

錐形電動式揚聲器用的磁鋼大多為鐵氧體，但它不是金屬，恰恰是絕緣體，呈黑灰色，大多加工成圓扁形未經(jīng)充磁的鐵氧體沒有磁性，在組裝成揚聲器后才充磁.鐵氧體充磁一般都充到磁飽和，充磁后的磁體所攜帶的磁能與磁體的材料及加工工藝有關(guān).生產(chǎn)廠家將鐵氧體按材料分成Y20Y25Y30Y35等許多不同的規(guī)格，序號越大的充磁后的磁能也越高.鐵氧體所具有的磁能，還與其體積有關(guān)，磁體的厚度大，外徑大，內(nèi)徑小，其磁能也就大.因此，有人以磁鋼的厚薄，大小來判斷揚聲器的好壞，有一定的道理.設(shè)計磁路時，應(yīng)使磁體工作在最大磁能積上.鐵氧體的磁性受溫度影響較大，當(dāng)溫度升高１℃時，磁隙的磁通密度將降低0.1%～0.15%,但冷卻后又會恢復(fù)到原來的狀態(tài).鐵氧體的這一缺點對揚聲器的性能影響不會達到人耳可以覺察的地步，而且室溫又恰恰是它的最佳工作溫度.其溫度系數(shù)大，屬負溫度系數(shù)，低溫下易退磁，居里點較高，約為460℃（如果某磁性材料工作溫度超過某個溫度，磁芯將失去磁性，并且不可恢復(fù)地失去磁導(dǎo)率，這個溫度稱為居里溫度。）

它的缺點是剩磁低，溫度系數(shù)大，易碎.鐵氧體的原料為和M金屬的鹽類（碳酸鹽，硫酸鹽等）及添加劑（高嶺土）。原料經(jīng)處理后，再經(jīng)過混合，預(yù)壓，預(yù)熱，粉碎成一定粒度的粉料.然后將粉料按一定形狀，尺寸設(shè)計制造的金屬模具內(nèi)壓制成形.再在磁場強度不低于（0.7T)的磁場中磁取向成形后的壓坯在1200----1400攝氏度溫度下，燒結(jié)１－－２H.三種磁體的磁性能表常用鐵氧體的參數(shù)表鐵氧體永磁材料使用注意事項１.

