15铁磁物质的磁性能

-1- 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线在各类磁介质中应用最广泛的是铁磁物质。

在20世纪初期铁磁材料主要用在电机制造业和通讯器件中如发电机、变压器和电表磁头而自20世纪50年代以来随着电子计算机和信息科学的发展应用铁磁材料进行信息的存储和纪录例如现以成为家喻户晓的磁带、磁盘不仅可存储数字信息也可以存储随时间变化的信息不仅可用作计算机的存储器而且可用于录音和录像已发展成为引人注目的系列新技术预计新的应用还将不断得到发展。

因此对铁磁材料性能的研究无论在理论上或实用上都有很重要的意义。

磁滞回线和基本磁化曲线反映了铁磁材料磁特性的主要特征。

本实验仪用交流电对铁磁材料样品进行磁化测绘的B-H曲线称为动态磁滞回线。

测量铁磁材料动态磁滞回线的方法很多用示波器测绘动态磁滞回线具有直观、方便、迅速及能在不同磁化状态下交变磁化及脉冲磁化等进行观察和测绘的独特优点。

一、实验目的1认识铁磁物质的磁化规律比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。

2掌握铁磁材料磁滞回线的概念。

3掌握测绘动态磁滞回线的原理和方法。

4测定样品的基本磁化曲线作μH曲线。

5测定样品的HC、Br、Hm和Bm等参数。

6测绘样品的磁滞回线估算其磁滞损耗。

二、实验原理1铁磁材料的磁滞特性铁磁物质是一种性能特异用途广泛的材料。

铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物铁氧体均属铁磁物质。

其特性之一是在外磁场作用下能被强烈磁化故磁导率μB/H很高。

另一特征是磁滞铁磁材料的磁滞现象是反复磁化过程中磁场强度H与磁感应强度B之间关系的特性。

即磁场作用停止后铁磁物质仍保留磁化状态图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁场强度H之间的关系曲线。

将一块未被磁化的铁磁材料放在磁场中进行磁化图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态即BHO当磁场强度H从零开始增加时磁感应强度B随之从零缓慢上升如曲线oa 所示继之B随H迅速增长如曲线ab所示其后B的增长又趋缓慢并当H增至HS时B达到饱和值BS这个过程的oabS曲线称为起始磁化曲线。

初级1 电压、电位及电动势有何异同？答：电压是电场（或电路）中两点之间的电位差。

它是单位正电荷在电场内这两点间移动时所做的功，是表示电场力做功的本领。

电压是由高电位指向低电位，即电位降的方向。

电位是电场力把单位正电荷从电场中某点移到参考点所做的功，功愈多则表明该点的电位愈高。

电位具有相对性。

电动势是表示非电场力（外力）做功的本领，是由低电位指向高电位，即电位升的方向。

电动势仅存在于电源内部，而电压不仅存在于电源两端，还存在于电源外部。

它们的单位是伏特。

2 电源内部电子移动和电源外部（外电路）电子移动是怎么样形成的？答：电源内部电子移动是：外力把单位正电荷由电源的负极经电源内部移动到正极；电源外部电子移动是：当外加电场中导体两端具有电位差时，电子受到电场力的作用而形成有规则的定向移动。

3 在图1-15中，导体各截面上的电流强度与电流密度是否一样?答：各截面上的电流强度一样，但电流密度不一样。

根据公式p=I/S,在电流强度I不变时，横截面积S越大，电流密度p越小。

因此，横截面S1处电流密度最小；横截面S2处电流密度最大。

4 电路主要由哪几部分组成？它们在电路中各起什么作用？答：电路主要由电源、负载和连接导线三部分组成。

电源是电路能量的提供者，它把其他形式的能量转换成电能，负载把电能转换为其他形式的能量；连接导线则把电源和负载连接成闭合回路，组成一个完整的电路，起传输和分配电能的作用。

5 额定电压相同、额定功率不同的两个灯泡能否串联使用？为什么？答：额定电压相同、额定功率不同的两个灯泡不能串联使用。

本剧In=Pn/Un可知，两个灯泡的核定电流不等。

如果串联使用，通过的是相同的电流。

在满足一个灯泡的额定电流正常工作时，另一个灯泡通过的电流就会小于额定电流不能正常发光或大于额定电流而使灯泡易过热损坏。

6 什么叫短路和短路故障？怎样防止短路故障的危害？平时所讲负载增加，通常是指负载电流增加还是负载电压增加？答：短路是指电路中某两点由一阻值可以忽略不计的导体直接通过的工作状态。

