第二章第三节磁性材料的磁性能
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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。
第二章电与磁第一节磁场的基本概念与物理量[2001]磁场的根本原因是____。
A.材料的性质B.磁性材料C.电流D.电压[2002] 以下说法中不正确的是____。
A.电流的周围存在磁场B.电流一定是被磁场包围的C.电与磁不可分割D.电与磁毫无关系,电流须在闭合电路才能产生,而磁力线在空间就能形成闭合回线[2003]磁场强度的大小是衡量单位磁路长度的______的一个物理量。
A.磁通 B.磁感应强度 C.电动势 D.磁动势[2004]磁力线是______曲线,永磁铁的外部磁力线从______。
A.闭合/S极到N极 B.开放/S极到N极C.闭合/N极到S极 D.开放/N极到S极[2005]磁力线用来形象地描述磁铁周围磁场的分布情况,下列说法错误的是______。
A.每一根磁力线都是闭合的曲线B.任两根磁力线都不能交叉C.磁力线的长短反映了磁场的强弱D.任一根磁力线上的任一点的切线方向即为该点的磁场方向[2006]关于磁场和磁力线的描述,下面说法错误的是______。
A.磁铁的周围存在磁场B.磁力线总是从磁铁的北极出发,经外部空间回到南极;而在磁铁的内部,则由南极到北极C.在距磁铁很远处,其磁力线可能会交叉D.环型磁铁的周围空间不会有其产生的磁场[2007]下列说法,正确的是______。
A.磁力线是闭和曲线,磁路也是闭和路径B.磁力线不一定是闭和曲线,磁路也不一定是闭和路径C.磁力线不一定是闭和曲线,磁路一定是闭和路径D.磁力线是闭和曲线,磁路不一定是闭和路径[2008]能定量地反映磁场中某点的磁场强弱的物理量是______。
A.磁通密度 B.磁力线 C.磁通 D.电磁力[2009]磁通的国际制单位是______。
A.高斯 B.麦克斯韦 C.特斯拉 D.韦伯[2010]磁感应强度的国际制单位是______。
A.高斯 B.麦克斯韦 C.特斯拉 D.韦伯[2011]磁感应强度是表示磁场内某点的______强弱和方向的物理量。
磁性材料的微观结构与磁性性能磁性材料是一类非常重要的功能性材料,广泛应用于电子、信息、医学等领域。
了解磁性材料的微观结构与磁性性能之间的关系对于设计和合成新型磁性材料具有重要意义。
本文将从磁性材料的微观结构和磁性性能两个方面进行论述。
一、磁性材料的微观结构磁性材料的微观结构主要包括晶体结构和磁畴结构两个方面。
晶体结构是磁性材料的基本组织单元。
晶体结构的对称性和晶格参数决定了磁性材料的一些基本特性。
例如,铁磁材料的晶体结构通常是体心立方晶格,而铁氧体则是面心立方晶格。
晶体结构的不同可以导致不同的原子间距和原子位置的排列方式,进而影响磁性材料的磁性性能。
磁畴结构是磁性材料中磁性原子排列的集体行为。
磁畴是一组有序排列的相邻磁性原子,彼此具有相同的磁矩方向。
磁畴通常具有一定的大小和形状,且在无外加磁场的情况下磁性材料会分化成多个磁畴。
在铁磁材料中,磁畴的形成是由于自发磁化的存在。
而在顺磁材料中,则是由外加磁场引起的。
二、磁性材料的磁性性能磁性材料的磁性性能包括饱和磁化强度、居里温度、剩余磁化强度等。
饱和磁化强度是指磁性材料在饱和状态下磁化的最大电流强度。
饱和磁化强度越高,表示材料在外加磁场下更容易实现饱和磁化,具有更高的磁化能力。
居里温度是指磁性材料由铁磁性向顺磁性转变的温度。
居里温度越高,表示材料在高温下仍能保持铁磁性,具有较好的磁性稳定性。
剩余磁化强度是指磁性材料在去除外加磁场后仍保留的磁化强度。
剩余磁化强度的大小与材料的磁畴结构有关,磁畴间的相互作用对剩余磁化强度起到重要影响。
三、微观结构与磁性性能的关系磁性材料的微观结构直接影响磁性材料的磁性性能。
首先,晶体结构的对称性和晶格参数决定了磁性材料的磁矩间相互作用方式。
例如,铁磁材料的晶体结构的体心立方晶格,使得磁矩更容易在晶格间跳跃,从而增强了磁性材料的磁性。
其次,磁畴结构的形成和演化直接决定了磁性材料的磁性性能。
