磁学知识大百科

1、磁学知识大百科发布日期： 2013-05-30浏览次数： 387核心提示：磁学知识介绍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(br ,jhc 、)回复导磁率 ( rec.)、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

2、、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1/2 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

3、线0.2 厘米远处磁场强度为1oe （奥斯特） ，1oe=1/(4103)a/m 。磁场强度通常用h 表示。3 、什么叫磁极化强度(j) ，什么叫磁化强度(m) ，二者有何区别？现代磁学研究表明：一切磁现象都起源于电流。磁性材料也不例外，其铁磁现象是起源于材料内部原子的核外电子运动形成的微电流，亦称分子电流。 这些微电流的集合效应使得材料对外呈现各种各样的宏观磁特性。因为每一个微电流都产生磁效应，所以把一个单位微电流称为一个磁偶极子。定义在真空中每单位外磁场对一个磁偶极子产生的最大力矩为磁偶极矩 pm ，每单位材料体积内磁偶极矩的矢量和为磁极化强度j，其单位为t （特斯拉，在 cgs 单位制中

4、， j 的单位为gs ， 1t=10000gs）。定义一个磁偶极子的磁矩为pm/ 0， 0为真空磁导率，每单位材料体积内磁矩的矢量和为磁化强度m，其 si 单位为 a/m ， cgs 单位为 gs( 高斯 ) 。3r0_7f#4s4c;*v0n6bm 与 j 的关系为： j= 0m，在 cgs 单位制中， 0=1，故磁极化强度与磁化强度的值相等；在si 单位制中， 0=4 -107h/m(亨 / 米 ) 。 1m2k#a)v(a4 、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

5、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= 0h+j （ si 单位制）（ 1-1 ） 9x*h6f+y60jb=h+4 m （ cgs 单位制）磁感应强度b 的单位为t ，cgs 单位为 gs （1t=10000gs）。5z4u&|7v9hh-n;x$r对于非铁磁性介质如空气、水、铜、铝等，其磁极化强度j、磁化强度m 几

6、乎等于0 ，故在这些介质中磁场强度h 与磁感应强度b 相等。由于磁现象可以形象地用磁力线来表示，故磁感应强度b 又可定义为磁力线通量的密度，磁感应强度b 和磁通密度b 在概念上可以通用。5 、什么叫剩磁 (jr ， br) ，为什么在永磁材料的退磁曲线上任意测量点的磁极化强度j值和磁感应强度b 值必然小于剩磁jr 和 br 值？永磁材料在闭路状态下经外磁场磁化至饱和后，再撤消外磁场时，永磁材料的磁极化强度 j 和内部磁感应强度b 并不会因外磁场h 的消失而消失，而会保持一定大小的值，该值即称为该材料的剩余磁极化强度jr 和剩余磁感应强度br ，统称剩磁。 8%l-u1h0l+6-3g-8_剩磁

7、 jr 和 br 的单位与磁极化强度和磁感应强度单位相同。根据关系式 (1-1)可知，在永磁材料的退磁曲线上，磁场h 为 0 时， jr=br，磁场 h为负值时， j 与 b 不相等，便分成了j-h 和 b-h 二条曲线。从关系式(1-1)还可以看到，随着反向磁场h 的增大， b 从最大值br=jr变化到 0 ，最后为负值，对于现代永磁材料，b 退磁曲线的变化规律往往为直线；j 退磁曲线的变化规律则不同：随着反向磁场h 的增大，b 值线性减小，由于b 值的减小量总是大于或等于反向磁场h 的增大量，故在j 退磁曲线上的一定区域内可以保持相对平直的直线，但其j 值总是小于jr 。6 、什么叫矫顽力

8、(bhc) ，什么叫内禀矫顽力(jhc) ？在永磁材料的退磁曲线上，当反向磁场h 增大到某一值bhc 时，磁体的磁感应强度b为 0 ，称该反向磁场h 值为该材料的矫顽力bhc ；在反向磁场h=bhc时，磁体对外不显示磁通，因此矫顽力bhc 表征永磁材料抵抗外部反向磁场或其它退磁效应的能力。矫顽力bhc 是磁路设计中的一个重要参量之一。值得注意的是：矫顽力bhc 在数值上总是小于剩磁jr 。因为从（ 1-1 ）式可以看到，在 h=bhc处， b=0 ，则 0bhc=j ，上面已经说明，在j 退磁曲线上任意点的磁极化强度值总是小于剩磁jr ，故矫顽力 bhc在数值上总是小于剩磁jr 。例如： jr

