第三章;磁学性能(材料的磁化特征及其基本参数)

1、材料的磁化特征及其基本参数材料的磁化特征及其基本参数一、磁化现象及磁化强度l 磁性与物质的微观结构相关，决定于原子结构、原子间的相互作用，例如:键结合和晶体结构等。l 磁性是微观结构表现出来的一种宏观现象。l 研究磁性也是研究材料物质内部微观结构的方法。磁化现象及磁化强度 一切物质都具有磁性，任何空间都存在磁场，只是强弱不同而已。一切物质都具有磁性，任何空间都存在磁场，只是强弱不同而已。 根本原因：根本原因： 磁磁-电电 磁现象的本质是由于带电物体运动的结果。磁现象的本质是由于带电物体运动的结果。 原子中电子的绕核运动、电子本身的自旋，都会产生磁场。原子中电子的绕核运动、电子本身的自旋，都会产

2、生磁场。 一个分子内部全部电子运动产生的磁场的总和叫做分子磁一个分子内部全部电子运动产生的磁场的总和叫做分子磁场。场。 物质在磁场中，由于受到磁场作用而呈现一定磁性称为物质在磁场中，由于受到磁场作用而呈现一定磁性称为磁磁化化 凡是能被磁场磁化的物质称为凡是能被磁场磁化的物质称为磁介质（磁质）磁介质（磁质）。 当物质处于磁场中时，会使磁场发生变化，不当物质处于磁场中时，会使磁场发生变化，不同的物质所引起的磁场变化不一样。同的物质所引起的磁场变化不一样。l使磁场减弱的物质称为抗磁性物质使磁场减弱的物质称为抗磁性物质 铜、银、铜、银、金、汞、锌等金、汞、锌等l使磁场强烈增加的物质称为铁磁性物质使磁场

3、强烈增加的物质称为铁磁性物质 铁，铁，钴、镍等钴、镍等l使磁场略有增加的物质称为顺磁性物质使磁场略有增加的物质称为顺磁性物质 锂、锂、钠、钾、铷等钠、钾、铷等磁化强度l 但是当没有外加磁场时，材料内部原子或电子形但是当没有外加磁场时，材料内部原子或电子形成的磁场时杂乱无章的，磁分子产生的磁场相互成的磁场时杂乱无章的，磁分子产生的磁场相互抵消，因此对外通常不显示磁性。抵消，因此对外通常不显示磁性。l 概念引入概念引入: : 前述材料原子核自旋运动，电子的绕前述材料原子核自旋运动，电子的绕核运动及电子本身的自旋运动都将形成环形电流核运动及电子本身的自旋运动都将形成环形电流产生磁性。产生磁性。l 一

4、个环形电流的磁矩：一个环形电流的磁矩：Pm=S Pm=S 环形电流的强度，环形电流的强度，S S是环形所包围的面积。是环形所包围的面积。l 当有外加磁场后，环形电流的磁矩沿磁场规律排当有外加磁场后，环形电流的磁矩沿磁场规律排列，在宏观上显示磁性。用磁化强度衡量物质磁列，在宏观上显示磁性。用磁化强度衡量物质磁性强弱及磁化状态性强弱及磁化状态磁化强度l磁化强度：单位体积的总磁矩磁化强度：单位体积的总磁矩磁极化强度材料受磁化后呈规律排列，宏观上显示磁极材料受磁化后呈规律排列，宏观上显示磁极（南北极），把微观的磁分子称为磁偶极（南北极），把微观的磁分子称为磁偶极子，宏观所表示出的磁矩称为磁偶极矩子，宏

5、观所表示出的磁矩称为磁偶极矩jm磁极化强度磁极化强度:单位体积的磁偶极矩称为磁极化单位体积的磁偶极矩称为磁极化强度强度二、磁化率与物质磁性的分类二、磁化率与物质磁性的分类磁化率：磁化率：当外加磁场后物质被磁化的难易程度，与当外加磁场后物质被磁化的难易程度，与材料的温度有关。材料的温度有关。磁质的分类磁质的分类三、磁导率 前述当物质被磁化后会影响其所处的外加磁场的变化，例如，铁磁体前述当物质被磁化后会影响其所处的外加磁场的变化，例如，铁磁体就使其所处的磁场强烈的增加就使其所处的磁场强烈的增加 设增加后的总磁场为设增加后的总磁场为B B，外加磁场为，外加磁场为H H，磁化强度为，磁化强度为M M，

6、加入磁介质前磁感应强度加入磁介质前磁感应强度B B0 0=0 0H H 加入磁介质后引起的附加磁感应强度加入磁介质后引起的附加磁感应强度B B = =0 0M M加入磁介质后总磁感应强度：加入磁介质后总磁感应强度： B=BB=B0 0+ B+ B = =0 0H+H+0 0M M 0 0为真空磁导率为真空磁导率 根据根据B= B= 0 0 ( (H+M H+M ) ) 磁化率：磁化率：=M/H=M/HB= B= 0 0 ( (H+HH+H ) = ) = 0 0 ( (1+ 1+ ) ) H H 把令把令 = = 0 0 ( (1+ 1+ ) ) 1+= 1+= r r则则 = = 0 0 (

7、 (1+ 1+ ) = ) = 0 0 r rB= B= HH或或=B/H=B/H称为磁导率（绝对磁导率），为材料内磁感应强度与磁场称为磁导率（绝对磁导率），为材料内磁感应强度与磁场强度的比值。强度的比值。 r r称为相对磁导率称为相对磁导率四、磁化曲线和磁滞回线磁导率和磁场的关系磁滞：磁滞：指铁磁材料的磁性状态变化时，磁化强指铁磁材料的磁性状态变化时，磁化强度滞后于磁场强度，它的磁通密度度滞后于磁场强度，它的磁通密度B与磁场强与磁场强度度 H之间呈现磁滞回线关系之间呈现磁滞回线关系剩磁剩磁Br：磁滞回线中，外磁场磁滞回线中，外磁场 减小为零时，减小为零时，铁磁质所具有的磁感应强度铁磁质所具有的磁感应强度矫顽力矫顽力Hc：为使剩磁降低为零而施加的反向为使剩磁降低为零而施加的反向外磁场强度外磁场强度 磁致损耗：