第三章;磁學(xué)性能(材料磁化特征及其基本參數(shù))

1、材料的磁化特征及其基本參數(shù)材料的磁化特征及其基本參數(shù)一、磁化現(xiàn)象及磁化強(qiáng)度l 磁性與物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)，決定于原子結(jié)構(gòu)、原子間的相互作用，例如:鍵結(jié)合和晶體結(jié)構(gòu)等。l 磁性是微觀結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出來的一種宏觀現(xiàn)象。l 研究磁性也是研究材料物質(zhì)內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的方法。磁化現(xiàn)象及磁化強(qiáng)度 一切物質(zhì)都具有磁性，任何空間都存在磁場(chǎng)，只是強(qiáng)弱不同而已。一切物質(zhì)都具有磁性，任何空間都存在磁場(chǎng)，只是強(qiáng)弱不同而已。 根本原因：根本原因： 磁磁-電電 磁現(xiàn)象的本質(zhì)是由于帶電物體運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。磁現(xiàn)象的本質(zhì)是由于帶電物體運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。 原子中電子的繞核運(yùn)動(dòng)、電子本身的自旋，都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。原子中電子的繞核運(yùn)動(dòng)、電子本身的自旋，都會(huì)產(chǎn)

2、生磁場(chǎng)。 一個(gè)分子內(nèi)部全部電子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的總和叫做分子磁一個(gè)分子內(nèi)部全部電子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的總和叫做分子磁場(chǎng)。場(chǎng)。 物質(zhì)在磁場(chǎng)中，由于受到磁場(chǎng)作用而呈現(xiàn)一定磁性稱為物質(zhì)在磁場(chǎng)中，由于受到磁場(chǎng)作用而呈現(xiàn)一定磁性稱為磁磁化化 凡是能被磁場(chǎng)磁化的物質(zhì)稱為凡是能被磁場(chǎng)磁化的物質(zhì)稱為磁介質(zhì)（磁質(zhì)）磁介質(zhì)（磁質(zhì)）。 當(dāng)物質(zhì)處于磁場(chǎng)中時(shí)，會(huì)使磁場(chǎng)發(fā)生變化，不當(dāng)物質(zhì)處于磁場(chǎng)中時(shí)，會(huì)使磁場(chǎng)發(fā)生變化，不同的物質(zhì)所引起的磁場(chǎng)變化不一樣。同的物質(zhì)所引起的磁場(chǎng)變化不一樣。l使磁場(chǎng)減弱的物質(zhì)稱為抗磁性物質(zhì)使磁場(chǎng)減弱的物質(zhì)稱為抗磁性物質(zhì) 銅、銀、銅、銀、金、汞、鋅等金、汞、鋅等l使磁場(chǎng)強(qiáng)烈增加的物質(zhì)稱為鐵磁性物質(zhì)使磁場(chǎng)

3、強(qiáng)烈增加的物質(zhì)稱為鐵磁性物質(zhì) 鐵，鐵，鈷、鎳等鈷、鎳等l使磁場(chǎng)略有增加的物質(zhì)稱為順磁性物質(zhì)使磁場(chǎng)略有增加的物質(zhì)稱為順磁性物質(zhì) 鋰、鋰、鈉、鉀、銣等鈉、鉀、銣等磁化強(qiáng)度l 但是當(dāng)沒有外加磁場(chǎng)時(shí)，材料內(nèi)部原子或電子形但是當(dāng)沒有外加磁場(chǎng)時(shí)，材料內(nèi)部原子或電子形成的磁場(chǎng)時(shí)雜亂無章的，磁分子產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互成的磁場(chǎng)時(shí)雜亂無章的，磁分子產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，因此對(duì)外通常不顯示磁性。抵消，因此對(duì)外通常不顯示磁性。l 概念引入概念引入: : 前述材料原子核自旋運(yùn)動(dòng)，電子的繞前述材料原子核自旋運(yùn)動(dòng)，電子的繞核運(yùn)動(dòng)及電子本身的自旋運(yùn)動(dòng)都將形成環(huán)形電流核運(yùn)動(dòng)及電子本身的自旋運(yùn)動(dòng)都將形成環(huán)形電流產(chǎn)生磁性。產(chǎn)生磁性。l 一

