磁滞特性
磁介质的磁化与磁滞现象

磁介质的磁化与磁滞现象磁介质是一类特殊的材料,它在外加磁场的作用下会发生磁化现象。
磁化是指磁介质中原子或分子的磁矩在外加磁场的作用下发生定向排列的过程。
那么,磁介质的磁化是如何发生的呢?要了解磁介质的磁化过程,首先需要知道磁介质是由多个微小的磁畴组成的。
每个磁畴都具有一定的磁矩方向,但在没有外加磁场时,各个磁畴的磁矩方向是杂乱无章的。
当外加磁场作用于磁介质时,它会对磁畴的磁矩施加一个力矩,试图使磁矩与外加磁场方向相同。
由于各个磁畴之间存在互相影响的相互作用力,使得磁化过程并不是瞬时发生的。
在外加磁场作用下,磁介质中的磁矩会逐渐定向,并在达到平衡状态后保持一定的方向。
这个过程称为磁化过程。
磁滞现象是磁介质在磁化和去磁化过程中所显示出的一种特殊现象。
当外加磁场逐渐增大时,磁介质的磁化程度也随之增大。
然而,在达到一定磁场强度时,磁化程度不再随着外加磁场的增加而增大,而是停滞不前或增长速度变缓。
这个临界点称为饱和磁场强度。
同样,在减小外加磁场的过程中,磁介质的磁化程度也不是立即减小的。
相反,其磁矩仍然保持一部分定向,直到达到另一个临界点,也就是剩余磁场强度。
在这之后,磁介质中的磁矩会迅速消失,回到没有外加磁场时的状态。
磁滞现象是由于磁介质分子或原子之间存在着一定的耦合力。
当外加磁场改变其方向时,磁介质分子或原子不会立即跟随改变,而会保持一定的反向或相对不变的磁矩方向,这就导致了磁滞现象的出现。
磁滞现象不仅仅是磁介质的特性,它在很多应用中都起到重要的作用。
例如,磁滞回线的图像可以用于磁性材料的检测和识别。
在磁存储设备中,磁滞现象也被用来存储信息。
通过合理地控制外加磁场的大小和方向,可以实现信息的写入和读出。
除了磁滞现象外,磁介质的磁化还受到一些其他因素的影响。
温度是影响磁介质磁化性能的重要因素之一。
随着温度的升高,磁介质内部的原子或分子热运动增强,磁畴的稳定性减弱,从而降低了磁化程度。
此外,磁介质的组成和结构也会对磁化性能产生影响。
磁性材料的磁导率与磁滞损耗特性研究
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磁性材料的磁导率与磁滞损耗特性研究磁性材料是一类具有特定磁性质的材料,它们在现代科技中起着重要的作用。
其中一个重要的磁性特性是磁导率。
磁导率是材料对磁场的响应能力的度量,它与磁滞损耗特性有着密切的关系。
首先,我们来探讨磁导率在磁性材料中的重要性。
磁导率是磁性材料描述其磁场效应的基本参数之一,它反映了材料在外加磁场下的磁化能力。
磁导率的大小决定了磁场对材料磁化程度的影响,从而影响了材料的磁性能。
对于磁导率较高的材料,它们具有更强的磁化能力,可以被更强的磁场磁化,因而具有更高的磁感应强度。
而对于磁导率较低的材料,它们对外加磁场的响应较弱,磁化程度较小,因而具有较低的磁感应强度。
其次,我们来分析磁滞损耗特性在磁性材料中的重要性。
磁滞损耗是磁性材料在磁场中磁化、消磁过程中的能量损耗,它是材料内部分子顺磁转变为反磁过程中的摩擦效应的体现。
磁滞损耗特性直接影响着材料的磁场能量转换效率,对于一些应用中需要高效能量转换的设备,如变压器,电感器等,磁滞损耗的大小是制约其性能的一个重要因素。
磁滞损耗越低,能量转换效率越高,反之亦然。
磁导率与磁滞损耗特性是磁性材料中两个相互关联的参数。
一般而言,材料的磁导率越高,磁滞损耗越低。
这是因为磁导率高意味着材料对外界磁场的响应能力强,能迅速实现磁化,而较低的磁滞损耗则意味着材料在磁化、消磁过程中能量损耗较小,能够更高效地实现能量转换。
因此,磁导率与磁滞损耗特性的研究,旨在找出磁导率与磁滞损耗之间的最佳平衡点,以实现高磁化效果与高能量转换效率的统一。
现代科技的进步推动了对磁性材料磁导率与磁滞损耗特性的深入研究。
通过不断优化材料的组成与结构,利用先进的制备技术,磁导率与磁滞损耗特性的提升得以实现。
例如,通过合金成分调控和晶格结构优化,可以提高磁导率,同时采用表面纳米结构或涂层技术,可以降低磁滞损耗,并实现磁导率与磁滞损耗之间的平衡。
这种综合优化的方法能够在各个应用领域中实现更高的性能要求。
软磁材料磁滞特性建模方法研究
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软磁材料磁滞特性建模方法研究软磁材料磁滞特性建模方法研究摘要:软磁材料是一类在外界磁场作用下具有高磁导率和低磁滞特性的材料,广泛应用于电力变压器、电机、传感器等领域。
该文章旨在分析和研究软磁材料的磁滞特性,并探讨其建模方法。
首先,介绍了软磁材料的基本概念和应用领域,然后详细解释了磁滞现象的物理原理。
接着,探讨了软磁材料的磁滞特性表征方法,包括磁滞回线和磁滞损耗等指标。
最后,总结了当前软磁材料磁滞特性建模方法的研究现状,并提出了进一步研究的方向。
一、引言软磁材料是指在外界磁场作用下呈现出较低磁滞特性的材料。
由于其独特的磁学特性,软磁材料在电力变压器、电机、传感器等领域有着广泛的应用。
研究软磁材料的磁滞特性对于改善材料性能、提高设备效率具有重要意义。
二、磁滞现象的物理原理磁滞现象是指在外界磁场的作用下,材料的磁通密度和磁场强度之间存在一定的滞后。