目前我國大量生產(chǎn)的永磁鐵氧體有鋇鐵氧體和鍶鐵氧體.在退磁場較大，環(huán)境溫度在－２０℃以下的應(yīng)用場合一般以鍶鐵氧體為好.２.永磁鐵氧體的矯頑力比鋁鎳鈷磁體高，而剩磁只有它的１／３，所以一般要其磁極面積盡可能大，而充磁方向的高度可以比磁極面的線度小.３.由于永磁鐵氧體的單磁磁晶各向異性常數(shù)K，在負溫度下要顯著降低，其后果是使永磁體工作點下降.而作點愈低，退磁也愈嚴重.減少退磁的方法是提高矯頑力.４.永磁鐵氧體剩磁溫度系數(shù)是負的(-0.18%～-0.2%),溫度升高剩磁下降.而矯頑力溫度系數(shù)仍是正的.溫度升高，矯頑力反而增加.５.永磁鐵氧體剩磁雖然低，但矯頑力卻高，只要精心設(shè)計磁路，取長補短，空氣隙磁通密度亦可達１T以，體積亦可設(shè)計的比較小.鋁、鎳、鈷磁體(AlNiCo)它是由鋁、鈷、鎳、鐵為主要成分澆鑄而成。特點是磁能積高、剩磁高，曾在揚聲器中被廣泛應(yīng)用。但終因鈷的缺乏，價格高逐步被鐵氧體取代。鋁鎳鈷永磁材料使用注意事項１.AlNiCo是高低的永磁材料.其磁導(dǎo)率在３以上，所以永磁體須做成長柱形或長棒形，盡量減少退磁場作用.對于AlNiCo永磁體構(gòu)成的磁路必須整體飽和充磁，才能充分發(fā)揮永磁體的作用.而在拆卸之后再重新組裝時，必須再次飽和充磁，否則永磁體磁路性能大為下降.２.AlNiCo磁體本身矯頑力低，所以在使用過程中嚴格禁止任何鐵器接觸它.以避免造成永磁體局部退磁.磁路中磁通分布發(fā)生畸變.３.AlNiCo磁體溫度系數(shù)小，而且因溫度變化而發(fā)生的永磁特性的退化也較小，所以在儀表中用途甚廣.４.其缺點是材料硬而脆，除了磨加工和電加工外，不能采用其他機械加工手段.近年研制成功一種可加工金屬磁性材料，消除了此缺點.稀土類磁體稀土類磁體以釹鐵硼磁體為代表。它的磁性積為鐵氧體10倍以上。我國釹資源豐富，是有發(fā)展?jié)摿Φ拇判圆牧?。缺點是生銹和居里點低。它具有以下特點：１.Hc高，BHc≈Br,MHc>>BHc2.(BH)max大，最近NdFeB(釹鐵硼）永磁體報導(dǎo)可達358KAT/mc３.可逆磁導(dǎo)率４.新研制稀土類永磁體，并不要Co，這就是８０年代出現(xiàn)NdFeB稀土永磁體.稀土系永磁材料是稀土元素RE(Sm,Nd,Pr等)與過渡金屬TM(Fe,Co等)所形成的一類高能永磁材料。在元素周期表里，稀土元素是15個鑭系元素的總稱，它們依次是鑭（La）、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)和镥(Lu)。其中，排列次序位于釓之前的7個元素稱為輕稀土元素，其他則稱為重稀土元素。需要指出的是，人們常把第Ⅲ副族元素鈧（Sc,原子序數(shù)21）和釔（Y，原子序數(shù)39）也列入稀土元素之中。稀土元素未滿電子殼層為4f，由于受到5s,5p,6s電子層的屏蔽，受晶體電場的影響小，其軌道磁矩未被“凍結(jié)”，因而原子磁矩大。由于軌道磁矩的存在，自旋磁矩與軌道磁矩間的耦合作用很強，表現(xiàn)在稀土永磁合金的磁晶各向異性能磁彈性能很大，即K和λs很大。同時，稀土永磁合金的晶體結(jié)構(gòu)為六角晶系和四方晶系，因此具有強烈的單軸各向異性，這是稀土永磁獲得高矯頑力的基礎(chǔ)。對于純稀土合金，4f電子層受到屏蔽，因此稀土原子間4f-4f電子云交換作用較弱，交換積分常數(shù)A較小，故合金居里溫度低。純稀土合金的居里溫度大部分在室溫以下，因此很難獲得實用的永磁材料。鐵鈷鎳一類過渡族金屬在室溫下具有很強的鐵磁性，同時具有高居里溫度。那么，稀土族金屬和鐵、鈷等過渡族金屬能否組成合金，從而提高稀土族金屬的距離溫度，獲得性能優(yōu)良的磁性材料呢？于是，從50年代起人們開始對稀土一過渡族合金的磁性能進行了一系列深入的研究，并很快獲得突破性進展。稀土鈷永磁材料使用注意事項１.稀土鈷永磁體性能優(yōu)異，但價格較高，因此必須精心設(shè)計，力求用最少之體積達到預(yù)期之效果.２.稀土鈷永磁體Hc很大，適宜做成薄片永磁體.３.稀土鈷永磁體是脆性物質(zhì)，磁性強.與其他永磁體或鐵磁物質(zhì)相接近時，容易撞擊而破損.４.