9、=12.3kgs的磁体，其 bhc 不可能大于 12.3koe。换句话说，剩磁 jr 在数值上是矫顽力bhc的理论极限。当反向磁场 h=bhc 时，虽然磁体的磁感应强度b 为 0 ，磁体对外不显示磁通，但磁体内部的微观磁偶极矩的矢量和往往并不为0 ，也就是说此时磁体的磁极化强度j 在原来的方向往往仍保持一个较大的值。因此， bhc 还不足以表征磁体的内禀磁特性；当反向磁场 h增大到某一值jhc 时，磁体内部的微观磁偶极矩的矢量和为0 ，称该反向磁场h 值为该材料的内禀矫顽力jhc 。 +1e4r5/f5w内禀矫顽力 jhc 是永磁材料的一个非常重要的物理参量，对于 jhc 远大于 bhc的磁体

10、，当反向磁场 h 大于 bhc 但小于 jhc 时，虽然此时磁体已被退磁到磁感应强度b 反向的程度，但在反向磁场h 撤消后，磁体的磁感应强度b 仍能因内部的微观磁偶极矩的矢量和处在原来方向而回到原来的方向。也就是说，只要反向磁场h 还未达到 jhc ，永磁材料便尚未被完全退磁。因此，内禀矫顽力jhc是表征永磁材料抵抗外部反向磁场或其它退磁效应，以保持其原始磁化状态能力的一个主要指标。4l0j9o*x-l)t0矫顽力 bhc 和内禀矫顽力 jhc 的单位与磁场强度单位相同。7 、什么叫磁能积 (bh)m？在永磁材料的 b 退磁曲线上 ( 二象限 ) ，不同的点对应着磁体处在不同的工作状态，b退磁

11、曲线上的某一点所对应的bm 和 hm （横坐标和纵坐标）分别代表磁体在该状态下，磁体内部的磁感应强度和磁场的大小，bm 和 hm 的绝对值的乘积（ bmhm）代表磁体在该状态下对外做功的能力， 等同于磁体所贮存的磁能量， 称为磁能积。 在 b 退磁曲线上的 br 点和 bhc 点，磁体的 （ bmhm ）=0 ，表示此时磁体对外做功的能力为0 ，即磁能积为 0 ；磁体在某一状态下（bmhm ）的值最大，表示此时磁体对外做功的能力最大，称为该磁体的最大磁能积，或简称磁能积，记为(bh)max或 (bh)m。因此，人们通常都希望磁路中的磁体能在其最大磁能积状态下工作。磁能积的单位在si 制中为 j

12、/m3(焦耳 / 立方米 ) ，在cgs 制中为 mgoe( 兆高奥斯特 ) ， 100/4 j/m3=1mgoe。8 、什么叫居里温度(tc) ，什么叫磁体的可工作温度tw ，二者有何关系？随着温度的升高，由于物质内部基本粒子的热振荡加剧，磁性材料内部的微观磁偶极矩的排列逐步紊乱，宏观上表现为材料的磁极化强度j 随着温度的升高而减小，当温度升高至某一值时， 材料的磁极化强度j 降为 0 ，此时磁性材料的磁特性变得同空气等非磁性物质一样，将此温度称为该材料的居里温度tc 。居里温度tc 只与合金的成分有关，与材料的显微组织形貌及其分布无关。(q8fyx1ep:k+w在某一温度下永磁材料的磁性能

13、指标与室温相比降低一规定的幅度，将该温度称为该磁体的可工作温度tw 。由于磁性能的这一降低幅度需要视该磁体的应用条件及要求而定，因此，所谓的磁体的可工作温度tw 对于同一磁体来说是一个待定值，也就是说同一永磁体在不同的应用场合可以有不同的可工作温度tw 。.$w;d:q;i%|;g:d!?:o显然，磁性材料的居里温度tc 代表着该材料的理论工作温度极限。事实上， 永磁材料的实际可工作tw 远低于 tc 。例如，纯三元的nd-fe-b磁体的 tc 为 312 ，而其实际可工作 tw 通常不到100 。通过在nd-fe-b合金中添加重稀土金属以及co 、 ga 等元素，可显著提高nd-fe-b磁体