这种滞后现象是由于材料中磁畴的磁矩都需要重新定向才能改变材料的磁化状态。
磁滞现象的物理原理可以用磁畴理论和饱和磁化理论来解释。
三、磁滞特性的表征方法为了对软磁材料的磁滞特性进行评估和比较,需要选择合适的表征方法。
常用的磁滞特性表征方法包括磁滞回线和磁滞损耗。
磁滞回线是通过测量材料在外加磁场作用下的磁化曲线得到的。
一般来说,磁滞回线是一个闭合的椭圆形,包含了材料的饱和磁化、剩余磁化和线性磁化等信息。
磁滞损耗是指材料在磁场变化过程中由于磁矩的定向转动产生的能量损耗。
常用的磁滞损耗表征指标有磁滞损耗角、磁滞损耗系数等。
四、软磁材料磁滞特性建模方法的研究现状软磁材料的磁滞特性建模方法经过多年的研究和发展,已经取得了一定的成果。
目前常用的建模方法有经验模型法、数学模型法和计算机仿真方法等。
经验模型法是根据实验数据和经验公式建立的模型。
该方法简单直观,适用于一些简单的软磁材料磁滞特性的建模,但对于复杂的磁滞特性建模效果较差。
数学模型法是基于材料的物理特性和磁滞原理建立的模型。
铁磁材料的磁滞现象
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铁磁材料的磁滞现象全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:铁磁材料是一类具有显著磁性的材料,其中铁、镍、钴等元素为主要成分。
在外加磁场的作用下,铁磁材料会表现出磁化特性,即在磁场的作用下会产生明显的磁化强度。
当外加磁场消失后,铁磁材料会出现磁滞现象,即铁磁材料的磁化强度不会立即回到零点,而是会保留一定程度的磁化状态,直至另一个相反方向的外加磁场作用使其完全消除。
磁滞现象是铁磁材料特有的一个重要特征,其产生主要是由于铁磁材料在磁化过程中存在一定的磁各向异性。
当外加磁场作用时,铁磁材料内部的磁畴会重新排列,从而导致材料整体产生磁化。
当外加磁场改变方向或减弱时,原本磁化的磁畴需要消耗一定的能量才能再次重新排列成相反方向,这导致了磁滞现象的产生。
为了减轻磁滞现象对铁磁材料应用的影响,科研人员提出了一些改进措施。
一方面,通过精细调控铁磁材料的成分及微观结构,可以降低磁各向异性,从而减少磁滞现象的发生。
利用外加磁场的脉冲控制等方法,可以减少磁滞损耗,提高铁磁材料的稳定性和性能。
铁磁材料的磁滞现象是其磁性特性的重要组成部分,对其在应用中的表现起着重要的作用。
通过深入研究和改进,可以更好地利用铁磁材料的磁性特性,为各种领域的应用提供更好的支持和保障。
希望今后在这方面的研究能够得到更多的关注和支持,为铁磁材料的发展和应用开辟更广阔的前景。
第二篇示例:铁磁材料是一类在外加磁场作用下能够产生磁化现象的材料,常见的铁磁材料包括铁、镍、钴等。
铁磁材料在外加磁场下会表现出一种特殊的现象,即磁滞现象。
磁滞现象是指在磁场的作用下,铁磁材料的磁化强度不会立即随着磁场的变化而发生相应的变化,而是会出现一定的延迟,表现出一种磁滞效应。
磁滞现象对于铁磁材料的磁性能具有重要影响,下面我们将详细介绍铁磁材料的磁滞现象及其研究意义。
磁滞现象是由于铁磁材料内部存在着许多磁畴的形成而导致的。
磁畴是铁磁材料中一种微观结构,它是一种由数千个原子组成的微观区域,这些区域内的原子呈现一定的磁性排列。
发电机剩磁产生的原因
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发电机剩磁产生的原因
发电机剩磁是指关闭电源后,在发电机磁场中仍然存在的磁化现象。
这种剩磁对于发电机的启动和自励提供了必要的电能,然而对于运行中的
发电机,剩磁却可能引发一系列问题,如产生磁场偏移、电压调整不良等。
所以理解发电机剩磁的产生原因是非常重要的。
发电机的磁化通过励磁来实现,在励磁过程中磁场能源的传递通过软
磁材料的磁滞特性来完成。
当发电机被瞬间断开电源,磁场能存留在磁路中,因为磁滞现象及磁场密度的饱和。
这种存留的磁场就是剩磁。
1.磁路差异性:发电机的磁路一般由铁芯、励磁线圈和永磁体组成。
在磁路关闭电源后,不同部分的磁场衰减速度不同,导致剩磁的产生。
2.磁滞特性:铁芯材料会因为磁场变化而产生磁滞现象。
当励磁电流
从高到低或者从低到高发生变化时,励磁线圈中的磁场不会完全消失,而
会在磁路中残留下一部分磁场。
3.磁化饱和:当磁场达到一定强度后,会出现饱和现象,即铁芯材料
不再能增加磁感应强度。
在发电机的实际运行中,励磁电流达到一定值后,铁芯材料的磁感应强度也会饱和,这就导致存留下一部分磁场。
4.磁场反馈:发电机在运行过程中会产生电动势,该电动势通过反馈
信号回到励磁线圈中。
即使关闭电源,电动势仍然会产生并流经励磁线圈,形成一个闭合回路,导致剩磁存在。
总的来说,发电机剩磁的产生是由于磁路差异性、磁滞特性、磁化饱
和和磁场反馈等多重因素的综合作用。
了解剩磁产生的原因可以帮助我们
更好地控制电力系统中发电机的工作,提高其稳定性和可靠性。
磁滞损耗产生的原因
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磁滞损耗产生的原因
