第三章;磁學(xué)性能(材料的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，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，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)是由于帶電物體運動的結(jié)果。磁現(xiàn)象的本質(zhì)是由于帶電物體運動的結(jié)果。 原子中電子的繞核運動、電子本身的自旋，都會產(chǎn)生磁場。原子中電子的繞核運動、電子本身的自旋，都會產(chǎn)

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

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使磁場略有增加的物質(zhì)稱為順磁性物質(zhì)使磁場略有增加的物質(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)沒有外加磁場時，材料內(nèi)部原子或電子形但是當(dāng)沒有外加磁場時，材料內(nèi)部原子或電子形成的磁場時雜亂無章的，磁分子產(chǎn)生的磁場相互成的磁場時雜亂無章的，磁分子產(chǎn)生的磁場相互抵消，因此對外通常不顯示磁性。抵消，因此對外通常不顯示磁性。l 概念引入概念引入: : 前述材料原子核自旋運動，電子的繞前述材料原子核自旋運動，電子的繞核運動及電子本身的自旋運動都將形成環(huán)形電流核運動及電子本身的自旋運動都將形成環(huán)形電流產(chǎn)生磁性。產(chǎn)生磁性。l 一

4、個環(huán)形電流的磁矩：一個環(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)有外加磁場后，環(huán)形電流的磁矩沿磁場規(guī)律排當(dāng)有外加磁場后，環(huán)形電流的磁矩沿磁場規(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：單位體積的總磁矩磁化強(qiáng)度：單位體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)外加磁場后物質(zhì)被磁化的難易程度，與當(dāng)外加磁場后物質(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)被磁化后會影響其所處的外加磁場的變化，例如，鐵磁體前述當(dāng)物質(zhì)被磁化后會影響其所處的外加磁場的變化，例如，鐵磁體就使其所處的磁場強(qiáng)烈的增加就使其所處的磁場強(qiáng)烈的增加 設(shè)增加后的總磁場為設(shè)增加后的總磁場為B B，外加磁場為，外加磁場為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+HH+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（絕對磁導(dǎo)率），為材料內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場稱為磁導(dǎo)率（絕對磁導(dǎo)率），為材料內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的比值。強(qiáng)度的比值。 r r稱為相對磁導(dǎo)率稱為相對磁導(dǎo)率四、磁化曲線和磁滯回線磁導(dǎo)率和磁場的關(guān)系磁滯：磁滯：指鐵磁材料的磁性狀態(tài)變化時，磁化強(qiáng)指鐵磁材料的磁性狀態(tài)變化時，磁化強(qiáng)度滯后于磁場強(qiáng)度，它的磁通密度度滯后于磁場強(qiáng)度，它的磁通密度B與磁場強(qiáng)與磁場強(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，外磁場磁滯回線中，外磁場 減小為零時，減小為零時，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為使剩磁降低為零而施加的反向外磁場強(qiáng)度外磁場強(qiáng)度 磁致?lián)p耗：