14、的 tc 和可工作tw 。值得注意的是， 任何永磁体的可工作tw 不仅与磁体的tc 有关，还与磁体的jhc 等磁性能指标、以及磁体在磁路中的工作状态有关。9 、什么叫永磁体的回复导磁率( rec.)，什么叫j 退磁曲线方形度(hk/jhc)，它们有何意义？当磁体处在动态工作条件下时，外部反向磁场h 或磁体内部的退磁场hd 呈周期性变化，此时如图2 所示的工作点d 亦呈周期性往复变化，定义在磁体的b 退磁曲线上工作点d 往复变化的轨迹为磁体的动态回复线，该线的斜率为回复导磁率 rec.。显然，回复导磁率 rec.表征了磁体在动态工作条件下的稳定性，它也是永磁体的b 退磁曲线方形度， 因此它是永磁

15、体的一个重要的磁特性指标之一。对于nd-fe-b烧结磁体， b 退磁曲线为直线且bhc 约等于 br ，其回复导磁率 rec.等于 b 退磁曲线的斜率且 rec.=1.031.10。 rec越小，磁体在动态工作条件下的稳定性就越好。-r$o(ml1&k2|值得注意的是，若磁体的b 退磁曲线不是直线，则磁体的回复导磁率 rec.在不同工作点就有不同的值，此时如何把磁体设计在最稳定的工作状态，就显得非常重要。定义磁体的j 退磁曲线上，j=0.9jr时的反向磁场大小为hk ， hk/jhc可以直观地表示磁体的j 退磁曲线方形度。对于具有高jhc 的 nd-fe-b烧结磁体， jhc 远远大于bhc

16、，当反向磁场大于bhc 但小于 jhc 时，相应的b 退磁曲线已进入第三象限。由（1-1 ）式可知，此时若磁体的j 退磁曲线仍为直线，则相应第三象限的b 退磁曲线亦保持直线，此时磁体的 ?rec 仍保持较小值，在反向外磁场撤消后，磁体的工作点仍能恢复到原来的位置。因此， hk/jhc也是永磁体的一个重要的磁特性指标之一，它和 rec一样，表征了磁体在动态工作条件下的稳定性。10 、金属磁性材料分为几大类，它们是如何划分的？金属磁性材料分为永磁材料、软磁材料二大类。 通常将内禀矫顽力大于 0.8ka/m 的材料称为永磁材料， 将内禀矫顽力小于0.8ka/m的材料称为软磁材料。 11 、什么叫 n

17、d-fe-b 永磁体，它分几大类？nd-fe-b 永磁体是1982 年发现的迄今为止磁性能最强的永磁材料。其主要化学成分为nd （钕）、 fe（铁）、 b（硼），其主相晶胞在晶体学上为四方结构，分子式为nd2fe14b（简称 2:14:1 相）。除主相 nd2fe14b 外， nd-fe-b永磁体中还含有少量的富nd 相、富 b 相等其它相。其中主相和富 nd 相是决定 nd-fe-b磁体永磁特性的最重要的二个相。今天，nd-fe-b 永磁体已广泛应用于计算机、医疗器械、通讯器件、电子器件、磁力机械等领域。3v;uoj-a9h5ond-fe-b磁体分为烧结和粘结二大类。通常的nd-fe-b烧结

18、磁体是用粉末冶金方法制造的各向异性致密磁体；而通常的nd-fe-b粘结磁体是用激冷的方法获得微晶粉末，每个粉末内含有多个nd-fe-b微晶晶粒，再用聚合物或其它粘结剂将粉末粘结成大块磁体，因而通常的nd-fe-b粘结磁体是非致密的各向同性磁体。因此，通常的nd-fe-b烧结磁体的磁性能远高于nd-fe-b粘结磁体，但 nd-fe-b粘结磁体有着许多nd-fe-b烧结磁体不可替代的优点：可以用压结、注射等成型方法制作尺寸小、形状复杂、几何精度高的永磁体，并容易实现大规模自动化生产；另外，nd-fe-b粘结磁体还便于任意方向充磁，能方便制作多极乃至无数极的整体磁体，而这对于nd-fe-b烧结磁体来

19、说通常很难实现；由于nd-fe-b粘结磁体中主相nd2fe14b呈微晶状态，因此它还具有比烧结磁体耐蚀性好等优点。12 、什么叫nd2fe14b主相？主相nd2fe14b是 nd-fe-b永磁体中唯一的具有单轴各向异性的硬磁性相，其体积分数占磁体中各相的90% 以上，因而称为主相。其晶体结构如图 3 所示：晶格常数a 0.882nm， c 1.224nm， c 轴为易磁化轴，每个单胞含有4 个分子式的68 个原子。 nd2fe14b相的内禀磁性是：居里温度tc=585k，室温各向异性常数 k1 4.2mj/m3， k2 0.7mj/m3，各向异性场ha 7.3t ，室温饱和磁极化强度js 1.