磁滞损耗是指在磁性材料中,由于磁化方向的变化而产生的能量损耗。
其主要产生的原因可以从多个角度来解释。
首先,从微观角度来看,磁滞损耗是由于磁性材料中的磁畴在外加磁场作用下发生磁化方向的变化而产生的。
当外加磁场发生变化时,磁性材料中的磁畴需要重新调整自身的磁化方向,这个过程需要耗费能量,导致磁性材料产生磁滞损耗。
其次,从宏观角度来看,磁滞损耗也与磁性材料的磁滞特性有关。
磁滞特性是指磁性材料在外加磁场作用下,磁化强度与磁场强度之间的关系。
当外加磁场强度发生变化时,磁性材料的磁化强度不会立即跟随而发生变化,而是存在一定的滞后现象,这种滞后现象也会导致磁性材料产生磁滞损耗。
此外,磁性材料的磁滞损耗还与磁性材料的磁导率有关。
磁导率是磁性材料对磁场的响应能力,它描述了磁性材料在外加磁场下的磁化特性。
当外加磁场发生变化时,磁性材料的磁导率会影响磁化强度的变化速率,从而影响磁滞损耗的产生。
总的来说,磁滞损耗产生的原因是多方面的,包括磁性材料内
部磁畴的重新调整、磁滞特性和磁导率等因素的影响。
这些因素共
同作用导致磁性材料在外加磁场变化时产生能量损耗,即磁滞损耗。
对于工程应用来说,减小磁滞损耗对于提高磁性材料的利用效率具
有重要意义。
铁芯涡流损耗和磁滞损耗增加的原因
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铁芯涡流损耗和磁滞损耗增加的原因铁芯涡流损耗和磁滞损耗是电磁设备中常见的两种损耗形式,它们的增加会导致设备的能效降低和工作温度升高。
本文将分别从物理原理和实际应用角度解释这两种损耗增加的原因。
铁芯涡流损耗是指在铁芯中存在交变磁场时,由于铁芯具有一定的电导率,而产生的涡流损耗。
涡流损耗是通过电磁感应现象产生的,当铁芯中的磁场发生变化时,会在铁芯内部产生涡流,这些涡流在铁芯中流动时会产生热量,从而引起能量损耗。
涡流损耗的大小与铁芯的导电性能、磁场频率、磁场强度以及铁芯的几何形状等因素有关。
涡流损耗的增加主要有以下几个原因:1. 高频磁场:当磁场频率较高时,涡流损耗会增加。
这是因为高频磁场下,铁芯内部涡流的速度较大,流经单位面积的电流密度增大,从而导致涡流损耗的增加。
2. 高导电性材料:铁芯的导电性能越好,涡流损耗就越大。
这是因为导电性能好的材料内部涡流的速度也较大,从而导致涡流损耗的增加。
因此,在设计电磁设备时,需要在保证铁芯导磁性能的同时,尽量选择低导电性的材料,以减小涡流损耗。
3. 铁芯几何形状:铁芯的几何形状也会对涡流损耗产生影响。
当铁芯的截面积较大或长度较小时,涡流损耗会减小。
这是因为截面积较大可以减小涡流通过的电阻,长度较小可以减小涡流的流动路径,从而降低涡流损耗。
磁滞损耗是指在铁芯中存在交变磁场时,由于铁芯具有一定的磁滞特性,而产生的磁滞损耗。
磁滞损耗是由于铁芯在交变磁场作用下,磁化和去磁化过程中产生的剩余磁化产生的能量损耗。
磁滞损耗的大小与铁芯的磁滞特性、磁场频率、磁场强度等因素有关。
磁滞损耗的增加主要有以下几个原因:1. 高频磁场:当磁场频率较高时,磁滞损耗会增加。
这是因为高频磁场下,铁芯中的磁滞特性会导致磁化和去磁化过程变得更加复杂,从而增加磁滞损耗。
2. 磁场强度:磁场强度较大时,磁滞损耗会增加。
这是因为较大的磁场强度会导致铁芯中的磁化和去磁化过程更加剧烈,从而增加磁滞损耗。
3. 磁滞特性:铁芯的磁滞特性与材料的组成和处理方式有关。
铁磁性材料的磁滞回线特性研究
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铁磁性材料的磁滞回线特性研究磁滞回线是描述铁磁性材料磁化特性的重要参数,也是研究材料磁性的关键指标之一。
本文将探讨铁磁性材料的磁滞回线特性,包括其形成原因、磁滞回线的意义以及对材料性能的影响。
磁滞回线是描述材料磁化强度与外加磁场强度之间关系的曲线。
它通常呈现出闭合的环形,因此得名为“磁滞回线”。
磁滞回线的形成是由于铁磁性材料在磁化过程中,磁域的分布和磁矩的转向发生变化所致。
当外加磁场逐渐增大时,材料内部的磁矩会逐渐转向与外磁场方向一致,直到达到饱和磁化强度。
这一过程中,磁矩的转向会引发磁域的移动和改变,从而导致磁滞回线的形成。
磁滞回线的形状和特性可以反映出材料的磁性能,比如饱和磁化强度、剩余磁矩以及矫顽力等。
磁滞回线的形状对于铁磁性材料的应用具有重要意义。
例如,在电机中,设计师需要根据不同的磁滞回线形状来选择合适的材料,以实现期望的电机性能。
此外,磁滞回线还能够提供材料的磁导率、磁阻等磁性参数的信息,对电器设备的设计和制造具有指导意义。
磁滞回线特性的研究也涉及到材料的磁化机制。
常见的铁磁性材料磁化机制有畴壁翻转和粒子磁矩旋转两种。
畴壁翻转是指材料中微观磁区的畴壁在外磁场的作用下发生翻转,从而引起磁矩的变化。
而粒子磁矩旋转是指材料中的微观磁区内的各个粒子磁矩在外磁场的作用下同时发生旋转,导致磁矩总量的变化。
不同的磁化机制对磁滞回线特性有着不同的影响。
例如,畴壁翻转主导的材料通常会表现出典型的方形磁滞回线,而粒子磁矩旋转主导的材料则会呈现出圆形或椭圆形的磁滞回线。
