05-材料的磁性能2
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磁性材料与磁性学基础磁性材料是具有磁性的材料,广泛应用于电子、通信、医疗等领域。
了解磁性材料的基本原理和性质对于应用和发展都具有重要意义。
磁性学是研究磁性材料的学科,它主要涉及磁性材料的磁化、磁场等基本概念和原理。
本文将从磁性材料的分类、磁化过程、磁性材料的性质等方面进行阐述。
一、磁性材料的分类磁性材料根据其磁性质可以分为铁磁、顺磁、反磁和带磁等四类。
铁磁材料是指在外加磁场作用下具有明显磁化特性的材料,常见的有铁、钴、镍等。
顺磁材料是指在外加磁场作用下呈现顺磁性质的材料,如银、铂等。
反磁材料则是指在外加磁场下呈现反磁性质的材料,如铜、锌等。
带磁材料是指一些特殊的磁性材料,如软磁材料和硬磁材料。
二、磁化过程与磁场磁化是指磁性材料在磁场作用下产生磁化强度的过程。
磁化过程可分为顺磁和铁磁两种类型。
顺磁磁化是指材料中的磁化强度和外加磁场成正比,而铁磁磁化则是指材料中的磁化强度与外加磁场呈非线性关系。
在实际应用中,通常使用磁性材料的矫顽力来描述材料的磁化性能。
磁场是磁性材料磁化的驱动力,是由磁性体所产生的力线场。
磁场的强弱程度决定了磁性材料磁化的程度。
不同磁性材料对磁场的响应不同,这是由其磁化特性决定的。
三、磁性材料的性质磁性材料的性质包括磁化特性、磁导率、磁致伸缩效应、磁滞回线等。
磁化特性是磁性材料的本质属性,它反映了材料在磁场下的磁化程度。
磁导率是指磁性材料对磁场的响应程度,它是电磁学中的一个重要参数。
磁致伸缩效应是指磁性材料在磁场作用下发生形变的现象,这一现象常应用于磁声技术等领域。
磁滞回线是指铁磁材料在磁场强度发生变化时的磁化曲线,可以用来描述材料的磁化特性和磁场强度的关系。
四、磁性材料的应用磁性材料广泛应用于电子、通信、医疗等领域。
在电子领域,磁性材料被用于制造高性能的磁盘存储器、传感器、扬声器等。
在通信领域,磁性材料被用于制造天线、滤波器等元件。
在医疗领域,磁性材料被用于磁共振成像、磁力治疗等。
1、什么是永磁材料的磁性能,它包括哪些指标?永磁材料的主要磁性能指标是:剩磁(Jr,Br)、矫顽力(bHc)、内禀矫顽力(jHc)、磁能积(BH)m.我们通常所说的永磁材料的磁性能,指的就是这四项。
永磁材料的其它磁性能指标还有:居里温度(Tc)、可工作温度(Tw)、剩磁及内禀矫顽力的温度系数(Brθ,jHcθ)、回复导磁率(μrec.)、退磁曲线方形度(Hk/jHc)、高温减磁性能以及磁性能的均一性等。
除磁性能外,永磁材料的物理性能还包括密度、电导率、热导率、热膨胀系数等;机械性能则包括维氏硬度、抗压(拉)强度、冲击韧性等。
此外,永磁材料的性能指标中还有重要的一项,就是表面状态及其耐腐蚀性能。
2、什么叫磁场强度(H)?1820年,丹麦科学家奥斯特(H。
C。
Oersted)发现通有电流的导线可以使其附近的磁针发生偏转,从而揭示了电与磁的基本关系,诞生了电磁学。
实践表明:通有电流的无限长导线在其周围所产生的磁场强弱与电流的大小成正比,与离开导线的距离成反比。
定义载有1安培电流的无限长导线在距离导线1/2π米远处的磁场强度为1A/m(安/米,国际单位制SI);在CGS单位制(厘米—克—秒)中,为纪念奥斯特对电磁学的贡献,定义载有1安培电流的无限长导线在距离导线0.2厘米远处磁场强度为1Oe(奥斯特),1Oe=1/(4π×10?)A/m。