《磁性材料》基本要求一、熟练掌握基本概念：(1) 磁矩：磁偶极子等效的平面回路的电流和回路面积的乘积，μm =iS ，方向由右手定则确定，单位Am 2。

(2) 磁化强度（M ）：定义单位体积磁性材料内磁矩的矢量和称为磁化强度，用M 表示，SI 单位为A/m 。

CGS 单位：emu/cm 3。

换算关系：1 ×103 A/m = emu/cm 3。

(3) 磁极化强度 （J m ）： 定义为单位体积内磁偶极矩矢量和。

其单位是：Wb ﹒m -2 (和磁感应强度 B 单位 T 一致)(4) 磁场强度（H ）：单位强度的磁场对应于1Wb 强度的磁极受到1牛顿的力。

SI 单位是A ·m -1。

CGS 单位是奥斯特(Oe)。

换算关系：1 A/m =4π/ 103 Oe 。

(5) 磁化曲线：磁体从退磁状态开始到磁化饱和的过程中，磁感应强度B 、磁化强度M 与磁场强度H 之间的非线性关系曲线。

(6) 退磁曲线：磁滞回线在第二象限的部分称为退磁曲线。

(7) 退磁场：当一个有限大小的样品被外磁场磁化时，在它两端出现的自由磁极将产生一个与磁化强度方向相反的磁场。

该磁场被称为退磁场。

退磁场的强度与磁体的形状及磁极的强度有关存在：Hd=-NM 。

(8) 饱和磁感应强度Bs(饱和磁通密度) ：磁性体被磁化到饱和状态时的磁感应强度。

SI 单位是特斯拉[T]或[Wb·m -2]；CGS 单位是高斯(Gauss)。

换算关系：1 T = 104 G 。

(9) 磁导率：定义为磁感应强度与磁场强度之比μ＝Ｂ／Ｈ，表示磁性材料传导和通过磁力线的能力．单位为亨利／米（Ｈ·m -1）．(10) 起始磁导率：磁性体在磁中性状态下磁导率的极限值。

H B H i 00lim 1→=μμ (11) 磁化率定义为磁化强度与磁场强度之比：χ= M /H(12) 居里温度：即铁磁性材料（或亚磁性材料）由铁磁状态（或亚铁磁状态）转变为顺磁状态的临界温度，在此温度上，自发磁化强度为零。

铁磁性的原理与应用一、背景介绍铁磁性是物质在外磁场作用下表现出来的一种特性，其中铁磁性最为显著。

铁磁性是指物质在外磁场作用下可以产生自发磁化的现象，即通过调整自身内部的磁矩方向来与外磁场相互作用，从而形成一个新的磁性样貌。

铁磁性的原理和应用十分广泛，本文将从原理和应用两个方面进行介绍。

二、铁磁性的原理铁磁性的原理主要涉及到以下几个方面：1.原子磁矩：铁磁性物质由许多微小的磁性原子组成，每个原子都有一个自旋和轨道磁矩。

这些磁矩相互作用形成自发磁化。

2.磁畴：铁磁性物质内部的磁性原子聚集在一起形成磁畴，每个磁畴都有一个统一的磁矩方向。

在无外磁场作用下，磁畴的磁矩方向是随机的，呈无序状态。

而在外磁场作用下，磁畴的磁矩方向趋于统一，形成有序的磁性样貌。

3.居里温度：铁磁性物质中的自旋和轨道磁矩在一定温度下可以被热引起的热运动破坏，从而磁矩的方向变得随机。

这个临界温度称为居里温度，超过居里温度后，铁磁性物质不再呈现铁磁性。

三、铁磁性的应用铁磁性在许多领域有广泛的应用，下面列举了几个主要的应用领域：1.磁存储器：铁磁性材料的磁畴结构可以被外磁场重新调整，这使得它们在信息存储领域起到了重要的作用。

