磁学基础与磁性材料+严密第一章、三章以及第七章答案

磁性材料的分类第一章磁学基础知识答案：1、磁矩2、磁化强度3、磁场强度H4、磁感应强度 B磁感应感度，用B表示，又称为磁通密度，用来描述空间中的磁场的物理量。

其定义公式为中磁场的强弱使用磁感强度（也叫磁感应强度）来表示，磁感强度大表示磁感强；磁感强度小，表示磁感弱。

5、磁化曲线6、磁滞回线（）（6 磁滞回线 (hysteresis loop)：在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期性变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线。

）7、磁化率磁化率，表征磁介质属性的物理量。

常用符号x表示，等于磁化强度M与磁场强度H之比。

对于各向同性磁介质，x是标量；对于各向异性磁介质，磁化率是一个二阶张量。

8、磁导率磁导率（permeability）：又称导磁系数，是衡量物质的导磁性能的一个物理量，可通过测取同一点的B、H值确定。

二矫顽力----内禀矫顽力和磁感矫顽力的区别与联系矫顽力分为磁感矫顽力（Hcb）和内禀矫顽力（Hcj）。

磁体在反向充磁时，使磁感应强度B降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力。

但此时磁体的磁化强度并不为零，只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消。

（对外磁感应强度表现为零）此时若撤消外磁场，磁体仍具有一定的磁性能。

使磁体的磁化强度M降为零所需施加的反向磁场强度，我们称之为内禀矫顽力。

内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量，是表示材料中的磁化强度M退到零的矫顽力。

在磁体使用中，磁体矫顽力越高，温度稳定性越好。

(2)退磁场是怎样产生的？能克服吗？对于实测的材料磁化特性曲线如何进行退磁校正？产生：能否克服：因为退磁场只与材料的尺寸有关，短而粗的样品，退磁场就很大，因此可以将样品做成长而细的形状，退磁场就将会减小。

然而实际工作中，材料的尺寸收到限制，因此不可避免的受到退磁场的影响。

校正：由于受到退磁场的影响，作用在材料中的有效磁场Heff比外加磁场Hex要小。

磁性材料的分类^《}第一章》第二章磁学基础知识答案：1、磁矩2、磁化强度3、·4、磁场强度 H5、磁感应强度 B磁感应感度，用B表示，又称为磁通密度，用来描述空间中的磁场的物理量。

其定义公式为（百度百科）磁感应强度（magnetic flux density），描述磁场强弱和方向的基本物理量。

是矢量，常用符号B表示。

磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。

在物理学中磁场的强弱使用磁感强度（也叫磁感应强度）来表示，磁感强度大表示磁感强；磁感强度小，表示磁感弱。

6、磁化曲线磁化曲线是表示物质中的磁场强度H与所感应的磁感应强度B或磁化强度M之间的关系7、磁滞回线—（）（6 磁滞回线 (hysteresis loop)：在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期性变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线。

）8、磁化率磁化率，表征磁介质属性的物理量。

常用符号x表示，等于磁化强度M与磁场强度H之比。

对于各向同性磁介质，x是标量；对于各向异性磁介质，磁化率是一个二阶张量。

9、磁导率磁导率（permeability）：又称导磁系数，是衡量物质的导磁性能的一个物理量，可通过测取同一点的B、H值确定。

二'矫顽力----内禀矫顽力和磁感矫顽力的区别与联系矫顽力分为磁感矫顽力（Hcb）和内禀矫顽力（Hcj）。

磁体在反向充磁时，使磁感应强度B降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力。

但此时磁体的磁化强度并不为零，只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消。

（对外磁感应强度表现为零）此时若撤消外磁场，磁体仍具有一定的磁性能。

使磁体的磁化强度M降为零所需施加的反向磁场强度，我们称之为内禀矫顽力。

内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量，是表示材料中的磁化强度M退到零的矫顽力。

在磁体使用中，磁体矫顽力越高，温度稳定性越好。

(2)退磁场是怎样产生的能克服吗对于实测的材料磁化特性曲线如何进行退磁校正产生：能否克服：因为退磁场只与材料的尺寸有关，短而粗的样品，退磁场就很大，因此可以将样品做成长而细的形状，退磁场就将会减小。