20、61t 。 nd2fe14b的基本磁畴结构参数为：畴壁能密度d=30mj/m2，畴壁厚度d=5.2nm，单畴粒子临界尺寸dc=0.26?m。若磁体的成分中添加了合金元素，主相的晶体结构不会发生变化，但其内禀磁性会发生一定的改变， 添加合金元素的目的是为了改善磁体的内禀矫顽力或其它特性。值得注意的是：在磁体中添加任何合金元素都会降低主相nd2fe14b的饱和磁极化强度js 。13 、什么叫富nd 相，它有何意义？除主相 nd2fe14b外，nd-fe-b磁体中的另一重要的相就是富nd 相。富 nd 相的成分和结构都非常复杂： nd 含量可以从55% 到 95% 以上，其晶体结构可以是fcc( 面

21、心立方 ) 、dhcp(双六方 ) 或非晶态。其结构和成分随磁体合金的成分、工艺而变化。例如，铸锭中的富 nd 相的成分、结构与烧结态磁体是不同的；而烧结态磁体中的富nd 相的成分、结构与回火态磁体又不相同。富nd 相的存在是大块nd-fe-b磁体具有高矫顽力的重要原因，永磁材料工作者的重要任务之一就是认识、了解和控制富nd 相。由 13q可知，若磁体中只存在主相nd2fe14b，则磁体在磁化或反磁化过程中，内部的畴壁很容易移动，在宏观上表现为磁体很容易被磁化或反磁化，nd-fe-b磁体的矫顽力就很低；若主相nd2fe14b晶粒周围被非磁性的富nd 相包围，则磁体在磁化或反磁化过程中， 磁体内

22、部畴壁的移动便只限于一个晶粒内进行，在宏观上表现为磁体较难被磁化或反磁化， nd-fe-b磁体的矫顽力就较高。0#l/g$q2g,x#v$r9|rnd-fe-b磁体中的氧主要富集在富nd 相内，起着破坏富nd 相对主相nd2fe14b晶粒的隔离作用，因此氧对nd-fe-b磁体的矫顽力的影响很大。此外，氧对富nd 相在烧结后冷却时的共晶行为以及富nd 相与主相之间的边界特征产生重要影响。14 、nd-fe-b烧结磁体的制作工艺是什么样的流程？在中国，通常的nd-fe-b烧结磁体制作工艺流程是：熔炼合金 - 制粉 - 取向压型 -烧结 -回火 -磁性能检测 -毛坯精整 - 切割 - 精磨 - 半成

23、品检验 - 电镀 - 成品检验 - 包装入库。15 、烧结 nd-fe-b 磁体的机械性能有何特点？烧结 nd-fe-b磁体的基本机械性能如下：可见，烧结 nd-fe-b磁体是一种典型的脆性材料。在磁体的加工、 组装、使用过程中，需注意防止磁体承受剧烈的冲击、碰撞、和过大的张应力，以免磁体开裂或崩边掉角。值得注意的是， 由于充磁状态的烧结nd-fe-b磁体磁力很强， 在操作磁化状态的磁体时，还需特别注意人身安全。对于尺寸较大的磁化状态磁体的组装，必须事先配备好相应的组装工具，防止因磁体的强吸合力扎伤手指。16 、q：烧结 nd-fe-b磁体的深加工工艺有何特点？烧结nd-fe-b磁体的深加工工

24、艺流程是： $v+k0n#x.k2c2e2iy磁体毛坯 - 外轮廓精整 - 切割 - 精磨 - 倒角 -电镀 - 检验、测试 - 成品磁体的外轮廓精整一般用无心磨床（圆柱形磁体）或平面磨床（方形磁体）完成，使毛坯磁体具有规整的外轮廓度并达到规定的几何尺寸；48a3c/n3e&a1j+13x-切割工序是用金刚石内圆切片机或线切割机，将精整后的毛坯磁体切割成接近成品的形状和尺寸； f12u0c$9f,t&m精磨工序是将切割好的磁体用平面磨床、双面磨床或其它磨床将磁体的尺寸、形位公差加工到成品所规定的要求；8j7g4e)e/r(r&f;l,h倒角是电镀前的预处理工序，为减缓在电镀过程中磁体棱边因电流