磁场强度通常用H表示.3、什么叫磁感应强度(B),什么叫磁通密度(B),B与H,J,M之间存在什么样的关系?理论与实践均表明,对任何介质施加一磁场H时(该磁场可由外部电流或外部永磁体提供,亦可由永磁体对永磁介质本身提供,由永磁体对永磁介质本身提供的磁场又称退磁场—-—关于退磁场的概念,见9Q),介质内部的磁场强度并不等于H,而是表现为H与介质的磁极化强度J之和.由于介质内部的磁场强度是由磁场H通过介质的感应而表现出来的,为与H区别,称之为介质的磁感应强度,记为B:B=μ0H+J(SI单位制)(1—1)B=H+4πM(CGS单位制)磁感应强度B的单位为T,CGS单位为Gs(1T=104Gs)。
磁性材料磁性行为研究磁性材料是一类在外加磁场作用下表现出显著磁性行为的物质。
磁性材料的研究对于现代科学技术的发展具有重要意义。
从电气工程到计算机科学,从医学影像到能源存储,磁性材料都扮演着重要的角色。
磁性行为研究的发展不仅推动了材料科学的发展,也对我们对自然界的认识提出了新的问题。
磁性行为研究始于古代。
早在古希腊时期,人们对磁性的现象就产生了浓厚的兴趣。
当时人们发现某些石头可以吸引铁屑,这被认为是一种神秘的力量。
古希腊物理学家特萨莱斯将其命名为“磁石”。
直到18世纪末,安德烈-玛丽·安培、伊拉·欧斯特瓦尔德等科学家的研究,磁性现象才被理论化,磁场的概念被提出。
随着科学技术的发展,人们对磁性材料的研究越来越深入。
例如,研究人员发现磁性材料的磁性行为与其晶体结构、磁相互作用、自旋排列等因素有关。
通过改变这些因素,可以调控磁性材料的性质。
这对于实现磁性材料磁场探测、磁性传感器、磁存储器件等应用有重要影响。
磁性行为的研究方法多种多样。
其中,磁滞回线测量是一种常见的方法。
磁滞回线是材料在外加磁场变化时磁化强度随之变化的曲线。
通过研究磁滞回线,可以获得有关磁性材料的物理性质。
此外,磁共振、X射线磁散射、原子力显微镜等也是常用的研究手段。
这些先进的研究方法使得我们对磁性材料的理解更加深入。
磁性材料的磁性行为不仅与其性质有关,也受到温度、压力等外界条件的影响。
例如,研究人员发现某些磁性材料在低温下会发生自旋玻璃相变,即自旋的排列呈现出无序和冻结状态。
这种现象在凝聚态物理中引起了广泛关注,涉及到自旋液体理论、强关联电子系统等前沿领域。
磁性材料的研究还有一些令人振奋的发现。
最近,一种名为拓扑磁绝缘体的新材料引起了广泛的关注。
拓扑磁绝缘体表现出奇异的电磁特性,在磁场中可以实现零阻输运。
这种新材料的发现对于磁性材料应用和基础研究都具有重要意义。
总之,磁性材料的磁性行为研究在材料科学领域具有广泛的应用前景。
磁性材料的磁性能1、高导磁性磁性材料的磁导率通常都很高,即m r 1 ( 如坡莫合金,其m r 可达2 ′10 5 ) 。
磁性材料能被强烈的磁化,具有很高的导磁性能。
磁性物质的高导磁性被广泛地应用于电工设备中,如电机、变压器及各种铁磁元件的线圈中都放有铁心。
在这种具有铁心的线圈中通入不太大的励磁电流,便可以产生较大的磁通和磁感应强度。
2、磁饱和性磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。
当外磁场增大到一定程度时,磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向一致,磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。
如图B - H 磁化曲线的特征:O a 段:B 与H 几乎成正比地增加;ab 段:B 的增加缓慢下来;b 点以后:B 增加很少,达到饱和。
有磁性物质存在时,B 与H 不成正比,磁性物质的磁导率m 不是常数,随H 而变。