磁学基础与磁性材料1. 引言磁学是研究磁场和磁性材料特性的学科。

磁性材料是一类具有磁性的材料，它们在外加磁场作用下会发生磁化现象，并且具有一系列特殊的磁性特性。

磁学基础是理解和研究磁性材料的基础，本文将介绍磁学基础的一些重要内容，以及常用的磁性材料。

2. 磁学基础2.1 磁场磁场是指存在于一个区域内的磁力场。

磁场由磁针、磁体等产生，其物理量可以用矢量表示。

在磁学中，我们常常用磁感应强度（B）表示磁场的强弱，单位是特斯拉（T）。

2.2 磁矩磁矩是一个物体产生磁场的特性量。

它是由物体内部微观电荷或电流的旋转运动所导致的。

磁矩可以用矢量表示，它的单位是安培·米（A·m^2）。

2.3 铁磁性材料铁磁性材料是一类具有较强磁性的材料。

在外加磁场下，铁磁性材料可以产生自发磁化现象，并且保留很长时间。

常见的铁磁性材料有铁和钙钛矿结构的氧化物等。

2.4 顺磁性材料顺磁性材料是一类具有较弱磁性的材料。

在外加磁场下，顺磁性材料会发生磁化现象，但是磁化程度相对较弱。

常见的顺磁性材料有铁氧体和氯化亚铁等。

2.5 抗磁性材料抗磁性材料是一类对磁场几乎没有响应的材料。

在外加磁场下，抗磁性材料只会发生微弱的磁化现象，并且在去掉磁场后会迅速恢复到无磁化状态。

常见的抗磁性材料有铜和锌等。

3. 磁性材料的应用3.1 磁存储器件磁性材料在磁存储器件中有着重要的应用。

磁存储器件利用磁性材料的特殊磁性特性，实现数据的存储和读取。

常见的磁存储器件有硬盘、软盘和磁带等。

这些设备利用磁性材料在外加磁场下能够保持和改变磁化方向的特性，实现数据的读写。

3.2 磁共振成像磁性材料在医学中有着广泛的应用。

磁共振成像（MRI）是一种利用磁性材料的原理来获取人体器官结构和功能信息的影像技术。

在MRI中，磁性材料被放置在磁场中，通过测量磁场变化来获取图像。

磁性材料在MRI中起到了重要的作用，它们对磁场的响应可以提供丰富的图像信息。

3.3 传感器和执行器磁性材料在传感器和执行器中有着广泛的应用。

第一部分1如何理解磁矩的定义 =iS？（范胜华）磁矩是描述磁性大小的物理量，其定义为回路电流和回路面积的乘积，方向由右手螺旋定则确定。

磁性本质都是由电流引起的，因此磁矩可以描述磁性物体的磁性的大小。

在均匀外磁场中回路线圈受到力矩使磁矩转向外磁场的方向。

在原子中，电子绕原子核转动，这种转动通常与闭合回路比较，在磁性上等效，因此，原子中电子绕轨道运动，同无限小尺寸的闭合回路一样，可以视为磁偶极子。

2物质的抗磁性是如何产生的？为什么说抗磁性是普遍存在的？（范胜华）当外磁场穿过电子轨道时，引起的电磁感应使轨道电子加速。

由楞次定律可以推出电子的这种加速运动所引起的磁通，总是与外磁场相反的，这就是抗磁性产生的机理。

原子的内部总是具有电子的，电子在外磁场作用下会受到洛仑兹力。

因此，在外磁场作用下，所有物质都会毫无例外地表现出抗磁性这一种属性。

3,氧气跟氮气是顺磁性还是抗磁性，为什么？（孙彬彬）氧气是顺磁性，氮气是抗磁性。

根据分子的电子表示形式，氧气的氧原子周围没有轨道电子，但是氮原子周围有轨道电子。

4.为什么金属铝没有，而金属铁具有铁磁性？（孙彬彬）铁磁性起源于磁场中的电子自旋平行排列，导致自发磁化，在常温下，金属铁中磁矩的热运动不足以与分子场抗衡，所以还是有序的，能够表现出铁磁性，而率恰恰相反，它的磁矩是无序的。

铁的3d层不满，产生强磁矩，而铝成键，没有磁矩。

5请解释超交换作用的原理（比如在MnO中）（陈伟）超交换作用的机理：Mn2+离子的未满电子壳层组态为3d5,5个自旋彼此平行取向：O2-离子的电子结构为（1s）2(2s)2(2p)6,其自旋角动量和轨道角动量都是彼此抵消的，无净自旋磁矩。