铁磁性材料被广泛应用于硬盘驱动器、磁带、闪存等存储设备。

2.电动机和发电机：铁磁性材料可以产生强大的磁场，因此在电动机和发电机的制造过程中广泛使用。

铁磁性材料的磁场可以与电流相互作用，从而产生转矩和电能转换。

3.传感器：铁磁性材料的磁性特性使其在传感器领域有重要的应用。

例如，磁传感器可以基于铁磁性材料的磁场变化来检测位置、速度和方向等参数。

4.磁制冷：铁磁性材料在外磁场作用下可以通过磁热效应实现制冷。

这种磁制冷技术被广泛应用于低温制冷、航空航天等领域。

5.磁力催化剂：铁磁性材料在有机合成反应中可以作为磁力分离催化剂使用。

通过磁力分离可以简化分离和回收的过程，提高反应效率。

四、总结铁磁性作为一种特殊的磁性现象，其原理和应用都具有重要的意义。

铁磁性物质的磁化铁磁性物质的磁化概述磁化（magnetization）是指物质在外加磁场的作用下出现的磁化现象。

对于铁磁性物质，它们可以在磁场的存在下表现出明显的磁化。

铁磁性物质的磁化是由于铁磁性材料微小的磁偶极子沿磁场方向定向排序而产生的。

在外界磁场的作用下，铁磁性材质可以产生强磁矩，表现出显著的磁性。

铁磁性物质的磁化现象在科学、工程和技术领域都具有重要的应用价值。

铁磁性物质的分类铁磁性物质根据其磁性质可以分为硬磁性物质和软磁性物质两类。

硬磁性物质是指那些在外部磁场影响下难以改变自身磁化状态的材质。

硬磁性物质通常有高的剩磁（Mr）和高的矫顽力（Hc）。

硬磁性物质常用于制造磁性记忆体（例如磁盘、磁带等）。

软磁性物质是指那些在外部磁场影响下能够迅速改变自身磁化状态的材质。

软磁性物质通常有低的剩磁（Mr）和低的矫顽力（Hc）。

这种材质通常用于制造电声设备或者变压器等电气设备。

铁磁性物质的基本原理铁磁性物质的磁性来源于内部的电子自旋。

铁磁性物质中的原子或分子，由于它们的自旋角动量和轨道运动，会发生磁矩的产生。

对于铁磁性物质而言，当自由电子在外加磁场的作用下，自旋和轨道的角动量会对齐，从而产生磁异方性。

磁异方性参数（MAE）是指能够导致磁矩在晶体中取向的物理参数。

磁异方性是由于晶体结构决定的。

铁磁性物质在外部磁场作用下，其磁矩会沿磁场定向排序，从而实现磁化。

铁磁性物质的磁化过程1.外部磁场的作用当外部磁场开始作用时，铁磁性物质中的电子会受到外部磁场的力作用，开始发生原子核外的电子自旋角动量和轨道运动的相互影响，从而开始发生磁矩的定向。