磁畴之间的相互作用可以通过磁畴壁的移动和转变来改变。
・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)。
磁导率小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矢。
初始磁导率L1J、最大磁导率nm>微分磁导率pd、振幅磁导率pa、有效磁导率pe、脉冲磁导率| ip。
居里温度Tc: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+ c Pe oc f2 t2 / , p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P。
在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升矢系为:总功率耗散(mW)/表面积(cm2)3・软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换在设计软磁器件时,首先要根据电路的要求确定器件的电压〜电流特性。
器件的电压〜电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相矢。
设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换矢系。
第二章第三节:
1、铁磁材料被磁化时,当磁化电流越大,铁磁材料所呈现的磁性______。
A.越弱
B.强度不变
C.越强
D.增强但趋于饱和
2、交流电机、电气设备中所用的硅钢片铁芯,属于______磁材料;其剩磁及矫
顽力都______。
A.硬/小
B.硬/大
C.软/小
D.软/大
3、在铁芯线圈通电后,线圈内产生的磁感应强度与线圈电流(或磁势)的关系
______。
A.成正比
B.成反比
C.无关
D.呈磁滞性、磁饱和性
4、铁磁材料在磁化时,其磁通密度随励磁电流的增加的量越来越少时称之为磁
化过程的______。
A.线性段
B.半饱和段
C.饱和段
D.反比段
5、对于各种电机、电气设备要求其线圈电流小而产生的磁通大,通常在线圈中
要放有铁芯,这是基于铁磁材料的______特性。
A.磁饱和性
B.良导电性
C.高导磁性
D.磁滞性
6、磁滞损耗与铁芯材料的磁滞回线所包围的面积______。
A.成正比
B.成反比
C.无关
D.不成比例
7、对硬磁材料的下列说法,错误的是______。
A.碳钢、钴钢是硬磁材料
B.磁滞回线较宽
C.矫顽力较大
D.是制造电机铁芯的材料
8、软磁材料的特点是______。
A.磁滞回线面积较大,剩磁较小
B.磁滞回线面积较大,剩磁较大
C.磁滞回线面积较小,剩磁较大
D.磁滞回线面积较小,剩磁较小
9、关于铁磁材料的下列说法错误的是______。
A.具有磁滞特征
B.具有磁饱和特征
C.磁导率非常数
D.具有高磁阻特征
10、铁芯线圈通以交变电流后,与线圈绝缘的铁芯会发热,这是由于______。
A.电流的磁效应
B.电流的力效应
C.线圈中的电流产生热效应
D.线圈中的电流产生热效应及铁损引起的热效应
11、一般船用电机铁芯材料用______。
A.软磁材料
B.永磁材料
C.矩磁材料
D.有色金属
12、铁磁性材料不具有的特性是______。
A.剩磁性和磁滞性
B.磁饱和性
C.高导电性
D.高导磁性
13、铁芯线圈通流电后,铁芯发热的主要原因是______。
A.涡流损耗
B.磁滞损耗
C.剩磁
D.涡流和磁滞损耗
14、所谓铁损,是指______。
A.涡流损耗
B.磁滞损耗
C.剩磁
D.涡流和磁滞损耗
15、涡流损耗和磁滞损耗总称为______。
A.涡损
B.铁损
C.线损
D.磁损
16、交流电器的铁芯通常是用硅钢片叠压而成,目的是______。
A.减少磁滞损耗
B.减少涡流损耗
C.减少电器噪音
D.减少线圈铜损
17、为减小涡流损失,通常采取的方法是______。
A.减小涡流回路的电阻
B.减小涡流回路的电压
C.增大涡流回路的电阻
D.增大涡流回路的电压
1-10:DCDBC ADDDD 11-17:ACDDB BC。