普通物理學(xué)89課件

與弱磁質(zhì)相比，鐵磁質(zhì)具有以下特點(diǎn)：(1)在外磁場(chǎng)的作用下能產(chǎn)生很強(qiáng)的附加磁場(chǎng)。(2)外磁場(chǎng)停止作用后，仍能保持其磁化狀態(tài)。(4)具有臨界溫度Tc。在Tc以上，鐵磁性完全消失而成為順磁質(zhì)，Tc稱為居里溫度或居里點(diǎn)。不同的鐵磁質(zhì)有不同的居里溫度Tc。純鐵：1040K，純鎳：631K。(3)相對(duì)磁導(dǎo)率和磁化率不是常數(shù)，而是隨外磁場(chǎng)的變化而變化；具有磁滯現(xiàn)象，之間不具有簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。*§8-9鐵磁質(zhì)把未磁化的均勻鐵磁質(zhì)做成環(huán)形作為螺線管芯一螺繞環(huán)，如圖：線圈中通入電流(勵(lì)磁電流)后，鐵磁質(zhì)就被磁化。

n為線圈單位長(zhǎng)度匝數(shù)，根據(jù)有介質(zhì)時(shí)的安培環(huán)路定理，當(dāng)勵(lì)磁電流為I時(shí)，環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度：一、磁化曲線和磁滯回線05101520磁通計(jì)A鐵芯中的B由磁通計(jì)上的次級(jí)線圈測(cè)出，這樣，通過(guò)改變勵(lì)磁電流，可得到對(duì)應(yīng)的一組B和H的值，從而給出一條關(guān)于試樣B～H的關(guān)系曲線稱為磁化曲線。OHACBS05101520磁通計(jì)A當(dāng)鐵磁質(zhì)達(dá)到飽和狀態(tài)后，緩慢地減小H，鐵磁質(zhì)中的B并不按原來(lái)的曲線減小，并且H=0時(shí)，B不等于0，具有一定值，這種現(xiàn)象稱為剩磁。要完全消除剩磁Br，必須加反向磁場(chǎng)，當(dāng)B=0時(shí)磁場(chǎng)的值Hc為鐵磁質(zhì)的矯頑力。磁滯回線BHedcOafbBH當(dāng)反向磁場(chǎng)繼續(xù)增加，鐵磁質(zhì)的磁化達(dá)到反向飽和。反向磁場(chǎng)減小到零，同樣出現(xiàn)剩磁現(xiàn)象。不斷地正向或反向緩慢改變磁場(chǎng)，磁化曲線為一閉合曲線—磁滯回線。二、磁疇單晶磁疇結(jié)構(gòu)示意圖多晶磁疇結(jié)構(gòu)示意圖在鐵磁質(zhì)中，相鄰鐵原子中的電子間存在著非常強(qiáng)的交換耦合作用，這個(gè)相互作用促使相鄰原子中電子的自旋磁矩平行排列起來(lái)，形成一個(gè)自發(fā)磁化達(dá)到飽和狀態(tài)的微小區(qū)域，這些自發(fā)磁化的微小區(qū)域稱為磁疇。單晶磁疇結(jié)構(gòu)示意圖多晶磁疇結(jié)構(gòu)示意圖

在沒(méi)有外磁場(chǎng)作用時(shí)，每個(gè)磁疇中磁矩取向一致，但不同磁疇中磁矩取向各不相同，整個(gè)磁體平均磁矩為零，宏觀上不顯磁性。當(dāng)外磁場(chǎng)逐漸減弱到零時(shí)，已被磁化的鐵磁體內(nèi)的各個(gè)磁疇由于受到阻礙它們轉(zhuǎn)向的摩擦阻力，不能恢復(fù)到磁化前的狀態(tài)，從而使磁體內(nèi)部保留了部分磁性，表現(xiàn)為剩磁。磁疇的結(jié)構(gòu)和形狀已可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段觀察到，圖示為磁疇結(jié)構(gòu)的顯微照片高溫和振動(dòng)去磁：通過(guò)分子熱運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)，破壞了磁體中磁疇的規(guī)則排列。鐵磁體在交變磁化磁場(chǎng)的作用下，它的形狀隨之改變，叫做磁致伸縮效應(yīng)。BHO矯頑力很小(Hc<102A?m-1)，磁滯回線窄，所圍的面積小，磁滯損耗小，易磁化，也易退磁。適用于交變磁場(chǎng)中，常用作變壓器、繼電器、電動(dòng)機(jī)、電磁鐵和發(fā)電機(jī)的鐵芯。軟磁材料三、磁性材料的分類根據(jù)材料磁滯回線的不同，可將材料分為軟磁材料和硬磁材料當(dāng)鐵磁材料在交變磁場(chǎng)的作用下反復(fù)磁化時(shí)，由于磁體內(nèi)分子狀態(tài)的不斷改變，分子振動(dòng)加劇導(dǎo)致磁體發(fā)熱，溫度升高，損耗了磁化電流的能量。這種在反復(fù)磁化過(guò)程中能量的損失叫磁滯損耗。磁滯回線所圍的面積越大，磁滯損耗也越大。軟磁材料磁滯損耗較小BHO矯頑力大，剩磁大、磁滯回線寬，所圍的面積大，磁滯損耗大，硬磁材料軟磁材料有金屬的，也有非金屬鐵氧體材料。后者在信息技術(shù)和電子技術(shù)中有重要、廣泛的用途。

矩磁材料的磁滯回線接近于矩形，特點(diǎn)是剩磁Br接近飽和值BS。當(dāng)矩磁材料在不同方向的外磁場(chǎng)磁化后，總是處于和兩種剩磁狀態(tài)，可作電子計(jì)算機(jī)的“記憶”元件。選擇進(jìn)入下一節(jié)§8-0教學(xué)基本要求§8-1恒定電流§8-2磁感應(yīng)強(qiáng)度§8-3畢奧-薩伐爾定律§8-4穩(wěn)恒磁場(chǎng)的高斯定理與安培環(huán)路定理§8-5