O2-离子2p轨道向近邻的Mn2+离子M1和M2伸展，这样2p轨道电子云与Mn2+离子电子云交叠，2p轨道电子有可能迁移到Mn2+离子中。

假设，一个2p电子转移到M1离子的3d轨道。

在此情况下，该电子必须使他的自旋与Mn2+的总自旋反平行，因为Mn2+已经有5个电子，按照洪特规则，其空轨道只能接受一个与5个电子自旋烦平行的电子。

第7章 磁学性能 习题解答一、名词解释：磁场强度 答：磁场强度是线圈安匝数的一个表征量，反映磁场源的强弱。

磁感应强度 答：磁感应强度（magnetic flux density ），描述磁场强弱和方向的基本物理量。

是矢量，常用符号B 表示。

磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。

磁导率 答：B =Hμ，单位强度的外磁场下材料内部的磁通量密度。

磁化率 答：物质本身的磁化特性，即材料在磁场中被磁化的难易程度。

磁矩 答：磁矩是表征材料磁性大小的物理量。

其值为，m I S =⨯自旋磁矩 答：电子自旋产生的磁矩。

轨道磁矩 答：电子沿一定轨道运动产生的磁矩。

抗磁性 答： 抗磁性是一些物质的原子中电子磁矩互相抵消，合磁矩为零。

但是当受到外加磁场作用时，电子轨道运动会发生变化，而且在与外加磁场的相反方向产生很小的合磁矩。

这样表示物质磁性的磁化率便成为很小的负数(量)。

顺磁性 答：（paramagnetism ）在磁场作用下，物质中相邻原子或离子的热无序磁矩在一定程度上与磁场强度方向一致的定向排列的现象。

反铁磁性铁磁性答：具有自发磁化，且这些自发磁化会随着外磁场的改变而改变方向。

亚铁磁性答：在无外加磁场的情况下，磁畴内由于相邻原子间电子的交换作用或其他相互作用。

使它们的磁矩在克服热运动的影响后，处于部分抵消的有序排列状态，以致还有一个合磁矩的现象。

磁畴 答：在磁性物质内，其自发磁化强度的大小和方向基本上一致的区域。

铁磁体 答：铁磁体指特指一种自发磁化方式，即晶胞里面的每一个磁子的方向都是相同的，都对磁性起增强作用。

如铁、钴、镍等。

铁氧体 答：铁氧体是一种具有铁磁性的金属氧化物。

由以三价铁离子作为主要正离子成分的若干种氧化物组成，并呈现亚铁磁性或反铁磁性的材料。

二、简答题1．何为磁化强度、磁感应强度？磁化强度与磁感应强度间存在何种关系?答：磁化强度，即单位体积的磁矩。

公式为，公式为，M = ∑m /V 。

磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。

第1章 矢量分析1.1 / 1.1-1 矢径z z y y x xr ˆˆˆ++=与各坐标轴正向的夹角分别为α,β,γ。

请用坐标(x,y,z )来表示α,β,γ ,并证明1cos cos cos 222=++γβα[解] γβαcos ˆcos ˆcos ˆˆˆˆˆ222z y xzy x z z y y x xr r r++=++++== 222222222c o s ,c o s ,c o s zy x z zy x y zy x x ++=++=++=∴γβα1cos cos cos 222=++γβα, 得证.1.2 / 1.1-2设xy 平面上二矢径a r 、b r 与x 轴的夹角分别为α、β，请利用b a r r ⋅证明βαβαβαs i n s i n c o s c o s )c o s (+=-。

[解] 设 ααs i n ˆc o s ˆa a a r y r xr += ββsin ˆcos ˆb b b r y r xr += 则 βαβαs i n s i n c o s c o s b a b a b a r r r r r r +=⋅ 因 a r 、b r 夹角为βα-,如图所示,有 )cos(βα-=⋅b a b a r r r r比较上二式得 βαβαβαs i n s i n c o s c o s )c o s (+=-, 得证.1.3 / 1.1-3 z y xA ˆ9ˆˆ--=，3ˆ4ˆ2ˆz y xB +-=，求：(a)B A -; (b) B A ⋅; (c) B A ⨯ [解] (a) B A -=4ˆ5ˆˆ)31(ˆ)49(ˆ)21(ˆz y x z y x---=+---- (b) B A ⋅=3533623ˆˆ4ˆ9ˆ2ˆˆ=-+=⋅-⋅+⋅z z y y x x(c) 342191ˆˆˆ---=⨯z y xB A14ˆ5ˆ31ˆ)184(ˆ)32(ˆ)427(ˆz y x z y x+--=+-+--+--= 1.4 / 1.1-4 用两种方法求1.1-3题矢量A 和B 的夹角α。