有磁性物质存在时,F 与I 不成正比。
磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极为重要,其为非线性曲线,实际中通过实验得出。
3、磁滞性磁滞性:磁性材料中磁感应强度 B 的变化总是滞后于外磁场变化的性质。
磁性材料在交变磁场中反复磁化,其B - H 关系曲线是一条回形闭合曲线,称为磁滞回线。
剩磁感应强度B r ( 剩磁) :当线圈中电流减小到零( H =0) 时,铁心中的磁感应强度。
矫顽磁力H c :使B = 0 所需的H 值。
磁性物质不同,其磁滞回线和磁化曲线也不同。
按磁性物质的磁性能,磁性材料分为三种类型:(1) 软磁材料具有较小的矫顽磁力,磁滞回线较窄。
一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。
常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。
(2) 永磁材料具有较大的矫顽磁力,磁滞回线较宽。
一般用来制造永久磁铁。
常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。
(3) 矩磁材料具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁,磁滞回线接近矩形,稳定性良好。
在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。
常用的有镁锰铁氧体等。
材料的磁性能与磁学性质研究磁性是物质固有的性质之一,它是指物质在外加磁场作用下表现出的各种特性。
通过对材料的磁性能与磁学性质的研究,可以深入了解材料的结构和性质,为其应用提供理论依据。
一、磁性能的研究磁性能是指材料在外界磁场作用下所表现出的磁学特性。
主要包括磁化强度、矫顽力、磁导率等指标。
首先,磁化强度是材料在单位磁场下的磁化程度。
它通常用磁化强度矢量M表示,其大小与磁化强度矢量的模相等。
磁化强度的大小决定了材料对外界磁场的响应程度。
其次,矫顽力是材料磁化强度被完全消除所需的磁场强度。
矫顽力越大,材料的磁化强度越难被磁场消除,表明材料具有较强的磁性。
此外,磁导率是衡量材料对磁场的响应能力的指标。
磁导率的大小与材料磁性能相关,较高的磁导率意味着材料更容易受到外界磁场的影响。
二、磁学性质的研究磁学性质是研究材料磁性的一门科学。
它不仅关注材料自身的磁性能,还涉及磁场对材料其他性质的影响。
首先,磁化曲线是研究材料磁学性质的重要手段之一。
通过测量材料在不同外加磁场下的磁化强度,可以绘制出材料的磁化曲线。
磁化曲线可以反映材料的饱和磁化强度、矫顽力等关键参数,从而揭示材料的磁学性质。
其次,剩余磁化是描述材料在去除外界磁场后仍保持的磁化强度。
剩余磁化对于某些应用具有重要意义,例如磁存储器件中的信息保存。
此外,磁各向异性是材料磁学性质的一个重要方面。
材料的磁各向异性决定了其在不同方向上的磁学性能是否一致。
磁各向异性的存在使得材料在应用中具备特定的磁性能,例如磁记录材料中的数据存取。
三、磁性能与磁学性质的研究意义磁性能与磁学性质的研究对于理解材料的磁学行为以及其应用具有重要意义。
首先,磁性能与磁学性质的研究为新型磁性材料的设计和合成提供理论指导。
通过深入了解磁性材料的结构和性质,可以开发出具有特定磁学性能的材料,满足不同领域对磁性材料的需求。
其次,磁性能与磁学性质的研究对于磁记录和磁存储等领域的发展具有重要影响。
通过对材料的磁化曲线和剩余磁化等指标的研究,可以提高磁存储器件的容量和读写速度。