4、個(gè)環(huán)形電流的磁矩：一個(gè)環(huán)形電流的磁矩：Pm=S Pm=S 環(huán)形電流的強(qiáng)度，環(huán)形電流的強(qiáng)度，S S是環(huán)形所包圍的面積。是環(huán)形所包圍的面積。l 當(dāng)有外加磁場(chǎng)后，環(huán)形電流的磁矩沿磁場(chǎng)規(guī)律排當(dāng)有外加磁場(chǎng)后，環(huán)形電流的磁矩沿磁場(chǎng)規(guī)律排列，在宏觀上顯示磁性。用磁化強(qiáng)度衡量物質(zhì)磁列，在宏觀上顯示磁性。用磁化強(qiáng)度衡量物質(zhì)磁性強(qiáng)弱及磁化狀態(tài)性強(qiáng)弱及磁化狀態(tài)磁化強(qiáng)度l磁化強(qiáng)度：?jiǎn)挝惑w積的總磁矩磁化強(qiáng)度：?jiǎn)挝惑w積的總磁矩磁極化強(qiáng)度材料受磁化后呈規(guī)律排列，宏觀上顯示磁極材料受磁化后呈規(guī)律排列，宏觀上顯示磁極（南北極），把微觀的磁分子稱為磁偶極（南北極），把微觀的磁分子稱為磁偶極子，宏觀所表示出的磁矩稱為磁偶極矩子，宏

5、觀所表示出的磁矩稱為磁偶極矩jm磁極化強(qiáng)度磁極化強(qiáng)度:單位體積的磁偶極矩稱為磁極化單位體積的磁偶極矩稱為磁極化強(qiáng)度強(qiáng)度二、磁化率與物質(zhì)磁性的分類二、磁化率與物質(zhì)磁性的分類磁化率：磁化率：當(dāng)外加磁場(chǎng)后物質(zhì)被磁化的難易程度，與當(dāng)外加磁場(chǎng)后物質(zhì)被磁化的難易程度，與材料的溫度有關(guān)。材料的溫度有關(guān)。磁質(zhì)的分類磁質(zhì)的分類三、磁導(dǎo)率 前述當(dāng)物質(zhì)被磁化后會(huì)影響其所處的外加磁場(chǎng)的變化，例如，鐵磁體前述當(dāng)物質(zhì)被磁化后會(huì)影響其所處的外加磁場(chǎng)的變化，例如，鐵磁體就使其所處的磁場(chǎng)強(qiáng)烈的增加就使其所處的磁場(chǎng)強(qiáng)烈的增加 設(shè)增加后的總磁場(chǎng)為設(shè)增加后的總磁場(chǎng)為B B，外加磁場(chǎng)為，外加磁場(chǎng)為H H，磁化強(qiáng)度為，磁化強(qiáng)度為M M，

6、加入磁介質(zhì)前磁感應(yīng)強(qiáng)度加入磁介質(zhì)前磁感應(yīng)強(qiáng)度B B0 0=0 0H H 加入磁介質(zhì)后引起的附加磁感應(yīng)強(qiáng)度加入磁介質(zhì)后引起的附加磁感應(yīng)強(qiáng)度B B = =0 0M M加入磁介質(zhì)后總磁感應(yīng)強(qiáng)度：加入磁介質(zhì)后總磁感應(yīng)強(qiáng)度： B=BB=B0 0+ B+ B = =0 0H+H+0 0M M 0 0為真空磁導(dǎo)率為真空磁導(dǎo)率 根據(jù)根據(jù)B= B= 0 0 ( (H+M H+M ) ) 磁化率：磁化率：=M/H=M/HB= B= 0 0 ( (H+H H+H ) = ) = 0 0 ( (1+ 1+ ) ) H H 把令把令 = = 0 0 ( (1+ 1+ ) ) 1+= 1+= r r則則 = = 0 0

7、( (1+ 1+ ) = ) = 0 0 r rB= B= HH或或=B/H=B/H稱為磁導(dǎo)率（絕對(duì)磁導(dǎo)率），為材料內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)稱為磁導(dǎo)率（絕對(duì)磁導(dǎo)率），為材料內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的比值。強(qiáng)度的比值。 r r稱為相對(duì)磁導(dǎo)率稱為相對(duì)磁導(dǎo)率四、磁化曲線和磁滯回線磁導(dǎo)率和磁場(chǎng)的關(guān)系磁滯：磁滯：指鐵磁材料的磁性狀態(tài)變化時(shí)，磁化強(qiáng)指鐵磁材料的磁性狀態(tài)變化時(shí)，磁化強(qiáng)度滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度，它的磁通密度度滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度，它的磁通密度B與磁場(chǎng)強(qiáng)與磁場(chǎng)強(qiáng)度度 H之間呈現(xiàn)磁滯回線關(guān)系之間呈現(xiàn)磁滯回線關(guān)系剩磁剩磁Br：磁滯回線中，外磁場(chǎng)磁滯回線中，外磁場(chǎng) 減小為零時(shí)，減小為零時(shí)，鐵磁質(zhì)所具有的磁感應(yīng)強(qiáng)度鐵磁質(zhì)所具有的磁感應(yīng)強(qiáng)度矯頑力矯頑力Hc：為使剩磁降低為零而施加的反向?yàn)槭故４沤档蜑榱愣┘拥姆聪蛲獯艌?chǎng)強(qiáng)度外磁場(chǎng)強(qiáng)度 磁致?lián)p耗：