第一章磁学基础知识
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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。
磁学的基础知识与应用磁学是研究磁场与磁性物质相互作用的科学,对于我们的生活和工作有着广泛的应用。
本文将介绍磁学的基础知识和一些常见的应用领域。
一、磁场的基本特性磁场是指周围有磁性物质时产生的一种特殊物理场。
它的主要特性有以下几个方面:1. 磁场线:磁场通过磁感线来表示,磁感线由北极指向南极,呈现出一定的形状。
在磁场比较强的地方,磁感线比较密集,而在磁场较弱的地方,磁感线则相对稀疏。
2. 磁力线:磁感线上的每一点都表示了该点上的磁力的大小和方向。
磁力线越密集,说明磁力越大。
磁感线的方向表示了磁力的方向,磁力线之间不能相交。
3. 磁极:磁场是由磁极产生的,磁极又分为南极和北极。
同性相斥,异性相吸。
磁极具有吸引磁性物质、指向南北方向等特点。
二、磁性物质和磁性现象磁性物质是指具有磁性的物质,根据其性质可以分为铁、镍、钴等常见的铁磁性物质,以及由铁磁性物质施加外部磁场后才表现出磁性的顺磁性物质和抗磁性物质。
在磁性物质中,最典型的是铁磁性物质。
当外部施加磁场时,铁磁性物质内部的微小磁偶极子将会被磁场所排列,导致整个物质获得磁性。
而顺磁性物质会受到磁场的作用,但磁化强度相对较弱;抗磁性物质受到磁场的作用时,磁极短暂发生变化。
三、磁学的应用领域磁学在科技和生活中都有重要的应用,下面我们将介绍一些常见的应用领域:1. 电机与发电机:电动机与发电机是利用磁力与电流的相互作用实现能量转化的设备。
电动机将电能转化为机械能,实现物体的运动;发电机则将机械能转化为电能,供电使用。
2. 磁存储:磁学在计算机和存储器领域有着重要的应用。
硬盘存储使用的就是磁性材料,通过改变磁场中的磁位,实现信息的存储和读取。
3. 医学成像:核磁共振成像(MRI)是一种医学成像技术,通过调整磁场和放射频波的作用,获取人体内部器官的影像。
这种方法能够在不使用X射线这样的有害辐射的情况下获得高质量的影像,并在临床上广泛应用。
4. 磁悬浮列车:磁悬浮列车利用超导磁体产生强大的磁场,通过磁力与磁铁相互作用,使列车悬浮起来并运行在导向轨道上,实现高速运输。
磁学基础知识一、磁性材料1.磁性:物体吸引铁、镍、钴等物质的性质。
2.磁体:具有磁性的物体。
3.磁极:磁体上磁性最强的部分,分为南极和北极。
4.磁性材料:具有磁性的物质,如铁、镍、钴及其合金。
5.硬磁材料:一经磁化,磁性不易消失的材料,如铁磁性材料。
6.软磁材料:磁化后,磁性容易消失的材料,如软铁、硅钢等。
7.磁场:磁体周围存在的一种特殊的物质,它影响着磁体和铁磁性物质。
8.磁场线:用来描述磁场分布的假想线条,从磁南极指向磁北极。
9.磁感线:用来表示磁场强度和方向的线条,从磁南极出发,回到磁北极。
10.磁通量:磁场穿过某一面积的总量,用Φ表示,单位为韦伯(Wb)。
11.磁通密度:单位面积上磁通量的大小,用B表示,单位为特斯拉(T)。
三、磁场强度1.磁场强度:磁场对单位长度导线所产生的力,用H表示,单位为安培/米(A/m)。
2.磁感应强度:磁场对放入其中的导线所产生的磁力,用B表示,单位为特斯拉(T)。
3.磁化强度:磁性材料内部磁畴的磁化程度,用M表示,单位为安培/米(A/m)。
4.磁化:磁性材料在外磁场作用下,内部磁畴的排列发生变化,产生磁性的过程。
5.顺磁性:磁化后,磁畴的排列与外磁场方向相同的现象。
6.抗磁性:磁化后,磁畴的排列与外磁场方向相反的现象。
7.铁磁性:磁化后,磁畴的排列在外磁场作用下,相互一致的现象。
8.磁路:磁场从磁体出发,经过空气或其他磁性材料,到达另一磁体的路径。
9.磁阻:磁场在传播过程中遇到的阻力,类似于电学中的电阻。
10.磁导率:材料对磁场的导磁能力,用μ表示,单位为亨利/米(H/m)。
11.磁芯:具有高磁导率的材料,用于集中和引导磁场。
六、磁现象的应用1.电动机:利用电流在磁场中受力的原理,将电能转化为机械能。
2.发电机:利用磁场的变化在导体中产生电流的原理,将机械能转化为电能。