25、密度相对集中而造成的镀层厚度不均匀。由于通常的烧结nd-fe-b成品磁体尺寸小、形状不一，因此采用自由滚磨光整工艺最为适合该产品的大批量倒角加工。自由滚磨光整技术有： 振动式滚磨光整、涡流式滚磨光整、离心式滚磨光整、主轴式滚磨光整等多种方法。其中，振动式滚磨光整生产效率高、倒角速度快，已广泛为烧结nd-fe-b磁体深加工厂家所采用；电镀是为了在磁体表面形成对磁体的保护层，通常采用自由滚镀工艺来实现，对于尺寸较大的磁体，则采用挂镀工艺。烧结nd-fe-b磁体的镀层视磁体的使用环境和外观要求分镀 ni 、镀 zn 、磷化、电泳、合金镀、复合镀等。*k+vw/k;vf烧结 nd-fe-b磁体的表面保

26、护层除电镀外，还有物理气相沉积(pvd) 法，物理气相沉积又分蒸发镀、溅射镀、离子镀三类，可形成al 、 zn 、 cr 等镀层；化学气相沉积(cvd)则可形成ti 、cr 等的氮化物、碳化物镀层。此外，烧结nd-fe-b磁体还可以用表面化学钝化、化学镀、热浸渍、热喷涂等方法获得各种不同的表面保护层。检验、测试工序是对磁体成品的尺寸和形位公差、外观状态、镀层耐蚀性、磁性能等产品规定的各项指标进行检测。17 、q：烧结 nd-fe-b磁体的电镀工艺有何特点？烧结nd-fe-b磁体电镀的基本工艺大致可分为如下三个阶段：k7?:t&f*t1w&1. 镀前表面处理磁体镀前要进行除油、清洗、浸蚀（活化）

27、、再清洗等表面处理，电镀前磁体的表面要做到无油污、 无氧化皮及锈蚀物等， 镀前磁体的表面状况直接影响产品的镀层质量。2. 电镀经表面处理后的磁体进行电镀时，镀层质量的好坏主要取决于镀液配方和操作条件等因素。因此，在电镀操作过程中必须严格遵守工艺规范，控制好镀液成分、添加剂配比、工作温度、电流密度等参数，并根据镀层厚度要求和沉积速度，控制好电镀时间。q5t(b6u;mv)6bj3. 镀后处理镀后处理也是电镀中的一个重要环节。例如，磁体在电镀后一般要进行中和处理和清洗，有时还要进行光泽处理（出光）、钝化、有机物涂覆等处理以满足产品的特殊要求。18 、什么叫磁力线，它有何特点？人们将磁力线定义为处处

28、与磁感应强度相切的线，磁感应强度的方向与磁力线方向相同， 其大小与磁力线的密度成正比。 了解磁力线的基本特点是掌握和分析磁路的的基础。理论和实践均表明，磁力线具有下述基本特点：1. 磁力线总是从n 极出发，进入与其最邻近的s 极，并形成闭合回路。这一现象在电磁学中称为磁通连续性定理，由maxwell方程描述为：v.b=0(4-1)上式又称为磁场的高斯定律，表示任意磁场的散度为0 ，即通过任意闭合曲面的净磁通总是 0 ，磁力线总是闭合的。2. 同电流类似，磁力线总是走磁阻最小（磁导率最大）的路径，因此磁力线通常呈直线或曲线，不存在呈直角拐弯的磁力线。3. 任意二条同向磁力线之间相互排斥，因此不存

29、在相交的磁力线。4. 当铁磁材料未饱和时，磁力线总是垂直于铁磁材料的极性面。当铁磁材料饱和时，磁力线在该铁磁材料中的行为与在非铁磁性介质（如空气、铝、铜等）中一样。8v+r7a4_/y(9jx35由于磁力线具有这样的基本特性，因此介质的磁化状态取决于介质的磁学特性和几何形状。 显而易见，在通常情况下，介质都处于非均匀磁化状态，也就是说通常介质内部的磁力线都成曲线状态且分布不均匀； 另外， 由于在自然界虽存在电的绝缘体， 但不存在磁的绝缘体，使得通常的磁路都存在漏磁。 介质处于非均匀磁化状态和磁路都存在漏磁这二个特征，就决定了磁路的准确计算非常复杂。 19 、什么叫磁路，什么叫磁路的开路、闭路状

30、态？磁路是指由一个或多个永磁体、载流导线、 软铁按一定形状和尺寸组合，以形成具有特定工作气隙磁场的构件。软铁可以是纯铁、低碳钢、ni-fe合金、 ni-co合金等具有高磁导率的材料。软铁又称为轭铁，它在磁路中起着控制磁通流向、增加局部磁感应强度、防止或减少漏磁、以及提高整个构件的机械强度的作用。9v9b%gr+l(o通常将没有软铁时单个磁体所处的磁状态称为开路状态；当磁体处在由与软铁一起构成的磁通回路中时，称此磁体处于闭路状态。20 、什么叫安培定律？在麦克斯韦(maxwell) 方程组中，磁场强度 h 与电流密度 j 的关系为：v*h=j(4-2)r+4o-n(i0d:p其积分形式为： hc