因此,通过研究磁滞回线的形状和特性,可以深入了解材料的磁化机制,并为材料的选用和应用提供依据。
此外,磁滞回线特性还受材料的晶体结构、磁畴大小、温度等因素的影响。
晶体结构的差异会导致材料的磁滞回线特性差异。
磁畴大小对于磁滞回线的形状和宽度也有一定影响,而随着温度的升高,材料磁滞回线的形状和特性也会发生变化。
总之,铁磁性材料的磁滞回线特性是研究材料磁性的重要方面。
超导材料的磁滞特性测试与分析方法

超导材料的磁滞特性测试与分析方法引言:超导材料是一类在低温下具有零电阻和完全抗磁性的材料。
它们在电力传输、磁共振成像等领域具有广泛的应用。
了解超导材料的磁滞特性对于优化其性能和应用具有重要意义。
本文将介绍超导材料磁滞特性的测试方法和分析技术,以帮助读者更好地理解和应用超导材料。
一、超导材料的磁滞特性超导材料的磁滞特性是指在外加磁场作用下,材料的磁化强度与磁场之间的关系。
在超导材料的临界温度以下,当外加磁场小于临界磁场时,材料完全抗磁,磁化强度为零;当外加磁场超过临界磁场时,材料会出现磁滞现象,磁化强度不再为零。
超导材料的磁滞特性是由其微观结构和超导电流密度等因素共同决定的。
二、磁滞特性测试方法1. 静态磁滞测试静态磁滞测试是最常用的一种测试方法。
它通过在超导样品上施加不同大小的磁场,然后测量样品的磁化强度,从而得到磁滞曲线。
常用的测试设备有超导量子干涉仪、霍尔效应磁强计等。
静态磁滞测试可以提供超导材料在不同磁场下的磁化强度信息,帮助研究人员了解材料的磁滞特性。
2. 动态磁滞测试动态磁滞测试是一种更加复杂的测试方法,它可以提供超导材料在不同磁场和频率下的磁滞特性。
常用的测试设备有交流磁化测量系统、旋转磁场测量系统等。
动态磁滞测试可以模拟实际应用中超导材料所受到的复杂磁场环境,对于研究材料的动态响应和性能具有重要意义。
三、磁滞特性分析方法1. 磁滞曲线拟合磁滞曲线拟合是一种常用的磁滞特性分析方法。
通过将实测的磁滞曲线与理论模型进行比较,可以得到材料的临界磁场、磁滞损耗等参数。
常用的拟合模型有Bean模型、Kim模型等。
磁滞曲线拟合可以帮助研究人员深入理解超导材料的磁滞特性,并优化材料的性能。
2. 磁滞图像分析磁滞图像分析是一种新兴的磁滞特性分析方法。
它通过使用磁力显微镜等设备,观察超导材料在不同磁场下的磁滞行为,并将其映射成磁滞图像。
通过对磁滞图像的分析,可以获得材料的磁滞特性和微观结构等信息。
磁滞图像分析可以为超导材料的设计和制备提供重要的参考。
铁磁材料的磁滞特性研究
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铁磁材料的磁滞特性研究随着科学技术的不断发展和进步,研究各种材料的特性已经成为一项重要的工作。
其中,铁磁材料的磁滞特性吸引了许多研究者的兴趣。
铁磁材料的磁滞特性对于理解其磁性行为以及应用在磁子技术和存储介质方面具有重要意义。
本文将从磁滞特性的基本概念、研究方法以及应用展开论述。
磁滞特性是指铁磁材料在磁化过程中,磁化强度与磁场强度之间的关系。
在外加磁场的作用下,铁磁材料会发生自发磁化,直到达到饱和磁化强度。
当外加磁场从正向逐渐减小到零,然后反向增大时,铁磁材料的磁化强度也会有滞后现象,即磁滞。
磁滞特性是铁磁材料固有的特性,与其微观结构、晶体格局、磁畴尺寸等因素有关。
研究铁磁材料的磁滞特性可以采用多种方法。
其中,最常见的是使用磁滞回线实验。
通过改变外磁场的大小和方向,观察铁磁材料的磁化强度变化,可以得到一条特征明显、形状各异的磁滞回线。
根据磁滞回线的形状和尺寸,可以分析铁磁材料的磁化机制、磁畴结构以及磁化动力学等信息。
此外,还可以采用磁相平衡和磁矩测量等方法,深入研究铁磁材料的磁滞特性。
铁磁材料的磁滞特性研究不仅仅是一项基础科学研究,还与许多实际应用有着密切关系。
例如,在磁存储介质中,磁滞特性决定了数据的读取和写入过程。
研究铁磁材料的磁滞特性,可以优化磁存储器件的写入效率和稳定性,提高存储容量和性能。
另外,铁磁材料的磁滞特性还与磁传感器、磁制冷等领域的研究密切相关。
铁磁材料的磁滞特性研究也为新材料的开发提供了指导。
例如,通过改变铁磁材料的成分、晶体结构或局域配位环境等因素,可以调控其磁滞特性。
研究者可以利用这些特性来设计新型的磁材料,满足特定应用需求。
近年来,随着纳米技术的发展,研究者还开始研究纳米结构对铁磁材料磁滞特性的影响,以期在磁子技术等领域取得突破性进展。
总之,铁磁材料的磁滞特性研究在材料科学和应用领域具有重要意义。
通过深入研究铁磁材料的磁滞回线、磁畴结构以及磁化动力学等特性,可以更好地理解其磁性行为,并利用这些特性优化相关应用。
磁场中磁介质的磁滞回线特性

磁场中磁介质的磁滞回线特性磁滞回线是描述磁介质在外加磁场中磁化和去磁化过程的特性曲线。
磁滞回线的形状和性质对于磁性材料的应用具有重要意义。
本文将介绍磁滞回线的基本概念及其特性,并探讨其在电磁设备和磁记录领域的应用。
磁滞回线是描述磁介质在外加磁场作用下磁化和去磁化过程的一条曲线。
当外加磁场逐渐增加时,磁介质会逐渐磁化,形成一个磁滞回线上升的过程。
当外加磁场达到一定值时,磁介质的磁化达到饱和,磁滞回线呈现一个水平线段。
