我們先介紹第一部分的內容是磁的基礎理論和磁原件，第一小節，磁場的發現和產生。 

通過學習我們要弄清下面4個問題

第一個問題：有哪些磁的基本理論？

第二個問題：有哪些磁方面研究的科學家？

第三個問題：磁元件生產的復雜性原因是什么？

第四個問題：磁材料的參數有哪些？受哪些因素的影響？

 今天我們介紹磁場的發現和產生，在自然界總存在一些物質，像鐵、鎳、鈷和鉬，那么通過一些處理以后都會使它具有磁性。我們把使自然界的一些物質具有磁性的過程稱為磁化。圖示是鐵礦石。

 這幾張圖片是自然界存在的鎳礦石、鈷礦石和鉬礦石，他們都是稀有金屬，特別像鎳礦石，在航空航天軍事領域應用十分廣泛，比如它可以用來制造發電機、電動機，也可以用來做蓄電池，也是開關電源磁性元件當中不可或缺的材料。

大家都熟悉永久磁體，他有兩個級，一個稱為n級或者叫北極，一個稱為s級或者叫南極。它的名稱的來源是來源于地球磁場，地球磁場有北磁極和南磁極。那么什么是磁極呢？是磁體中受引力或排斥力最大的區域，稱為磁體的極簡稱磁極。所以磁性的直觀表現為磁體間的吸引和排斥。

前面我們介紹了磁性的直觀表現為磁體間的吸引和排斥，那么它具有力的特征，磁場具有的本性是什么呢？磁場具有的本性是磁場對載流導體或運動電荷表現作用力。例如載流導體在磁場中運動需要有作用力，要做功。

我們知道磁場對載流導體或運動電荷表現出作用力，那么最初是怎樣發現的呢？我們把小磁針放在永久磁鐵附近，在磁力的作用下會有所表現。我們發現小磁針按照一定的規律，在永久磁帖周圍分布如下圖所示。

為了描述這樣的永久磁鐵周圍的磁場，我們用磁力線、磁感應線或磁通線來表示磁場。但是需要注意的是并不真正存在這些線條，也沒有物理量在這些線條上流動，這是為了表達而已。它不像電路中的地流、電荷確實存在的。

我們知道磁場對運動電荷表現出作用力，因此需要弄清楚幾個微觀的概念。

第一個，分子電流：電子繞原子核旋轉所形成的電流稱為分子電流。

第二個，磁疇、磁偶極子：電子運動形成一個個小的磁體，這些小磁體在晶格中排列在一個方向，形成一個個微小的磁區域，我們把這個磁區域稱為磁疇或磁偶極子。

有了磁疇、磁偶極子的概念，我們知道磁疇和磁偶極子是一個個微小的磁區域。下面我們來介紹磁疇分子磁化的過程。在沒有外磁場的作用下，每個磁疇分子雖然具有磁性，但是由于各項異性雜亂無章，對外表現不出磁性了。如果這時加了外磁場，在外磁場的作用下，各個磁疇分子會順著外磁場方向排列，整齊的排列，對外顯示出磁性了。那么下面兩個圖是他們的對比。

前面我們介紹了磁疇分子的磁化，我們磁場是從哪里來的呢？下面我們來介紹電流與磁場的關系。

如果將載流導體或運動電荷搬到磁場中，導體將受到作用力，克服作用力移動就需要做功，而做功需要能量，能量變化需要場地和時間。所以在理解磁現象的時候，千萬別忘記這三個要素，以及能量、時間和場地，載流導體周圍有磁場，說明下列問題，電流產生磁場和電流被磁場包圍。

載流導體周圍有磁場，那么如何來判斷電流和磁場的關系呢？可以用安培定則和右手定則來判斷電流和磁場的方向。如圖是單根載流導體產生的磁場，伸出你的右手，大拇指是導線中電流的方向，四指握緊導線，那四指的循行方向就是磁場的方向。如果把多則導線繞在一起，形成螺旋管，那么也是用右手定則來判斷，其中四指方向是電流的形方向，大拇指方向是磁場的方向，所以螺線管的話磁場磁力線總是從n極出發，封閉的s就截止。所以我們可以看出來電流是產生磁場，而電流總是被磁場包圍。

我們知道電流會產生磁場，那么在開關電源中才有兩根傳輸電能的導線，如下圖所示，其中一根是正線，假設電流是流出紙面，另一個是負線，電流是流入紙面。那么在每根導線的周圍，都有他自己的磁場包圍著，導線的中間磁場是最強，導線的外側磁場是最弱，圖中的虛線是等磁位線。

前面我們介紹了兩根導線同一相反方向電流產生的磁場。下面我們來介紹空心線圈產生的磁場，什么是空心線圈？也就是說線圈沒有加上鐵芯的線圈，如下圖所示。那么單個線圈導線的磁場在線圈內疊，加產生了高度集中和磁力線流暢的磁場。那么也就是說從磁場的分布來講，在線圈的內部磁場的分布密，外部磁場的分布要稀疏，而從能量的角度來講，在線圈的內部能量密度大，而線圈的外部能量密度小，但是從能量儲存的量來講，外部儲存的能量更大，因為在外部有更大的空間。

前面我們介紹了統一向反方向電流導線的磁場，后面又介紹了螺旋管管內和管外面的磁場分布情況。下面我們看一下兩根導線如果相同方向的電流，如果相隔比較遠的話，那么他們的磁場各自圍著自己的導線中的電流包圍著，當兩個導線靠得很近，擱挨在一起的時候，那么他們圍繞著這兩根導線包圍著。

那當線圈中通入直流和交流的時候，那么它的磁場又有什么變化呢？下面以空心螺旋管為例說明，如圖所示，是直流勵磁的空心線圈，那么可以用右手定則可以判斷一下它的n極和s極。那么從磁化特性曲線可以看到，她工作在第一象限是對空氣的磁化是不會飽和的。如果同一交流電，那么他的磁極在不停的變化當中，他隨著交流電的改變，他在改變，那么他在磁化特性曲線上工作在一三象限。

下面我們來介紹空心線圈和帶有磁性線圈的比較。我們先看左邊這張圖，是一個空心的螺線管不帶有磁芯，繞了n條線圈，那么通過交流電流以后，我們可以看到的磁通，它的磁力線分布是按鏡像向外，按圓心均勻分布的。實際上這個空心線圈磁化的是空氣，那么它的bh曲線是以空氣磁導力為斜率的直線，有關bh曲線我們后面再介紹。

那么我們再看右邊的這張圖，是一個磁芯上面繞了n條線圈，同一電流I，在這樣的情況下，他們的磁化過程發生了根本性的改變，他以μ值為斜率的磁導率增長的一根直線。那么和空氣比的話，他的磁導率要遠遠大于空氣的磁導率，也就是這兩根直線，一根非常陡，斜率非常大，另一個很平坦，斜率非常小。所以帶了磁芯以后，實際上磁化的過程從x軸也就是橫軸來看的話，它的h小多了，同樣帶著磁性h小不帶磁性的h大。