31、os dl= （i4-3 ） *v(s5u/y8j,x1l它表示，磁场h 沿任意回路的线积分等于以该回路为边界的任意曲面内的电流强度，这就是著名的安培环路定律。安培环路定律和磁通连续性定理是求解一切磁路问题的二个基本关系式。 &v,i1q-o7i&g#m8o-v,d从人类发现天然磁石能吸引铁、并可作成指南针用于航海，到1820年奥斯特发现电和磁之间的关系，期间经过了2000多年的漫长历史。1825年前后，安培和欧姆分别提出了他们划时代的定律。同年，williamsturgeon制成了人类历史上第一个电磁铁。1830年，法拉第（ michaelfaraday）和亨利（ josephhenry）分

32、别发现了电磁感应现象。1832 年， williamsturgeon发明了转动式电磁发动机。1856年，德国的西门子（wernersiemens）发明了划时代的电动机。1873年，伦敦皇家科学院的麦克斯韦(j.c.maxwell)用系统而精确的数学形式表达了有关电和磁的全部定律- 麦克斯韦方程组，至此，电磁学理论基本成熟。麦克斯韦方程组凝聚了从1820年到 1860年间，许多值得人类永远纪念的杰出科学家的贡献。他们是：库仑、安培、法拉第、高斯、韦伯、赫姆霍兹、亨利、焦磁铁百科知识整理发布日期： 2013-05-16来源：百度百科作者：网络浏览次数： 722核心提示： 如果说磁铁， 大家一定不陌

33、生。很多家用电器上面都有，而且从一些废旧的喇叭上拿下做玩具用。但谈到钕铁硼或磁性材料，大家一定感觉一头雾水，不知所云。 下面为大家解读磁铁的前世今缘，让你对磁铁有一个跟深刻的了解。如果说磁铁，大家一定不陌生。很多家用电器上面都有，而且从一些废旧的喇叭上拿下做玩具用。但谈到钕铁硼或磁性材料，大家一定感觉一头雾水，不知所云。下面为大家解读磁铁的前世今缘，让你对磁铁有一个跟深刻的了解。中文名称 ：磁铁主要成分 ：铁、钴、镍等外文名称 ：magnet磁铁是可以吸引鐡并于其外产生磁场的物体。狭义的磁铁指磁铁矿石的制品，广义的磁铁指的是用途为产生磁场的物体或装置。磁铁作为磁偶极子，能够吸引铁磁性物质，例如

34、铁、镍及钴等金属。磁极的判定是以细线悬挂一磁铁，指向北方的磁极称为指北极或n 极，指向南方的磁极为指南极或s 极。（如果将地球想成一大磁铁，则目前地球的地磁北极是s极，地磁南极则是n 极。）磁铁异极则相吸，同极则排斥。指南极与指北极相吸，指南极与指南极相斥，指北极与指北极相斥。磁铁分作永久磁铁与非永久磁铁。天然的永久磁铁又称为天然磁石，永久磁铁也可以由人工制造（最强的磁铁是钕磁铁）。非永久性磁铁只有在某些条件下会有磁性，通常是以电磁铁的形式产生，也就是利用电流来强化其磁场。未磁化的磁石内部磁分子（分子磁铁学说）是无规则排列的，经过磁化的过程后磁分子会有规则的排列。此时，磁分子的n 极和 s 极

35、会朝向相同方向使磁石具有磁性而成为磁铁。同时，同一磁铁上存在相反两极且两极之磁量相等。磁铁的磁性磁铁能够产生磁场，吸引铁磁性物质如铁、镍、钴等金属。将条形磁铁的中点用细线悬挂起来，静止的时磁铁候，它的两端会各指向地球南方和北方，指向北方的一端称为指北极或n 极，指向南方的一端为指南极或s 极。如果将地球想成一块大磁铁，则目前地球的地磁北极是指南极，地磁南极则是指北极。磁铁与磁铁之间，同极相排斥、异极相吸引。所以，指南针与南极相排斥，指北针与北极相排斥，而指南针与指北针则相吸引。磁铁的分类磁铁可分为 “永久磁铁 ”(permanentmagnets)与 “非永久磁铁 ”。永久磁铁可以是天然产物，