3.变压器:利用电磁感应原理,改变交流电压。
4.磁记录:利用磁性材料记录和存储信息,如硬盘、磁带等。
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。
磁学基础知识磁学是物理学的一个分支,主要研究的是磁场与物质的作用。
以下我们将对磁学的基础知识进行深入的探讨。
一、磁性磁性是一种来自物质的物理性质,这种性质可以引起力、矩和势能的改变,甚至于会引发磁矩的排列和运动。
其主要的特征是磁场的产生和感应。
除了铁、钴和镍等少数元素外,很多物质在磁场中也会呈现出磁性。
二、磁场与磁力磁场是环绕磁体的空间,在这个空间内,放入磁性物质就会受到磁力的作用。
磁场强度通常用磁场线的密集程度来表示。
而磁力则是磁场对磁性物质产生的作用力,它是矢量,即具有大小和方向。
三、磁场的表示磁场一般由磁力线来表示,磁力线是一个虚拟的概念,它是为了更便于我们理解和描述磁场的特性而引入的。
磁力线沿着磁场力的方向带有箭头,磁力线相互平行且不相交,从南极出来,回到北极。
四、磁化强度磁化强度是物质在磁场中磁化程度的衡量,其定义为单位体积内电子的总磁矩。
它可以表征物质的磁性强度,是研究磁性物质的重要参量。
五、磁感应强度磁感应强度是电荷在磁场中运动时所受到的力的大小与电荷运动的速率及角度之乘积之比。
磁感应强度的方向总是垂直于磁场和电荷运动的方向,并指向磁场线闭合的方向。
六、电磁感应电磁感应是磁场对电流的产生、变化和消失产生的现象。
当磁场发生变化时,它会在周围的导体中产生电流,这个电流就是电磁感应电流。
电磁感应的发现使人们认识到电流和磁场之间的关系,为电动机、发电机等电磁设备的发明打下了基础。
七、磁性材料磁性材料主要包括铁磁材料、反铁磁材料和顺磁材料。
铁磁材料例如钢和硬磁铁,其磁性非常强。
反铁磁材料如锰氧化铁,其磁化强度对应的磁场强度为零。
顺磁材料如铝和金属氧化物,其磁性较弱。
总结,磁学是一个深奥而丰富的学科。
对于磁学基础知识的掌握,对于我们理解和利用磁力,进行科学探索以及技术应用具有非常重要的意义。
第一章磁性物理学(Lisa Tauxe著,刘青松译)建议补充读物关于基础知识,可以参考Butler (1992),1-4页;以及大学物理教科书中关于磁学基础的有关章节。
更多信息可参看:Jiles (1992) 和Cullity (1972) 的第一章。
本章中,我们将了解磁学的基本物理基础,我们主要使用基于“米-千克-秒”制的国际单位(SI)系统。
在磁学中,还有另外一些单位系统也是很重要的,其中,最常用的基于cgs系统的电磁单位系统页也将在本章后面介绍。
1.1 什么是磁场?和重力场一样,磁场既看不见也摸不着。
对于地球重力场来说,我们可以通过引力直接感知其存在。
而对于磁场,只有它作用于一些磁性物体时(例如某些被磁化的金属,天然磁石,或者通电的线圈),我们才能确定其存在。
例如,如果我们把一个磁化的针头放在漂于水面的软木塞上,它会缓慢地指向其周围的磁场方向。
再比如,通电的线圈会产生磁场,从而引起其附近的磁针转动。
磁场的概念正是根据这些现象建立起来的。
电流能够产生磁场,因此我们可以借助于电场来定义由其产生的磁场。
图1.1a展示了当导线通以电流i时,其四周铁屑分布的情形。
根据右手法则,右手的大拇指指向电流方向(即正方向,与电子流动方向相反),其它成环状的四指则指示了相应的磁场方向(图1.1b)。
磁场H同时垂直于电流方向和径向单位矢量r(图1.1b),其强度与电流强度i成正比。
如图1.1所示,磁场强度H可以由安培定律给出:因此,磁场强度H的单位为Am-1。
安培定律的最普遍形式服从麦克斯韦电磁方程。
在稳定电场情况下,∇⨯H = J f, 其中J f 是电流密度。
也就是说,磁场的旋度等效于电流场的密度。
1.2 磁矩我们已知电流在其四周产生环绕的磁场。
如果把通电导线圈成一个面积为πr2的圆环(图1.2a),其周围的铁屑则展示了其产生的磁场的形态。
这个磁场等效于一个磁矩为m的磁铁产生的磁场(图1.2b)。
由电流i产生的磁场,其强度和圆环的面积相关(圆环越大,磁矩就越大),即m = iπr2。