当外加磁场逐渐减小时,磁介质会逐渐去磁化,形成一个磁滞回线下降的过程。
当外加磁场减小到一定值时,磁介质的磁化完全消失,磁滞回线再次形成一个水平线段,与磁化过程相对应。
磁滞回线的形状和性质对于磁性材料的应用有重要影响。
首先,磁滞回线的面积可以反映磁介质的磁化能力。
面积较大的磁滞回线表示磁介质具有较强的磁化能力,适合用于制造磁性材料和磁性设备。
其次,磁滞回线的斜率可以反映磁介质的磁化速度。
斜率较大的磁滞回线表示磁介质的磁化速度较快,适合用于制造高频磁性材料和磁记录材料。
此外,磁滞回线的形状还可以反映磁介质的饱和磁化强度和剩余磁化强度等特性。
磁滞回线在电磁设备中具有广泛的应用。
例如,在变压器中,磁滞回线的特性可以用来确定铁芯的损耗和温度升高。
另外,磁滞回线的特性也对电感器的性能具有重要影响。
合理的选择磁介质,可以提高电感器的功率密度和效率。
在磁记录领域,磁滞回线的特性对磁记录介质的稳定性和可靠性有着重要影响。
针对不同的磁记录需求,可以选择不同形状和性质的磁介质,以实现更高的磁记录密度和更稳定的数据存储。
除了上述应用外,磁滞回线的特性还对其他领域的研究具有重要意义。
例如,在材料科学领域,研究磁滞回线的特性可以揭示材料的结构和晶格缺陷对磁性的影响。
同时,研究磁滞回线的形状和性质可以为新材料的设计和合成提供指导。
在物理学研究中,通过研究磁滞回线的特性,可以深入了解磁矩和磁场之间的相互作用机制。
综上所述,磁滞回线是描述磁介质在外加磁场中磁化和去磁化过程的特性曲线。
磁场的磁滞与磁感强度
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磁场的磁滞与磁感强度磁场是物质周围的一种特殊区域,能够产生磁力和磁感应强度。
在磁场中,磁性物质表现出的磁性现象有很多,其中包括磁滞和磁感强度。
本文将就磁滞和磁感强度这两个方面,进行详细的阐述。
一、磁滞磁滞是磁性物质在磁场中表现出的非线性磁化特性。
磁滞的存在导致了磁场中磁感强度与磁场强度之间的非线性关系。
通常来说,磁性物质在磁场中会发生磁化,使其内部的磁矩与磁场方向对齐。
当磁场强度发生变化时,磁矩也会随之发生变化。
然而,磁性物质在磁化和变化的过程中,存在一种滞后现象,即磁滞。
磁滞的原因在于磁性物质中存在着被称为磁畴的微观磁化区域。
在没有外界磁场作用时,这些磁畴的磁矩方向是随机分布的。
当外界磁场作用于磁性物质时,磁畴的磁矩开始逐渐与磁场方向对齐,形成一个较大的同向磁畴。
但是,在磁化的过程中,磁畴的边界和磁畴之间的界面会发生相互碰撞和滑移,使磁畴的磁矩不完全与磁场方向对齐。
这就是磁滞现象的产生。
对于不同材料,磁滞现象的特征不尽相同。
一般来说,磁性材料的磁滞曲线呈现出两种不同的特征:软磁性材料和硬磁性材料。
软磁性材料的磁滞曲线呈现出较为狭窄的形状,可以迅速地磁化和去磁化。
而硬磁性材料的磁滞曲线呈现出较为宽阔的形状,需要较大的磁场强度才能磁化和去磁化。
二、磁感强度磁感强度是指单位面积上通过垂直于该面的磁场线的磁通量。
磁感强度与磁滞是紧密相关的,是磁场中磁力的主要表征之一。
磁感强度的大小决定了磁场的强弱,即磁感强度越大,磁场越强。
磁感强度受到磁性物质的磁滞现象的影响。
当外界磁场作用于磁性物质时,磁感强度随磁场强度的增加而增加。
然而,由于磁滞的存在,当磁场强度减小时,磁感强度并不会立即减小,而是存在一定的滞后效应。
这是因为磁性物质中的磁畴需要一定的时间来完成磁矩的重新排列,才能达到新的磁化状态。
因此,即使磁场强度减小到零,磁性物质中仍然存在一定的磁感强度。
磁感强度的测量通常使用霍尔效应、法拉第电磁感应等原理。
电子自旋与磁性材料的关联研究

电子自旋与磁性材料的关联研究磁性材料在我们的日常生活中扮演着重要的角色。
从家电到计算机,从汽车到航空航天,磁性材料无处不在。
要深入了解这些材料的特性和行为,我们需要研究电子自旋与磁性材料之间的关联。
自旋是电子的一种属性,类似于地球的自转。
电子的自旋有两个方向,可以用“上”和“下”来表示。
在普通材料中,电子的自旋方向是随机分布的,不会对材料的性质产生显著影响。
然而,在磁性材料中,电子的自旋会有一种有序排列。
这种有序排列导致了磁性材料的特殊性质,如磁化强度和磁滞特性。
了解电子自旋与磁性材料之间的关联需要从原子的角度来考虑。
原子的外层电子可以看作是在原子核附近运动的云。
这些电子的自旋方向是与它们的运动方向相对应的。
在普通材料中,原子的自旋方向是无序的。
然而,在磁性材料中,原子的自旋方向会沿着相同的方向排列,形成所谓的磁矩。
这些磁矩相互作用,导致整个材料呈现出磁性。
磁性材料的特性可以通过一个重要的参数来描述,即磁化强度。
磁化强度是材料在外加磁场下磁化的程度。
在磁场作用下,磁性材料中的磁矩会与外加磁场方向一致或相反。
当外加磁场达到一定强度时,磁性材料会被磁化。
磁化强度越大,说明材料对磁场的响应越强。
磁性材料的磁矩方向不仅仅受到外加磁场的影响,还受到材料内部的自发磁化效应影响。
这种自发磁化效应与电子自旋的关系密切。
在某些磁性材料中,电子的自旋会与材料内部的晶格结构相互作用,导致自旋向有序的方向倾斜。