在强磁场作用下，磁矩几乎都是沿着磁场方向定向的。

2.磁矩随磁场变化的过程磁矩随磁场变化的过程可以用一条磁化曲线来表示。

铁磁性物质在外部磁场作用下，其磁矩沿磁场方向逐渐增大（磁饱和），直至达到磁矩最大值。

当外部磁场逐渐减小时，磁矩会逐渐减小，最终回到初始状态。

3.外部磁场的消失当外部磁场消失时，原子磁矩会回到自由状态下的热磁状态，磁矩大小与方向会随机分布。

铁磁材料的特点铁磁材料是一类具有特殊磁性的材料，具有以下特点：一、强磁性铁磁材料具有极强的磁性，能够吸引铁、镍等物质。

这是因为铁磁材料内部存在着许多小的磁区（也称为磁畴），这些磁区中的自旋方向相同，形成了一个宏观上表现出来的强磁场。

二、可逆饱和磁化强度高铁磁材料在外加一定大小的磁场时，其内部的小磁区会重新排列，使得整个材料的总磁化强度增加。

当外加的磁场达到一定大小时，铁磁材料会进入饱和状态。

而且，在去除外界磁场后，铁磁材料能够恢复到原来没有受到外界影响前的状态。

三、剩余饱和感应强度大剩余饱和感应强度是指在去除外界作用后，仍然存在于铁磁材料中的总体感应强度。

由于铜、金、铝等非金属物质不具备剩余饱和感应强度，所以铁磁材料在电机、变压器等领域中得到了广泛的应用。

四、磁滞损耗小铁磁材料在外加磁场作用下，会经历一个磁化和去磁化的过程。

这个过程中，铁磁材料会吸收一定的能量，并且会有一定的能量损失。

而铁磁材料由于其内部小磁区的特殊结构，使得其在经历一次完整的磁化去磁化过程后，所吸收和损失的能量非常小。

五、温度系数低铜、金、铝等非金属物质具有较大的温度系数，而铁磁材料则具有较低的温度系数。

这意味着，在不同温度下，铁磁材料的性能变化比较小。

这也是为什么电机、变压器等需要长期稳定工作的设备中使用铁磁材料。

六、易加工性好由于铜、金、铝等非金属物质硬度较高，加工难度大。

而铁磁材料则具有良好的可塑性和可加工性，可以通过切割、冲压、焊接等方式进行加工。

七、易磨损铁磁材料由于具有较强的磁性，容易吸附铁屑等杂质，导致表面磨损。

因此，在使用铁磁材料的设备中，需要注意对其表面进行保护和清洗。

八、易氧化铁磁材料在空气中容易发生氧化反应，形成氧化层。

这会影响其机械性能和耐腐蚀性能。

因此，在使用铁磁材料的设备中，需要注意对其进行防腐处理。

总结：综上所述，铁磁材料具有强磁性、可逆饱和磁化强度高、剩余饱和感应强度大、磁滞损耗小、温度系数低、易加工性好等特点。

物质的铁磁性与顺磁性铁磁性和顺磁性是物质中常见的磁性现象，它们在日常生活和科学研究中发挥着重要作用。

本文将详细介绍物质的铁磁性和顺磁性以及它们的特点、应用和研究现状。

一、铁磁性铁磁性是指某些物质在外加磁场下表现出的磁性，其特点是在低温下具有强磁性。

铁磁性的物质通常由铁、镍、钴等过渡金属元素构成，其晶体结构对于磁性的表现起着关键作用。

铁磁性物质在外加磁场作用下，所有的微观磁矩会呈现出同样的取向，使得整个物质表现出较强的磁性。

铁磁性物质的磁矩可以随着外磁场的改变而改变，呈现出明显的磁滞回线现象。

同时，铁磁性物质还具有自发磁化的特性，即在无外磁场作用下，铁磁性物质仍然可以表现出一定的磁性。

铁磁性的应用十分广泛。

例如，铁磁性材料被广泛应用于电动机、发电机以及变压器等电磁设备中，用来增强磁场和提高传输效率。

此外，铁磁性材料还可以用作制作存储介质的磁性头部和磁盘等。

二、顺磁性顺磁性是指物质在外加磁场下表现出的磁性，它与铁磁性相比，顺磁性较弱且易受外磁场影响。

顺磁性的物质通常包括氧化物、氟化物以及稀土金属等。

顺磁性物质在外磁场作用下，各个微观磁矩的取向并不完全一致，而是与外磁场的方向有一定的夹角。

因此，顺磁性物质的磁矩并不是完全自发形成的，而是在外磁场作用下呈现出的磁性。

顺磁性物质的应用也十分广泛。

比如在医学中，顺磁性材料可以用于磁共振成像（MRI）等诊断技术中，通过外加磁场将顺磁性材料引入人体，以获取有关人体内部结构和功能的信息。

此外，顺磁性材料还可以用于磁性流体的制备和磁性分离等领域。

三、铁磁性与顺磁性的研究现状对于铁磁性和顺磁性的研究一直是材料科学领域的热点之一。

在理论研究方面，研究人员通过量子力学、固体物理学等多个学科的交叉研究，深入探索了铁磁性和顺磁性物质的微观机制和性质。

在实验研究方面，随着科技的不断进步，研究人员能够使用更先进的实验手段来研究铁磁性和顺磁性。

例如，透射电子显微镜（TEM）和扫描隧道显微镜（STM）等仪器的发展，使得研究人员可以对铁磁性和顺磁性物质的微观结构和磁性进行更加精确的观测和探究。

精品文档一 •磁性材料的基本特性1. 磁性材料的磁化曲线磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场 H 作用下，必有相应的磁化 强度M 或磁感应强度B ，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M 〜H 或B 〜H 曲线）。

磁化曲线一般来说是非线性的，具有 2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。

即当磁场强度 H 足够 大时，磁化强度M 达到一个确定的饱和值 Ms ,继续增大H , Ms 保持不变；以及当材料的M 值 达到饱和后，外磁场H 降低为零时，M 并不恢复为零，而是沿 MsMr 曲线变化。

材料的工作状态相当于 M 〜H 曲线或B 〜H 曲线上的某一点，该点常称为工作点。

2. 软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度Bs:其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化 矢量整齐排列；*剩余磁感应强度Br:是磁滞回线上的特征参数，H 回到0时的B 值.矩形比：Br/Bs ;*矫顽力He:是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）；*磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的 B 与H 的比值，与器件工作状态密切相关；*初始磁导率mi 、最大磁导率mm 、微分磁导率md 、振幅磁导率ma 、有效磁导率me 、脉 冲磁导率mp ； 居里温度Te:铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转 变为顺磁性，该临界温度为居里温度.它确定了磁性器件工作的上限温度；*损耗P:磁滞损耗Ph 及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPe 卩f2t2降低磁滞损耗Ph 的方法 是降低矫顽力He ；降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻 率r ；*在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为：总功率耗散（亳瓦特）/表面积（平方 厘米）3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 rz m [r 厶 r _®柜形回线磁滞回线及磁导率随磁场强度的变化曲线 （㉚普通回线・设计软磁器件通常包括三个步骤：正确选用磁性材料；・合理确定磁芯的几何形状及尺寸；・根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数二、常用软磁磁芯的特点及应用(一)■粉芯类1. 磁粉芯 磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。