磁學(xué)與磁性材料基礎(chǔ)知識(shí)精選幻燈片

1、 靜磁現(xiàn)象 材料的磁化 磁性與磁性材料的分類磁矩磁化強(qiáng)度M磁場(chǎng)強(qiáng)度H和磁感應(yīng)強(qiáng)度B磁化率和磁導(dǎo)率退磁場(chǎng)靜磁能磁化曲線磁滯回線物質(zhì)的磁性分類磁性材料分類電荷周圍存在電場(chǎng)，可以用電力線來表示電荷之間存在相互作用122q qFkr那么磁場(chǎng)呢？是否有和電場(chǎng)相似的性質(zhì)呢？磁場(chǎng)磁極和電流周圍都存在磁場(chǎng)，磁場(chǎng)可以用磁力線表示：磁力線特點(diǎn)：從從N N極出發(fā)，進(jìn)入與其最鄰近的極出發(fā)，進(jìn)入與其最鄰近的S S極，并形成閉合回路；極，并形成閉合回路；通常呈直線或曲線，不存在呈直角拐彎的磁力線；通常呈直線或曲線，不存在呈直角拐彎的磁力線；任意二條同向磁力線之間相互排斥，因此不存在相交的磁力線；任意二條同向磁力線之間相互

2、排斥，因此不存在相交的磁力線；如果一個(gè)小磁體能夠用無限小的電流回路如果一個(gè)小磁體能夠用無限小的電流回路來表示，我們就稱為來表示，我們就稱為磁偶極子磁偶極子。用磁偶極。用磁偶極矩矩jm表示：表示：磁偶極子和磁矩與磁偶極子等效的平面回路的電流和回路與磁偶極子等效的平面回路的電流和回路面積的乘積定義為面積的乘積定義為磁矩磁矩，用，用m表示：表示：jm=mlm=iS i+m-mliSm 磁偶極矩和磁矩具有相同的物理意義，存在關(guān)系：磁偶極矩和磁矩具有相同的物理意義，存在關(guān)系：jm=0m ，o=410-7Hm-1 ，真空磁導(dǎo)率，真空磁導(dǎo)率m為磁極強(qiáng)度磁化強(qiáng)度M定義單位體積磁體內(nèi)磁偶極子具有的磁偶極矩矢量和

3、稱為定義單位體積磁體內(nèi)磁偶極子具有的磁偶極矩矢量和稱為磁極化強(qiáng)度磁極化強(qiáng)度，用，用Jm 表示；表示； 單位體積磁體內(nèi)磁偶極子具有的磁矩矢量和稱為單位體積磁體內(nèi)磁偶極子具有的磁矩矢量和稱為磁化強(qiáng)度磁化強(qiáng)度，用用M表示。表示。2mmjJW b mV1mMAmVJ m和和M亦有如下關(guān)系：亦有如下關(guān)系： Jm=0M 磁化強(qiáng)度可以看成是磁偶極子的集合磁化強(qiáng)度又可以看成是閉合電流環(huán)的集合磁場(chǎng)強(qiáng)度H和磁感應(yīng)強(qiáng)度B磁場(chǎng)中的磁極會(huì)受到力的作用，表示為： F=m H， m為磁極強(qiáng)度定義磁場(chǎng)強(qiáng)度H：?jiǎn)挝粡?qiáng)度的磁場(chǎng)等于單位磁極受到1牛頓的力。 在更多場(chǎng)合，確定場(chǎng)效應(yīng)的量是磁感應(yīng)強(qiáng)度B（磁通密度）。在SI單位制中，B的

4、定義為： B o（HM） 應(yīng)用中常用電流來產(chǎn)生磁場(chǎng)，有以下三種形式： 無限長載流直導(dǎo)線的磁場(chǎng)強(qiáng)度 HI/2pr 載流環(huán)行線圈圓心的磁場(chǎng)強(qiáng)度 HI/2r 無限長載流螺線管的磁場(chǎng)強(qiáng)度 Hn I磁化強(qiáng)度M和磁場(chǎng)強(qiáng)度H存在如下關(guān)系： Mc H 或 cM/Hc稱為磁體的磁化率，表征磁體磁性強(qiáng)弱的參量。由此 B=0(H+c H)0(1+c)H 定義（1c）為相對(duì)磁導(dǎo)率，即B/ 0 H。 磁導(dǎo)率是表征磁體的磁性、導(dǎo)磁性及磁化難易程度的磁學(xué)量。磁化率和磁導(dǎo)率在不同的磁化條件下，磁導(dǎo)率被分為以下四種： (1)起始磁導(dǎo)率 ： (2)最大磁導(dǎo)率： (3)增量磁導(dǎo)率： (4)可逆磁導(dǎo)率：001limiHBHmax0m

5、ax1BH01BH0limrevHBHmaxiH0B退磁場(chǎng)材料被磁化時(shí)，兩端的自由磁極會(huì)產(chǎn)材料被磁化時(shí)，兩端的自由磁極會(huì)產(chǎn)生與磁化反方向的磁場(chǎng)，即生與磁化反方向的磁場(chǎng)，即退磁場(chǎng)退磁場(chǎng)dHNM ，N為退磁因子為退磁因子僅與材料形狀有關(guān)僅與材料形狀有關(guān)只有具有高對(duì)稱性的簡(jiǎn)單體可以求出只有具有高對(duì)稱性的簡(jiǎn)單體可以求出N的大小：的大?。呵蛐误w球形體N=1/3細(xì)細(xì)長長圓圓柱柱體體N=1/2無限大平板無限大平板N=1MHd靜磁能磁場(chǎng)中的磁體受到力的作用，力矩為：磁場(chǎng)中的磁體受到力的作用，力矩為：sinsinLFlmlH具有的能量密度為：具有的能量密度為：0cosHFMH +m-mHF=mHF=mHl高能量

6、態(tài)高能量態(tài)HF=mHF=mH+m-m低能量態(tài)低能量態(tài)1.2 材料的磁化磁化曲線磁化曲線磁化曲線是表示磁感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁化強(qiáng)度和磁化強(qiáng)度M與磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度H之間的非線性關(guān)系之間的非線性關(guān)系 圖為鋁鎳鈷合金的磁化曲線圖為鋁鎳鈷合金的磁化曲線磁滯回線Br，Mr表示剩磁M=0時(shí)的矯頑力，稱為內(nèi)稟矯頑力B=0時(shí)的矯頑力，稱為磁通矯頑力矯頑力是表征材料在磁化以后保持磁化狀態(tài)的能力通常將BHC81038105的材料稱為硬磁材料硬磁材料；介于120kA m-1之間的為半硬磁材料退磁曲線退磁曲線上每一點(diǎn)的B和H的乘積(BH)為磁能積，表征永磁材料中能量大小的物理量。(BH)的最大值為最大磁能積(BH) max 按磁化率的大小，可將物質(zhì)磁性分為五個(gè)種類：抗磁性 普遍性 且絕對(duì)值也很小順磁性 遵守居里-外斯定律：反鐵磁性 存在奈爾溫度鐵磁性 絕對(duì)值很大，存在亞鐵磁性 絕對(duì)值比鐵磁體稍低， 但磁結(jié)構(gòu)卻不同0dc0PPCTTcNT0fcCT0mc1.3 磁性和磁性材料分類物質(zhì)的磁性分類HexeWABWAAWBBABWiiWiiWijBA（a）抗磁性（b）順磁性（c）反鐵磁性（d）鐵磁性（e）亞鐵磁性五種磁性材料的基本磁結(jié)構(gòu)磁磁性性材材料料信信磁磁材材料料