36、又称天然磁石，也可以由人工制造（最强的磁铁是钕铁硼磁铁）。非永久性磁铁，例如电磁铁，只有在某些条件下才会出现磁性。定义磁铁，应该叫 磁钢 ，英文：magnet，磁钢现在主要分两大类，一类是软磁(softmagnets)，一类是硬磁(hardmagnets)。概念软磁包括硅钢片和软磁铁芯；硬磁包括铝镍钴、钐钴、铁氧体和钕铁硼，这其中，最贵的是钐钴磁钢，最便宜的是铁氧体磁钢，性能最高的是钕铁硼磁钢，但是性能最稳定，温度系数最好的是铝镍钴磁钢，用户可以根据不同的需求选择不同的硬磁产品。我们所说的磁铁，一般都是指永磁磁铁。永磁磁铁又分二大分类。第一大类金属合金磁铁包括钕铁硼磁铁nd2fe14b）、钐钴

37、磁铁 (smco)、铝镍钴磁铁（ alnico ）第二大类铁氧体永磁材料（ ferritepermanentmagnets）1 钕铁硼磁铁它是目前发现商品化性能最高的磁铁，被人们称为磁王，拥有极高的磁性能其最大磁能积(bhmax)高过铁氧体 (ferrite)10倍以上。其本身的机械加工性能亦相当之好。工作温度最高可达200摄氏度。而且其质地坚硬，性能稳定，有很好的性价比，故其应用极其广泛。但因为其化学活性很强，所以必须对其表面凃层处理。( 如镀 zn,ni,电泳、钝化等 ) 。2 铁氧体磁铁它主要原料包括bafe12o19和 srfe12o19。通过陶瓷工艺法制造而成，质地比较硬，属脆性材料

38、，由于铁氧体磁铁有很好的耐温性、价格低廉、性能适中，已成为应用最为广泛的永磁体。3 铝镍钴磁铁是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。铸造工艺可以加工生产成不同的尺寸和形状，可加工性很好。 铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数，工作温度可高达600摄氏度以上。 铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域。4 钐钴（ smco ）依据成份的不同分为smco5和 sm2co17。由于其材料价格昂贵而使其发展受到限制。钐钴（smco ）作为稀土永磁铁，不但有着较高的磁能积（14-28mgoe ）、可靠的矫顽力和良好的温度特性。与钕铁硼磁铁相比，钐钴磁铁更适合工作在高温环境中。永久性

39、磁铁 (permanentmagnets)永久性磁铁 可以是天然产物，又称天然磁石，也可以由人工制造（最强的磁铁是钕铁硼磁铁）。非永久性磁铁非永久性磁铁加热到一定的温度会突然失去磁性，这是由于组成磁铁的众多“元磁体 ”之排列从有序到无序所引起的；失去磁性的磁铁放入到磁场中，当磁化强度达到某一数值，它又被磁化， “元磁体 ”之排列又从无序到有序。人造磁铁人造磁铁：分为蹄形磁铁和条形磁铁，是大家生活中最常见的，其中蹄形磁铁比较受欢迎。单面磁铁是指一面有磁性，另一面磁性较弱的磁铁，方法是用特殊处理的镀锌铁皮将双面磁铁的一面包裹，这样被包裹的一面磁性将被屏蔽，磁力被折射到另一面，另一面磁性将增强。 如

40、有的场合只需要一面有磁性，另一面如有磁性会造成损坏或干扰；有的场合如包装盒上的磁铁则只需要一面有磁性，另一面可有可无，有磁性也没有用，这样使用单面磁会大大降低成本并节约磁性材料。单面磁铁的磁力折射如同卫星锅对信号的折射或手电筒灯锅对光线的折射，其折射效果主要由以下三方面决定： 1. 材料：材料的选择以及厚薄，以及磁铁与材料的间距有着密切的关系。纯铁皮容易漏磁，经特殊处理后折射会增强，但 100% 屏蔽的材料还没研究出，但不同厂 家做的材料效果也不同。角度：根据折射原理，弧形材料效果最好，直角材料折射损耗较大。空间： 磁力线在空中如同手机信号，需要有空间才能折射出来。手电筒灯锅如完全包裹在灯炮上