稀土鈷永磁體退磁十分困難60年代開發(fā)的以SmCo5為代表的第一代稀土永磁材料和70年代開發(fā)的以Sm2Co17為代表的第二代稀土永磁材料都具有良好的永磁性能,其最大磁能積(BH)max分別達到147.3和238.8,但是這些磁體都含有金屬鈷和儲量較少的稀土元素釤,存在原材料的供應(yīng)和價格問題,使其發(fā)展受到影響.1983年佐川真人等對RE-Fe-X三元合金進行了廣泛的實驗研究,發(fā)現(xiàn)了具有單軸各向異性的金屬間化合物Nd2Fe14B(四方晶結(jié)構(gòu)),并制成了(BH)max達446.4的高磁能積Nd-Fe-B磁體.這種高磁能積的Nd-Fe-B磁體被稱為第三代稀土永磁材料.與前兩代稀土永磁不同,Nd-Fe-B磁體為鐵基稀土永磁,不用昂貴和稀缺的金屬鈷,而且釹在稀土中含量也比釤豐富5~10倍,因而原料豐富,價格相對低廉,更重要的是,它以創(chuàng)記錄的磁能積為一系列技術(shù)創(chuàng)新開辟了道路.磁感應(yīng)強度/T三種磁體的磁化特性如圖所示右圖中列出了永磁材料最大磁能積隨時間的進展情況.可以看出稀土系永磁材料的永磁性能與其他材料相比明顯高出許多,而稀土永磁材料中又以Nd-Fe-B系永磁體為最.Nd-Fe-B永磁材料具有如下特點:(1)磁性能高;(2)價格屬中下水平;(3)力學(xué)性能好;(4)居里點低,溫度穩(wěn)定性較差,化學(xué)穩(wěn)定性也欠佳.第四個特點可以通過調(diào)整化學(xué)成分和采取其他措施來改善.總之,Nd-Fe-B是一種性能優(yōu)異的永磁材料,特別有利于儀器儀表的小型化、輕量化和薄型化.20年來，人們對Nd-Fe-B永磁材料的基礎(chǔ)研究、產(chǎn)品開發(fā)都取得了很大的進展.我國稀土資源十分豐富,稀土儲量占世界儲量的80%,大力開發(fā)應(yīng)用Nd-Fe-B永磁材料具有廣闊的前景.6.5.2鈷基稀土永磁材料鈷基稀土永磁材料包括Sm-Co系、Pr-Co系和Ce-Co系等幾種永磁系列.不同的稀土元素構(gòu)成的鈷基化合物永磁材料具有不同的磁性能.其中以Sm-Co系稀土永磁材料最具有代表意義,它是永磁材料發(fā)展史上的里程碑.下圖為Sm-Co二元合金相圖.從相圖中可以看出,Sm-Co可形成一系列金屬間化合物.在這一系列稀土鈷金屬間化合物中，以和的飽和磁化強度和居里溫度為最高.下面分別介紹作為第一代稀土永磁材料的和第二代稀土永磁材料的常用釹鐵硼參數(shù)表導(dǎo)磁柱導(dǎo)磁柱又稱為T鐵，軛鐵，約克(YOKE)，其作用是將磁體的一個磁極導(dǎo)向磁隙的一端.它通常由軟鐵或低碳鋼做成，較高級小型揚聲器也有用鐵鎳合金做T鐵.T鐵因外形如倒T字形狀，故稱為T鐵.相當(dāng)一部分T鐵是由一個金屬柱與一塊金屬盤鉚合而成，而較好的導(dǎo)磁體是由一塊金屬沖壓而成，稱為一體性導(dǎo)磁柱.一體性導(dǎo)磁柱其磁阻要小于鉚合型，但成本較高，因而用在要求較高的場合.導(dǎo)磁柱要將磁能最大限度地運送到磁隙上，因而設(shè)計時應(yīng)設(shè)法使其工作在磁導(dǎo)率最大的區(qū)域.大功率揚聲器為了減小磁阻，將導(dǎo)磁柱的底平面做成凸出形，為了散熱，將柱體做成中空形，中空形T鐵還有個好處，就是可以削弱定心支片（彈波）后的空氣對振動系統(tǒng)的影響.導(dǎo)磁板導(dǎo)磁板又稱華司，極片（PLATE),其作用是將磁體的另一極引向磁隙另一端.與導(dǎo)磁柱一樣，它也是由軟鐵或低碳鋼做成.導(dǎo)磁板的厚度越厚，磁隙中可得到的均勻磁場就越寬，但會削弱磁隙中的磁感應(yīng)強度.導(dǎo)磁板的內(nèi)徑越大，可容納的音圈直徑越大，但同樣也會削弱磁隙中磁感應(yīng)強度，所以導(dǎo)磁板的選擇應(yīng)根據(jù)輸出功率，失真及成本進行權(quán)衡.軟磁材料軟磁材料是指那些具有較高的磁導(dǎo)率，很小的矯頑力，近于零的剩磁和較高的飽和磁感應(yīng)強度的鐵磁物質(zhì).因而它很容易充磁，也很容易退磁，對磁場的抗拒能力很弱，所以叫做軟磁材料.它的磁滯曲線很窄，在存在外磁場時，有盡可能大的磁感應(yīng)強度B和磁化強度M，除去外磁場時，磁感應(yīng)強度B和磁化強度M應(yīng)盡可能完全消失