这种自旋-晶格耦合现象给材料的磁性行为带来了新的特性,如自旋有序和自旋波。
除了磁化强度外,磁性材料还具有磁滞特性。
磁滞特性描述了磁性材料在外加磁场作用下的磁化和去磁化过程。
当外加磁场作用于磁性材料时,磁矩会跟随磁场的变化而变化。
然而,在去磁化时,磁矩不会完全回到无磁状态,而是保留一部分磁化强度。
这是因为磁性材料中的磁矩具有一种记忆效应,即自发磁化效应。
自旋的有序排列导致这种记忆效应,使得磁性材料具有长时记忆、自持和自稳定性。
磁性材料的磁滞特性分析
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磁性材料的磁滞特性分析磁性材料是指在外加磁场下会发生磁化的材料,它具有独特的磁性特性。
其中,磁滞特性是研究磁性材料的重要指标之一。
磁滞特性是指材料在磁场的作用下,当磁场逐渐增加时,材料磁化强度呈现出不完全线性变化的特性。
在达到饱和状态后,磁化强度不再增加,而是保持恒定。
当磁场逐渐减小时,磁化强度也不会立即降为零,而是保留着一部分磁化强度,这部分磁化强度就是磁滞回路。
磁滞回路的封闭面积表示了材料的磁滞损耗,也是磁滞特性的一个重要参数。
在磁滞回路中,磁化强度的变化带来了能量的损耗,这种能量损耗会转化为热量。
因此,磁滞特性对于材料的磁场处理能力和能量损耗有着重要的影响。
磁滞特性的分析对于材料的选用和应用具有重要意义。
首先,通过分析磁滞特性,可以了解材料的饱和磁化强度、剩余磁化强度、矫顽力和矫顽力系数等参数。
这些参数对于电磁设备的设计和性能评估非常关键。
其次,通过磁滞特性的分析,可以研究材料的磁滞性能随外加磁场的变化规律,进而优化材料的磁场处理性能。
当前,磁滞特性的分析常借助磁滞回路磁场衰减测量仪器来实现。
该仪器可以通过记录磁场的增加和减小过程中所对应的磁滞回路,来计算磁滞特性的参数。
此外,通过对磁滞特性的测量和分析,还可以了解材料的磁滞性能随温度的变化规律,探寻材料的温度稳定性和磁滞性能随时间的演变等特性。
磁滞特性的分析不仅仅应用在磁性材料的研发中,还在力学、电力、电子等领域有着广泛的应用。
例如,在电力输配系统中,磁铁和铁芯是重要的组成部分,它们的磁滞特性直接影响了电力设备的能效和稳定性。
通过对磁滞特性的分析,可以更好地了解设备在电磁作用下的表现,并对电力系统的设计和运行进行优化。
总之,磁滞特性是磁性材料研究的重要方向之一,通过对磁滞特性的分析,可以了解材料的磁场处理能力和能量损耗,为材料的选用和应用提供参考。
目前,磁滞特性的分析主要借助磁滞回路磁场衰减测量仪器,通过测量和分析磁滞回路来了解材料的磁滞性能。
磁铁 磁滞-概述说明以及解释

磁铁磁滞-概述说明以及解释1.引言1.1 概述磁铁是一种常见的磁性物质,具有吸引铁、镍等磁性物体的能力。
磁滞则是指磁性物质在外加磁场的作用下,磁化过程不完全,形成磁化强度与磁场强度之间存在的差异。
磁铁和磁滞的研究对于了解磁性物质的行为和应用具有重要的意义。
在物质中,存在着许多微小的磁性区域,称为磁畴。
这些磁畴中的磁矩可以自发地排列成特定的结构,从而形成了宏观上可观测到的磁性。
磁铁可以通过磁化过程获取强大的磁场,这是由于磁畴内磁矩的合成引起的。
当一个磁性物质处于外加磁场中时,磁矩会努力与磁场对齐,使得磁性物质呈现出强磁性。
然而,由于磁畴之间存在能量竞争和热涨落等影响因素,磁畴的磁矩并不总是完全按照外加磁场方向排列,而是呈现出一定的偏离。
这就是磁滞现象的本质。
磁滞可以通过给磁场施加不同大小的磁场强度来观察和测量。
当磁场强度逐渐增加时,磁化强度将迅速上升,但在达到一定饱和磁化强度后,磁化强度与磁场强度之间的增长将变得迟缓。
类似地,在磁场强度逐渐减小的过程中,磁化强度也不会立即降低到零。
磁滞现象的存在使得磁性物质的磁化过程呈现出了非线性特点。
这对于一些应用领域来说可能是不可忽视的。
例如,当我们在使用磁铁进行磁力吸附时,磁滞现象将影响吸附的强度和稳定性。
磁滞的研究还对于电子学、材料科学和能源领域的相关研究具有重要的指导意义。
总之,磁铁是一种具有吸引铁、镍等磁性物体能力的物质,而磁滞现象是磁性物质在外加磁场作用下磁矩排列不完全的现象。
磁滞的存在对于磁性物质的行为和应用有着重要的影响,其研究对于相关领域的进展具有重要意义。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写:文章结构部分的目的是为了向读者介绍本文的整体组织框架和内容安排。
本文共分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分,我们首先概述了磁铁和磁滞的主题,并指出了该主题的重要性和研究的意义。
接着介绍了本文的结构,以帮助读者理解文章的整体布局和逻辑。
超导材料的磁滞特性测量方法与结果解读
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超导材料的磁滞特性测量方法与结果解读引言超导材料是一类在低温下具有零电阻和完全磁场排斥效应的材料。
磁滞特性是超导材料的重要性质之一,它描述了材料在外加磁场下的磁化行为。
磁滞特性的测量方法对于研究超导材料的性能和应用具有重要意义。