第1章 矢量分析1.1 / 1.1-1 矢径z z y y x xr ˆˆˆ++=与各坐标轴正向的夹角分别为α,β,γ。

请用坐标(x,y,z )来表示α,β,γ ,并证明1cos cos cos 222=++γβα[解] γβαcos ˆcos ˆcos ˆˆˆˆˆ222z y xzy x z z y y x xr r r++=++++== 222222222c o s ,c o s ,c o s zy x z zy x y zy x x ++=++=++=∴γβα1cos cos cos 222=++γβα, 得证.1.2 / 1.1-2设xy 平面上二矢径a r 、b r 与x 轴的夹角分别为α、β，请利用b a r r ⋅证明βαβαβαs i n s i n c o s c o s )c o s (+=-。

[解] 设 ααs i n ˆc o s ˆa a a r y r xr += ββsin ˆcos ˆb b b r y r xr += 则 βαβαs i n s i n c o s c o s b a b a b a r r r r r r +=⋅ 因 a r 、b r 夹角为βα-,如图所示,有 )cos(βα-=⋅b a b a r r r r比较上二式得 βαβαβαs i n s i n c o s c o s )c o s (+=-, 得证.1.3 / 1.1-3 z y xA ˆ9ˆˆ--=，3ˆ4ˆ2ˆz y xB +-=，求：(a)B A -; (b) B A ⋅; (c) B A ⨯ [解] (a) B A -=4ˆ5ˆˆ)31(ˆ)49(ˆ)21(ˆz y x z y x---=+---- (b) B A ⋅=3533623ˆˆ4ˆ9ˆ2ˆˆ=-+=⋅-⋅+⋅z z y y x x(c) 342191ˆˆˆ---=⨯z y xB A14ˆ5ˆ31ˆ)184(ˆ)32(ˆ)427(ˆz y x z y x+--=+-+--+--= 1.4 / 1.1-4 用两种方法求1.1-3题矢量A 和B 的夹角α。

第七章 磁介质一、判断题1、顺磁性物质也具有抗磁性。

√2、只有当M=恒量时，介质内部才没有磁化电流。

×3、只要介质是均匀的，在介质中除了有体分布的传导电流的地方，介质内部无体分布的磁化电流。

√4、磁化电流具有闭合性。

√5、H 仅由传导电流决定而与磁化电流无关。

×6、均匀磁化永久磁棒内B H 与方向相反，棒外B H与方向相同。

√ 7、在磁化电流产生的磁场中，H线是有头有尾的曲线。

√8、由磁场的高斯定理⎰=⋅0s d B，可以得出⎰=⋅0s d H 的结论。

×9、一个半径为a 的圆柱形长棒，沿轴的方向均匀磁化，磁化强度为M ，从棒的中间部分切出一厚度为b<<a 的薄片，假定其余部分的磁化不受影响，则在间隙中心点和离间隙足够远的棒内一点的磁场强度相等。

×10、磁感线在两种不同磁介质的分界面上一般都会发生“折射”，设界面两侧介质的相对磁导率分别为21r r μμ和，界面两侧磁感线与界面法线的夹角分别为212121r r tg tg μμ=θθθθ，则有和。

√二、选择题1、在一无限长螺线管中，充满某种各向同性的均匀线性介质，介质的磁化率为m χ设螺线管单位长度上绕有N 匝导线，导线中通以传导电流I ，则螺线管内的磁场为： （A ）NI B 0μ=(B)NI B 021μ=(C)()NI B m χμ+=10(D)()NI B m χ+=1 C2、在均匀介质内部，有传导电流处，一定有磁化电流，二者关系如下：（A ）C r M J J）（1-μ= (B)C r M J J μ=(C)C M J J =(D)r rM J μ-μ=1 A3、图是一根沿轴向均匀磁化的细长永久磁棒，磁化强度为M 图中标出的1点的B 是： （A ）M 0μ (B)0(C)M 021μ(D)M 021μ-A4、图中一根沿轴线均匀磁化的细长永久磁棒，磁化强度为M ，图中标出的1点的H 是： （A ）1/2M （B ）-1/2M （C ）M（D ）0 B 5、图中所示的三条线，分别表示三种不同的磁介质的B —H 关系，下面四种答案正确的是： （A ）Ⅰ抗磁质，Ⅱ顺磁质, Ⅲ铁磁质。