磁路的設(shè)計離不開軟磁材料，軟磁材料的作用通常是為磁力線提供最便捷的通路，在特定的地方形成強大的磁場.如電動式揚聲器中的T鐵與華司，將磁鐵兩極的磁場集中到音圈周圍的磁隙.現(xiàn)在揚聲器上使用的軟磁材料大多為低碳鋼，工業(yè)純鐵和坡莫合金.坡莫合金指的是鐵鎳合金.合金中的含鎳量變化范圍大，在35%﹀90%之間不等.它最大的特點是具有很高的弱磁場磁導(dǎo)率，其飽和磁感應(yīng)強度一般在0.6T﹀1.0T之間.

最簡單的坡莫合金由鐵鎳兩種元素組合，通過適當(dāng)?shù)能堉坪蜔崽幚矶?，它們具有很高的?dǎo)磁率，同時也可以通過合理搭配鐵和鎳的含量，獲得比較高的飽和磁感應(yīng)強度.但這種坡莫合金的電阻率低，力學(xué)性能不好，所以實際應(yīng)用并不很多.

幾種主要的軟磁材料目前大量應(yīng)用的坡莫合金是在鐵鎳的基礎(chǔ)上添加一些其他元素，如鉬，銅等.添加這些元素的目的，一是增加材料的電阻率，如同硅鋼片一樣，減少做成鐵芯后的渦流損失.二是添加的元素能提高材料的硬度.這種材料的主要特點是弱磁場下，有很高的磁導(dǎo)率和較小的矯頑力.我國的坡莫合金牌號是“1JXX”,其中“1”表示軟磁，“J”表示精密合金，后面的數(shù)字為序號，通常表示合金中的含鎳量.坡莫合金的生產(chǎn)過程尤其是熱處理過程比較復(fù)雜.如板材軋制的工藝，退火溫度，時間，退火后的冷卻快慢等都對材料最終的磁性能有很大影響.適當(dāng)?shù)臒崽幚?，可以大幅度提高磁?dǎo)率.在電磁式微型耳機為提高靈敏度，常采用經(jīng)熱處理的鐵鎳合金.工業(yè)純鐵是指含炭量小于0.04%的鐵.這種材料具有高的飽和磁感應(yīng)強度，小的矯頑力，價格較低，冶煉方便，加工性能好.是制造繼電器，電磁鐵，軛鐵，磁屏蔽的好材料.磁路形狀

根據(jù)磁體在磁路中的位置,磁路的形狀可分為外磁式和內(nèi)磁式。內(nèi)磁式如圖2-1（a）所示，磁體置于中心，周圍內(nèi)導(dǎo)磁軛環(huán)繞。這種結(jié)構(gòu)漏磁小。通常采用鋁鎳鈷磁體或釹鐵硼磁體。外磁式磁路如圖2-1（b）所示，磁體位于磁路處，通常采用鐵氧體。這仲結(jié)構(gòu)簡單方便，但是漏磁較多。圖2-2所示是漏磁的分布圖。圖2-1(a)圖2-1(b)圖2-２漏磁分布圖揚聲器之磁迴路系統(tǒng)3、磁通密度

