电磁学7-5.ppt

1、在各类磁介质中，应用最广泛的是铁磁性物质。,1,与弱磁性物质相比，铁磁性物质具有以下特点：,(1)在外磁场的作用下能产生很强的附加磁场 ，使铁磁质中的 远大于 ，其值可达几倍、甚至几千以上。,二十世纪初期，铁磁性材料主要用在电机制造业和通讯器件中，自50年代以来，随着电子计算机和信息科学的发展，应用铁磁性材料进行信息的存储和记录（例如，磁带它不仅可储存数字信息，也可储存随时间变化的信息；不仅可用作计算机的存储器，而且可用于录音和录像），已发展成为引人注目的系列新技术，预计新的应用将不断得到发展。,因此对铁磁性材料磁化性能的研究，无论在理论上或是实用上都有很重要的意义。,(2) 外磁场停止作用后

2、，仍能保持其磁化状态。,(4) 具有临界温度Tc。在Tc以上，铁磁性完全消失而成为顺磁质，Tc称为居里温度或居里点。不同的铁磁质有不同的居里温度Tc。纯铁：770C，纯镍：358C。,居 里,2,(3) 相对磁导率和磁化率不是常数，而是随外磁场的变化而变化；具有磁滞现象， 和 之间不具有简单的线性关系。,把未磁化的均匀铁磁质充满一螺绕环，如图所示。线圈中通入电流(励磁电流)后，铁磁质就被磁化。,根据有介质时的安培环路定理，当励磁电流为I 时，环内的磁场强度,1. 磁化曲线,3,铁芯中的B由磁通计上的次级线圈测出，这样，通过改变励磁电流，可得到对应的一组B和H的值，从而给出一条关于试样BH的关系

3、曲线（磁化曲线）。,4,使励磁电流从零开始，此时B=H=0，然后逐渐增大电流，以增大H 。测得B与H的对应关系如图所示.,随H的增大，B先缓慢增大(OA段)，然后迅速增大(AB段)，过B点过后，B又缓慢增大(BC段)。,从S开始，B几乎不随H的增大而增大，介质的磁化达到饱和。与S对应的HS称饱和磁场强度，相应的BS称饱和磁感应强度。,根据 ，可以求出不同H值对应的r值，由此可见铁磁质BH显著的非线性特点。,5,当铁磁质达到饱和状态后，缓慢地减小H，铁磁质中的B并不按原来的曲线减小，并且H=0时，B不等于0，具有一定值，这种现象称为剩磁。,要完全消除剩磁Br，必须加反向磁场，当B=0时磁场的值H

4、c为铁磁质的矫顽力。,当反向磁场继续增加，铁磁质的磁化达到反向饱和。反向磁场减小到零，同样出现剩磁现象。不断地正向或反向缓慢改变磁场，磁化曲线为一闭合曲线磁滞回线。,2. 磁滞回线,6,B的变化总落后于H的变化，称磁滞现象。,研究铁磁质的磁性就必须知道它的磁滞回线，不同材料的磁滞回线的形状是不同的，即使同一种材料，其磁滞回线亦取决于被磁化的程度。,在反复磁化过程中能量的损失叫做磁滞损耗。理论和实践证明，磁滞回线包围的面积越大，磁滞损耗也越大。,7,通常讲到某种材料的磁滞回线都是指它的饱和磁滞回线。,在技术上，根据矫顽力的大小把铁磁材料分成两大类： 软磁材料和硬磁材料。,软磁材料矫顽力很小(Hc

5、102Am-1)，磁滞回线比较“瘦” ，所围的面积小，磁滞损耗小。,软磁材料如纯铁、硅钢、坡莫合金和铁氧体等材料，适用于交变磁场中，常用作变压器、继电器、电动机、电磁铁和发动机的铁芯。,硬磁材料矫顽力大，剩磁大、磁滞回线比较“胖” ，所围的面积大，磁滞损耗大。,8,硬磁材料如碳钢、钨钢、铝镍钴合金等材料。磁化后能保持很强的磁性，适用于制成各种类型的永久磁铁。,矩磁材料的磁滞回线接近于矩形，特点是剩磁Br接近饱和值BS。,当矩磁材料在不同方向的外磁场磁化后，总是处于 和 两种剩磁状态，可作电子计算机的“记忆”元件。,9,3. 铁磁性起因简介,铁磁性是一种与固体结构状态有关的性质，它起源于电子的自旋。铁磁质的磁性不能用一般顺磁质的理论来解释，因为铁磁性元素的单个原子并不具有任何特殊的磁性。利用磁畴的观点能解释铁磁体磁化过程所有特性。,根据固体结构理论，铁磁质中相邻铁原子中的电子间存在着非常强的交换耦合作用，这个相互作用促使相邻原子中电子的自旋磁矩平行排列起来，形成一个自发磁化达到饱和状态的微小区域，这些自发磁化的微小区域称为磁畴。,10,无外磁场时的磁畴,磁畴的体积约 ，其中包含 个原子。,在无外磁场时，各磁畴的排列是无规则的，各磁畴的磁化方向各不相同，因此产生的磁效应相互抵消，整个铁磁质对外不显磁性。,11,当铁磁质处在外磁场中时，与外磁场方向接近的磁畴体积逐渐扩大（称