磁介质的磁化规律和机理铁电体课件

磁介质的磁化规律和机理铁电体5.1磁介质的分类电介质与磁介质的比较

电介质里，，，对大多数电介质，和与场强无关，的数量级一般不太大(通常在10以内)磁介质，对于不同类型的磁介质情况很不一样顺磁质——抗磁质——铁磁质——

，且与无关

与不成比例，甚至没有单值关系

，且与无关15.2顺磁质和抗磁质分子磁矩的由来在原子或分子内，一般不止有一个电子分子磁矩：所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和电子轨道磁矩电子自旋磁矩若所有电子的总角动量为零，抗磁质所有电子的总角动量不为零，顺磁质2顺磁质的磁化规律3外磁场对电子轨道运动的影响外磁场作用在一个抗磁原子上，考虑电子的轨道运动(设电子角速度平行于外磁场)求无外磁场时的角速度ω0(电子只受库仑力）加外磁场B，电子受库仑力、洛伦兹力（指向中心），假设轨道的半径不变（相当于定态假设），设洛伦兹力远小于库仑力抗磁质的磁化规律4洛仑兹力远小于库仑力，高阶小量，略去考虑电子角速度反平行于外磁场，有同样结论，Δω的方向总是与外磁场B相同5电子角速度改变将引起电子磁矩改变总是与外磁场方向相反ω0与B成任何角度Δω的方向总是与外磁场B相同，从而产生的附加磁矩Δm总是与B的方向相反。

在加了外磁场后，每个电子的感生磁矩都与外磁场方向相反，从而整个分子内将产生与外磁场方向相反的感生磁矩。这便是抗磁效应的来源。65.3铁磁质的磁化规律铁磁质

以铁为代表的一类磁性很强的物质研究铁磁质的磁化规律的实验方法

把铁磁质试样做成闭合环状。上面均匀地绕满导线，在这样一个螺绕环中的磁场强度H是和磁化场的磁场强度H0一样的，根据当知道罗绕环的匝数及电流I0，就可以得到H。利用一个次级线圈可以测量磁感应强度B。7（1）起始磁化曲线M-H曲线

磁化场H0

(即H=0)的时候处于未磁化状态(M=0)在逐渐增加磁化场H0的过程中，M随之增加开始M增加得较缓慢（M-H曲线的OA段），然后经历一段急剧增加的过程（AB段），又缓慢下来（BC段）。再继续增大磁化场时，几乎不再变了

从未磁化到饱和的这段磁化曲线OS，叫做铁磁质的起始磁化曲线

Ms为饱和磁化强度8B-H曲线

在铁磁质中，M的数值比H大得多（102-106）倍B-H曲线的外貌与M-H曲线差不多μ-H曲线

M-H曲线上任何一点联到原点O的直线的斜率代表该磁化状态下的磁化率B-H曲线上任何一点联到原点O的直线的斜率代表该磁化状态下的磁导率9当H的数值由0开始增加时，χm与μ的数值分别由某一数值(χm)起始与μ起始开始增加。然后接近某一最大值(χm)最大与μ最大=1+(χm)最大当H再增加时，由于磁化接近饱和，χm与μ的数值都急剧减少饱和磁化强度MS、起始（相对）磁导率μ起始、最大（相对）磁导率μ最大是标志软磁材料性能好坏的基本量。10（2）磁滞回线MR：剩余磁化强度BR:剩余磁感应强度HC：矫顽力

在上述变化过程中，M和B的变化总是落后于H的变化，这一现象称为磁滞现象;上述曲线叫磁滞回线。115.4磁滞损耗当铁磁质在交变磁场作用下，反复磁化是由于磁滞效应，磁体要发热而散失热量，这种能量损失称为磁滞损耗。可以证明：B－H图中磁滞回线所包围的“面积”代表在一个反复磁化的循环过程中单位体积的铁芯内损耗的能量磁滞回线越胖，曲线下面积越大，损耗越大磁滞回线越瘦，曲线下面积越小，损耗越小12证明以有闭合铁芯的螺绕环为例设t时刻介质处于某一磁化状态P，此处H>0，B>0dt内，P—P’，铁芯中磁通改变量为dΨ电源抵抗感应电动势做功135.5铁磁质的分类软磁材料BR小，HC小，磁滞回线瘦，磁滞损耗小通电后立即磁化获得强磁场，断电立即退磁。硬磁材料BR大，HC大，HC：104～106A/m；磁滞回线胖，磁滞损耗大撤去外场后，仍能保持强磁性。145.6铁磁质的微观结构和磁化机理自发磁化区近代科学实验证明，铁磁质的磁性主要来源于电子自旋磁矩。在没有外磁场的条件下铁磁质中电子自旋磁矩可以在小范围内“自发地”排列起来，形成一个个小的“自发磁化区”——磁畴自发磁化的原因是由于相邻原子中电子之间存在着一种交换作用（一种量子效应），使电子的原子磁矩平行排列起来而达到自发磁化的饱和状态15单晶和多晶磁畴结构的示意16磁化过程示意a：未磁化时状态b：畴壁的可逆位移阶段—OA段c：不可逆的磁化——AB段d：磁畴磁矩的转动——BC段e：趋于饱和的阶段——CS段

在外磁场撤消后，铁磁质内掺杂和内应力或因为介质存在缺陷阻碍磁畴恢复到原来的状态1718磁畴19影响铁磁质磁性的因素温度对磁性有影响