磁路設(shè)計除了滿足結(jié)構(gòu)方面的要求，還希望得到更大的磁通密度以及盡可能小的失真。磁通密度是單位面積的磁通量，要加大磁通密度思路很明確，減小磁阻，選擇良好的磁性材料，減小磁條隙處面積。例如在磁隙處選用磁導(dǎo)率高的坡莫合金（價格昂貴），如圖3-1所示。另一種增加磁通的辦法是加寬磁通的通路。我們看到有的導(dǎo)磁板柱后有一個錐形部分如圖3-2所示（也正好是加工的需要。）對于高頻揚聲器，音圈振幅是較低的。這時可以將磁隙處導(dǎo)磁板減速薄，提高單位面積磁通，如圖3-3所示。3-1磁隙處3-2加有錐形部分的導(dǎo)磁板3-3磁隙處導(dǎo)磁板減薄示意圖

磁系統(tǒng)對揚聲器性能的影響磁隙磁感應(yīng)強度對輸出功率及靈敏度的影響揚聲器音圈在磁隙中所受到的磁場力F與磁場中的磁感應(yīng)強度B成正比，磁感應(yīng)強度大，當(dāng)通過同樣的的音頻電流時，音圈所受到的作用國就大，在輻射阻抗不變，振動系統(tǒng)的質(zhì)量不變的情況下，振動板單位時間的行程就大，振動板推動的空氣量就多，聲壓級就高，因而輸出功率也大.同理，如果要體質(zhì)一定的聲壓，音圈只要產(chǎn)生固定的推力，在提高磁隙磁感應(yīng)強度時，流經(jīng)音圈的音頻電流就可以減小，也就是說揚聲器的靈敏度提高了，所以磁隙的磁感應(yīng)強度和揚聲器的輸出功率與靈敏度均成正比關(guān)系.磁隙中磁力線分布對非線性失真的影響下圖是T鐵與華司導(dǎo)入的磁場，由于導(dǎo)磁柱與導(dǎo)磁片的結(jié)構(gòu)不一樣，，它們之間所形成的磁力線密度如虛張所示，并不均勻.這意味著音圈在磁隙的不同位置上切割磁力線，所受到的力會不一樣，從而導(dǎo)致振動板受力不均，振動不一而產(chǎn)生失真.且由于導(dǎo)磁柱是鐵磁性物質(zhì)，原來是空心線圈的音圈，現(xiàn)在套在鐵柱上，相當(dāng)于插入了磁介質(zhì)，增加了電感量.當(dāng)音圈受磁場力的作用產(chǎn)生振動，導(dǎo)磁柱與音圈的相對位置不斷變化，時深時淺，從而導(dǎo)致音圈的電感量成為一個變量，其感抗不完全取決于音頻電流的頻率，還取決于即時音圈與導(dǎo)磁柱的相對位置，因此而產(chǎn)生更大的失真.導(dǎo)磁片導(dǎo)磁柱如何設(shè)計低失真的磁路

由于磁體非線性引起的失真。這種失真在兩種情況下產(chǎn)生，一是在低頻大振幅，音圈對磁隙相對位置變化較大，使磁性材料平均磁導(dǎo)變化，影響音圈電感，使電流產(chǎn)生失真。