41、，使用效果肯定不好，因为有大量的光线折射被损耗。如何能利用以上原理，将磁性增强的效果最好， 是很多参数之间求最佳的问题，很多厂家也在反复的做实验，如西安国泰磁铁厂单面磁处理最理想结果为增强50% ，这样在包装盒箱包等领域将大大降低生产成本并节约磁性材料。钕铁硼磁铁钕铁硼磁铁 （ neodymiummagnet）也称为钕铁硼磁铁， 其化学式为 nd2fe14b，是一种人造的永久磁铁，目前为止具有最强磁力的永久磁铁。被人们称为磁王，拥有极高的磁性能其最大磁能积(bhmax)高过铁氧体 (ferrite)10倍以上。其本身的机械加工性能亦相当之好。工作温度最高可达200摄氏度。而且其质地坚硬，性能稳

42、定， 有很好的性价比，故其应用极其广泛。但因为其化学活性很强， 所以必须对其表面凃层处理。 ( 如镀 zn,ni, 电泳、钝化等 ) 。钕磁铁是住友特殊金属公司的佐川真人等人于1982年发明的，由其化学式可知其主要由钕、铁与硼等化学元素所构成。在许多领域有可能取代传统的纯铁磁铁,铝镍钴合金和钐钴磁铁譬如电动机, 仪器和仪表，汽车工业, 石油化工产业和磁性医疗保健产品。能生产各种形状的：譬如圆盘磁铁，圆环磁铁, 长方形磁铁 , 弧磁铁和其它形状的磁铁。具有强力磁性的钕磁铁被广泛被应用在电子产品上，例如硬盘、手机、耳机等等。主要成分磁铁又名吸铁石，是指在周围和自身内部存在磁场的物体或材质，分为天然

43、和人造两大类。人造磁铁通常用金属合金制成，具有强磁性。又可分作“永久性磁铁 ”与 “非永久性磁铁”，即 “硬磁 ”与 “软磁 ”。天然磁铁主要成分：四氧化三铁，化学式fe3o4 ，常称 “磁性氧化铁 ”。具有磁性的黑色晶体。可以看成是氧化亚铁和氧化铁组成的化合物。因在四氧化三铁的晶体里存在着两种不同价态的离子，其中三分之一是fe2+ ，三分之二是fe3+ ，是一种复杂的化合物。它不溶于水，也不能与水反应。与酸反应，不溶于碱。主要用于制底漆和面漆，用于电子工业的磁性材料，也用于建筑工业的防锈剂。磁力大小排列为钕铁硼磁铁 、钐钴磁铁 、铝镍钴磁铁 、铁氧体磁铁 。性能定义主要有如下3 个性能参数来

44、确定磁铁的性能：剩磁 br : 永磁体经磁化至技术饱和，并去掉外磁场后，所保留的br 称为剩余磁感应强度。矫顽力 hc : 使磁化至技术饱和的永磁体的b 降低到零， 所需要加的反向磁场强度称为磁感矫顽力，简称为矫顽力磁能积 bh : 代表了磁铁在气隙空间（磁铁两磁极空间）所建立的磁能量密度，即气隙单位体积的静磁能量。由于这项能量等于磁铁的bm 和 hm 的乘积，因此称为磁能积。磁场 : 对磁极产生磁作用的空间为磁场。表面磁场 ：永磁体表面某一指定位置的磁感应强度。反磁性抗磁性是一些类别的物质，当处在外加磁场中， 会对磁场产生的微弱斥力的一种磁性现象。顺磁性顺磁性，是指一种材料的磁性状态。有些材

45、料可以受到外部磁场的影响，产生指同相向的磁化向量的特性。这样的物质具有正的磁化率。与顺磁性相反的现象被称为抗磁性。铁磁性铁磁性，是指一种材料的磁性状态，具有自发性的磁化现象。各材料中以铁最广为人知，故名之。某些材料在外部磁场的作用下得而磁化后，即使外部磁场消失，依然能保持其磁化的状态而具有磁性，即所谓自发性的磁化现象。所有的永久磁铁均具有铁磁性或亚铁磁性。基本上铁磁性这个概念包括任何在没有外部磁场时显示磁性的物质。至今依然有人这样使用这个概念。 但是通过对不同显示磁性物质及其磁性的更深刻认识，学者们对这个概念做了更精确的定义。一个物质的原胞中所有的磁性离子均指向它的磁性方向时才被称为是铁磁性的。若只有部分离子的磁场指向其磁性方向，则称为亚铁磁性。若其磁性离子所指的方向正好相互抵消（尽管所有的磁性离子只指向两个正好相反的方向）则被称为反铁磁性。物质的磁性现象存在一个临界温度，在此温度下才会发生。对于铁磁性和亚铁磁性物质，此温度被称为居里温度;对于反铁磁性物质，此温度被称为尼尔温度。有人认为磁铁与铁磁性物质之间的吸引作用是人类最早对磁性的认识。选择磁铁