本文将介绍超导材料磁滞特性的测量方法,并对测量结果进行解读。
一、磁滞特性的定义与意义磁滞特性是指材料在外加磁场下的磁化行为。
在超导材料中,磁滞特性主要体现为磁场的排斥效应,即当外加磁场超过一定临界值时,超导材料会完全排斥磁场进入其内部。
这种排斥效应使得超导材料具有零电阻和完全磁场屏蔽的特性,从而在电力传输、磁共振成像等领域具有广泛的应用。
磁滞特性的测量对于研究超导材料的性能和应用具有重要意义。
通过测量磁滞特性,可以确定超导材料的临界磁场、临界电流等关键参数,评估材料的超导性能。
同时,磁滞特性的测量还可以揭示超导材料的磁通动力学行为,有助于理解超导机制和磁通的输运过程。
二、磁滞特性的测量方法磁滞特性的测量方法主要包括磁化曲线测量和交流磁滞测量两种。
1. 磁化曲线测量磁化曲线测量是最常用的磁滞特性测量方法之一。
该方法通过在超导材料上施加不同大小和方向的外加磁场,并测量材料的磁化强度,得到磁化曲线。
磁化曲线通常呈现出典型的S形,其上升段和下降段分别对应着材料的磁化和解磁过程。
在进行磁化曲线测量时,需要注意控制外加磁场的大小和施加速率。
过大的外加磁场可能导致超导材料失去超导性,而过快的施加速率则会引起磁滞特性的不可逆性。
因此,磁化曲线测量需要在适当的温度和磁场条件下进行,以确保测量结果的准确性和可重复性。
2. 交流磁滞测量交流磁滞测量是一种用于研究超导材料磁通动力学行为的方法。
该方法通过在超导材料上施加交变磁场,并测量材料的交变磁化强度,得到交流磁滞曲线。
与磁化曲线测量不同,交流磁滞测量可以揭示超导材料的磁通损耗和磁通输运过程。
在进行交流磁滞测量时,需要控制交变磁场的频率和振幅。
材料的磁滞特性与磁饱和磁感应强度
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材料的磁滞特性与磁饱和磁感应强度磁性材料在外加磁场作用下,其磁化强度与磁场强度之间的关系被称为磁特性。
磁特性可以反映材料的磁性能,其中磁滞特性和磁饱和磁感应强度是两个重要的指标。
一、磁滞特性磁滞是指材料在磁化和去磁化过程中,磁化强度随外加磁场强度的变化情况。
磁滞特性可以通过磁滞回线来表示,其形状和面积可以反映材料的磁滞性能。
不同的磁性材料具有不同的磁滞特性。
对于软磁材料来说,其磁滞回线一般是窄而长的,具有较小的磁滞损耗。
而对于硬磁材料来说,其磁滞回线一般是宽而短的,具有较大的磁滞损耗。
通过调整材料成分和工艺,可以改变磁滞特性,从而满足不同应用的需求。
磁滞特性的研究对于磁性材料的应用非常重要。
比如,在电力变压器中,使用具有窄磁滞特性的材料可以有效减小能量损耗。
而在电磁声学传感器中,使用具有宽磁滞特性的材料可以提高传感器的灵敏度。
二、磁饱和磁感应强度磁饱和磁感应强度是指在给定的磁场条件下,材料达到磁饱和状态时的磁感应强度。
磁饱和磁感应强度是磁性材料的一个重要指标,可以反映材料的磁导率和饱和磁化强度。
磁饱和磁感应强度在材料选择和设计中起着至关重要的作用。
一般来说,磁饱和磁感应强度越高,材料的磁导率越高,磁性能越好。
在电力输配、电机制造和磁性材料制备等领域,磁饱和磁感应强度是一个重要的技术指标。
在实际应用中,通过控制材料成分和处理工艺,可以调整磁饱和磁感应强度。
例如,通过合金化、热处理和沉淀等方法,可以增加材料的磁饱和磁感应强度,提高材料的磁特性,满足特定的工程要求。
总结:磁滞特性和磁饱和磁感应强度是衡量磁性材料性能的重要指标。
磁滞特性反映了材料的磁滞损耗和响应时间,而磁饱和磁感应强度则体现了材料的磁导率和饱和磁化强度。
通过对磁滞特性和磁饱和磁感应强度的研究和调控,可以合理选择和设计磁性材料,满足不同领域的应用需求。
需要注意的是,磁滞特性和磁饱和磁感应强度不仅受材料本身的影响,也与外加磁场强度及温度等因素有关。
磁学中磁场能量与磁滞的特性
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磁学中磁场能量与磁滞的特性磁学是物理学的一个重要分支,研究磁场的产生、性质以及与物质的相互作用。
在磁学中,磁场能量和磁滞是两个重要的概念,它们在磁学研究和应用中具有重要意义。
磁场能量是指磁场所具有的能量。
磁场能量的大小与磁场的强度和空间分布有关。
在磁学中,磁场能量的计算可以通过磁场能量密度来进行。
磁场能量密度是指单位体积内的磁场能量,通常用符号u表示。
对于均匀磁场,磁场能量密度可以表示为u=1/2μ0B^2,其中μ0是真空中的磁导率,B是磁感应强度。
从这个公式可以看出,磁场能量密度与磁感应强度的平方成正比。
磁场能量在磁学中具有重要的应用价值。
例如,在电磁感应中,当磁场发生变化时,会产生感应电动势。
这个感应电动势可以通过磁场能量的变化来解释。
当磁场发生变化时,磁场能量发生改变,从而产生感应电动势。
此外,在磁体的设计和制造中,磁场能量的大小也是一个重要的参数。
磁体的磁场能量越大,其磁场强度越大,对外界的影响也越大。
与磁场能量密切相关的是磁滞的特性。
磁滞是指磁化过程中磁场强度和磁化强度之间的关系。
在磁化过程中,当外加磁场的方向改变时,磁化强度不会立即跟随变化,而是有一个延迟。
这种延迟现象就是磁滞。