二是由于構(gòu)成該磁路的磁性材料本身磁導(dǎo)率引起的失真，磁體本身具有磁滯回線的磁化結(jié)構(gòu)，如圖4-1所示。對于揚聲器來說，永磁體形式成一個較大的類似偏壓的直流磁場，而音頻電流引起的磁場變化是相當(dāng)小的，這種交流磁場變化會形成一個小的磁滯回線，結(jié)果是使音頻電流失真。音頻電流的失真會由于磁通通過的地方的不同而不同，如圖4-2所示。在音圈周圍的導(dǎo)磁柱及導(dǎo)磁板附近ΦA(chǔ)以三次諧波失真為主，而通過磁體的磁通ΦB一般以二次諧波失真為主。為了減少這類失真，可以采用線性良好的磁性材料，即磁滯性能較小的材料，例如硅鋼板，如圖4-3（a）所示。還可以采用銅制或鋁制短路環(huán)，如圖4-3（b）所示，短路環(huán)套在導(dǎo)磁柱頂部，還可以套在導(dǎo)磁柱根部或磁體內(nèi)環(huán)。短路環(huán)起到音圈次級線圈作用。由于短路的作用使音圈的電感接近于零。短路環(huán)使磁性材料非線性的電感量變化減小，也使失真減小。導(dǎo)磁柱短路環(huán)主要對三次失真減小有效。磁體內(nèi)徑短路環(huán)主要對二次諧波失真減小有效。還有另一種辦法，如圖4-3（c）所示，是把磁隙附近的導(dǎo)磁柱去掉一塊，使之飽和，也對減小三諧波失真有效。當(dāng)然，除了這三種方法外，還可以將T鐵中柱的柱頂做得比柱體寬，做成“工”字形，或者將T鐵中柱做得比華司片的上平面高圖4-1磁體的磁化結(jié)構(gòu)圖圖4-2音圈產(chǎn)生的磁通ΦA(chǔ)—大多產(chǎn)生三次失真ΦB—大多產(chǎn)生二次失真4-3減低電流失真的三種方法（a）采用線性良好的材料（硅鋼板）；（b）采用短路環(huán)（銅縫隙等）；（C）飽和磁通

對于磁通分布不均勻引起的失真。解決由于磁通分布不均勻引起的失真，一是讓音圈工作在磁通分布均勻的區(qū)域；二是營造盡可能大的磁通均勻分布區(qū)域。按第一種思路的辦法是采用短音圈方式，把音圈振動范圍局限在磁場均勻范圍，如圖4-94（a）所示。這種辦法要求有較大的磁路，不僅成本高也不容易做到。另一種是長音圈方式，如圖4-94（b）所示。由于音圈高度大于導(dǎo)磁極板厚度，所以磁隙內(nèi)的磁通與音圈在振動范圍內(nèi)經(jīng)常有100%的耦合。這種方法的缺點是效率降低，而且利用了一部分不均勻區(qū)域的磁通。要營造、設(shè)計更大區(qū)域的磁通分布均勻范圍，主要是使磁通分布對稱。JBL公司首先推出的T型對稱磁路很好地解決了這一問題，如圖4-95所示。但是這種方法相對結(jié)構(gòu)復(fù)雜。后來許多揚聲器廠都發(fā)現(xiàn)，只要將導(dǎo)磁柱高于導(dǎo)磁板，就可以得到對稱磁場，如圖4-6所示，是一個相對方便的方法。漏磁問題我們知道揚聲器周圍有一個雜散磁場,一般稱之為漏磁.它會影響揚聲器以外的電器,如使彩色電視機圖像變化,還會影響電子計算機、磁帶等，要消除這一影響，就要求對磁路實行磁屏蔽。方法之一是使鐵盆架成為一個蔽屏罩，這一個簡便的方法，如圖4-97所示。另一種辦法是采用雙磁路，結(jié)構(gòu)如圖4-98所示。這種雙磁路磁體的一個主要特點是上下兩塊磁體極性相反，這可以分別定向充磁。起到一箭雙雕的作用，既防止了漏磁，又增強了磁通密度。

磁屏蔽所謂磁屏蔽是指磁導(dǎo)率很大的軟磁材料做的民殼能夠隔離外界磁場。如圖2—40所示。外殼與空腔中的空氣可以看成是并聯(lián)磁路，由于外罩的磁阻比空腔的磁阻小得多，所以外界磁