動(dòng)態(tài)磁化過程的特點(diǎn)和復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率

前面幾節(jié)的討論都是在準(zhǔn)靜態(tài)下進(jìn)行的，考慮的是在給定磁場下，樣品從一個(gè)平衡態(tài)轉(zhuǎn)變到新平衡態(tài)之后的結(jié)果，沒有考慮建立新平衡態(tài)所需要的時(shí)間，但在交變磁場中，特別是高頻磁場中的應(yīng)用時(shí)，磁化狀態(tài)變化需要一定時(shí)間過程的問題將變得十分突出，帶來一系列新現(xiàn)象和新問題：磁化強(qiáng)度的變化落后于磁場變化，磁化率變?yōu)閺?fù)數(shù)。頻散現(xiàn)象：磁化率不但隨磁場幅值變化，也隨交變場頻率變化，出現(xiàn)一系列的起伏，直到某一截止頻率，磁化率為零。損耗增加：除去不可逆磁化過程產(chǎn)生的磁滯損耗外，還有渦流損耗和磁性材料特有的各種后效損耗。磁導(dǎo)率的減落效應(yīng)。交變磁場下的磁化過程（動(dòng)態(tài)磁化過程）一.動(dòng)態(tài)磁化過程的特點(diǎn)和復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率厚度為50μm的鉬坡莫合金片不同磁場頻率下的磁滯迴線，實(shí)驗(yàn)表明，隨著磁場頻率的增高、磁滯迴線逐漸趨于一個(gè)橢圓形狀，面積有所增加。在磁場達(dá)到最大值時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度并不對應(yīng)最大值。交變磁場下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下反映了動(dòng)態(tài)磁化的一些特點(diǎn)：磁場幅值不變，頻率提高，磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)率都迅速下降，動(dòng)態(tài)磁化特性瑞利磁滯回線：當(dāng)外磁場的振幅不大（磁化基本上為可逆）時(shí)，得到在原點(diǎn)附近具有正負(fù)對稱變化的磁滯回線。磁滯損耗：Wh=(3/4)fη(Hm)3渦流損耗：P=(r02/8ρ)(dM/dt)2(均勻磁化)(趨膚效應(yīng))

P=(r02/2ρ)(dM/dt)2(非均勻磁化)磁后效應(yīng)：磁化強(qiáng)度M(或B)跟不上磁場變化的延遲現(xiàn)象。(擴(kuò)散磁后效、約旦磁后效:M(T)–M(0)=χdSVlogt，SV磁后效系數(shù)，

χd微分磁導(dǎo)率。復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率交變磁場中的磁體：存在磁滯效應(yīng)、渦流效應(yīng)、磁后效應(yīng)、疇壁共振等。交變磁場：H=HmeiωtB=Bmei（ωt-φ）復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率:μ=(1/μ0)(B/H)=(Bm/μ0Hm)e-iφ=μ′

-iμ′′磁損耗功率密度：P耗=(1/T)∫0THdB=πfμ0μ′′Hm2

儲(chǔ)能密度：WC=(1/T)∫0THBdt=(1/2)μ0μ′Hm2

品質(zhì)因子：Q=2πf(Wc/P耗)=μ′/μ′′磁損耗系數(shù)(損耗角正切):

tanφμ=1/Q=μ′′/μ′橢圓磁滯迴線下，假設(shè)交變磁場H是正弦周期變化，則相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B也是正弦周期性變化，但比磁場變化落后一個(gè)相角。因此在高頻弱磁場范圍內(nèi)我們可以給出確切的數(shù)學(xué)表達(dá)示：在弱直流磁場下，靜態(tài)磁滯回線近似為一直線（可逆磁化段）但在高頻弱磁場范圍，磁滯回線會(huì)變成一個(gè)橢圓。H=Hmeiωt

B=Bmei（ωt-φ）復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的引入：交變磁場下，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化落后一個(gè)相角，

顯然，磁導(dǎo)率分為兩部分：實(shí)數(shù)部分和磁場變化同位相，又稱彈性磁導(dǎo)率，其含義和靜態(tài)磁導(dǎo)率相同。虛數(shù)部分落后磁場變化角，又稱粘滯性磁導(dǎo)率，相當(dāng)于損耗。因此交變磁場下磁導(dǎo)率成復(fù)數(shù)：或用復(fù)數(shù)磁化率表示：

采用復(fù)數(shù)表示更為方便：稱作損耗角正切，也叫損耗因子。稱作品質(zhì)因數(shù)，表示單位耗能下的儲(chǔ)能大小。為綜合表征磁性材料性質(zhì)還常使用積參量相位角δ又稱作損耗角，可以證明單位體積磁損耗功率為：習(xí)題5.4交變磁場在鐵磁體內(nèi)的儲(chǔ)能密度為：這些參數(shù)的意義，還可以通過一個(gè)環(huán)形樣品來說明：繞有線圈的環(huán)形磁性材料，其等效電路如右圖。測量出LX,RX，及可求出設(shè)交變電流：其中，N是線圈箍數(shù)，

是環(huán)形樣品的平均周長。其感應(yīng)電動(dòng)勢為：所以等效電阻等效電感環(huán)形線圈電感于是有：起始磁導(dǎo)率隨頻率的變化：磁譜復(fù)習(xí)