磁滞是磁体特有的性质,不同的磁体具有不同的磁滞特性。
磁滞的特性对于磁体的应用有着重要的影响。
例如,在电磁铁中,当电流通过线圈时,会产生磁场。
当电流断开时,磁场也会消失。
但是,由于磁滞的存在,磁场并不会立即消失,而是会有一个衰减的过程。
这就是为什么在断开电流后,电磁铁的吸力并不会立即消失的原因。
另外,磁滞还会对磁体的磁化和去磁过程产生影响。
在磁化过程中,磁滞会导致磁化强度的不均匀分布,从而影响磁体的磁化效果。
在去磁过程中,磁滞会导致磁场强度的不均匀分布,从而影响磁体的去磁效果。
磁滞的特性也在磁记录领域有着重要的应用。
在磁记录中,磁滞曲线是描述磁介质磁化特性的重要工具。
磁滞曲线可以反映磁介质的饱和磁化强度、矫顽力以及剩余磁化强度等参数。
超导材料的磁滞特性测试与分析方法总结
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超导材料的磁滞特性测试与分析方法总结超导材料是一类在低温下具有零电阻和完全排斥磁场的材料。
它们具有广泛的应用前景,包括能源传输、磁共振成像、电力设备等领域。
磁滞特性是超导材料的重要性能之一,对于研究和应用超导材料具有重要意义。
本文将对超导材料的磁滞特性测试与分析方法进行总结和探讨。
一、磁滞特性的基本概念磁滞特性是指材料在外加磁场下,磁化强度随磁场的变化关系。
对于超导材料来说,其磁滞特性表现为在临界磁场下,磁化强度突变为零。
这种特性使得超导材料在磁场中具有排斥作用,从而实现零电阻的传输。
二、磁滞特性测试方法1. 恒定磁场法恒定磁场法是最常用的测试方法之一。
该方法通过在超导材料上施加恒定磁场,并测量材料的磁化强度来获得磁滞曲线。
在实验过程中,需要保持磁场的稳定性,并使用高灵敏度的磁场传感器进行测量。
2. 恒定电流法恒定电流法是另一种常用的测试方法。
该方法通过在超导材料上施加恒定电流,并测量材料的磁化强度来获得磁滞曲线。
在实验过程中,需要保持电流的稳定性,并使用高灵敏度的磁场传感器进行测量。
3. 振荡法振荡法是一种较为特殊的测试方法。
该方法通过在超导材料上施加交变磁场,并测量材料的振荡频率来获得磁滞曲线。
在实验过程中,需要控制振荡频率的稳定性,并使用高精度的频率计进行测量。
三、磁滞特性分析方法1. 磁滞回线分析法磁滞回线分析法是最常用的分析方法之一。
该方法通过对磁滞曲线的形状和特征进行分析,可以获得超导材料的临界磁场、临界电流等参数。
此外,还可以通过比较不同样品的磁滞回线来研究材料的差异性。
2. 磁滞损耗分析法磁滞损耗分析法是另一种常用的分析方法。
该方法通过对磁滞曲线下的面积进行计算,可以获得超导材料在磁场中的损耗情况。
此外,还可以通过比较不同样品的磁滞损耗来研究材料的能量损耗特性。
3. 磁滞模型拟合法磁滞模型拟合法是一种较为复杂的分析方法。
该方法通过建立超导材料的磁滞模型,并将实验数据与模型进行拟合,可以获得材料的具体参数和特性。
铁磁材料的特点

铁磁材料的特点什么是铁磁材料?铁磁材料是一类具有强烈磁性的物质,主要由铁、镍、钴等金属元素组成。
在外加磁场的作用下,铁磁材料会显示出明显的磁性行为,包括磁化、磁导率和磁滞等特征。
铁磁材料的常见特点铁磁材料具有许多独特的特点,下面将详细介绍几个重要的特点。
1. 高磁导率铁磁材料的磁导率较高,表明它对磁场具有较好的感应能力。
当外加磁场改变时,铁磁材料能够迅速响应并调整其磁矩,形成强烈的磁化效应。
这种高磁导率的特点使得铁磁材料在电磁设备中具有广泛的应用。
2. 明显的磁化效应铁磁材料在外加磁场作用下,会出现明显的磁化效应。
即在磁场的作用下,材料内部的原子磁矩会重新排列,导致材料整体磁化。
这种磁化效应使得铁磁材料具有吸附磁铁等特性,广泛应用于电磁吸盘、磁存储设备等领域。
3. 强磁滞特性铁磁材料在磁化过程中具有强磁滞特性,即在外磁场消失或改变方向后,材料的磁化并不能立即消失或改变方向,而是会存在一定的残余磁化或剩余磁场。
这种强磁滞特性使得铁磁材料在电感器件、磁记录器件等领域中发挥重要作用。
4. 温度对铁磁性的影响温度也是影响铁磁材料特性的重要因素。
通常情况下,铁磁材料的铁磁性随着温度的升高而减弱,当温度超过一定临界点时,铁磁性会完全消失。
这是由于高温下原子热运动增强,破坏了磁畴的长程有序排列。
但一些稀土铁磁材料可以在较高温度下保持铁磁性,这使得它们在高温应用领域具有重要的地位。
铁磁材料的应用领域由于其特殊的性质和广泛的应用前景,铁磁材料在许多领域得到了广泛的应用。
1. 电磁设备铁磁材料是电力装置和电机领域中的重要组成部分,如变压器、电感器、电机等。
这是因为铁磁材料在磁化时能有效吸收和释放磁能,从而提高电力设备的效率。
2. 磁存储器件铁磁材料在磁存储器件中也有着广泛的应用。
硬盘驱动器和磁带等设备利用铁磁材料的磁滞特性,将数据以磁化方向的改变来进行存储和读取。
3. 传感器铁磁材料也广泛应用于传感器领域。
例如,磁敏传感器能够测量磁场的方向和强度,用于地震仪器、指南针和地磁测量等领域。
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實驗11 磁滯現象
目的:觀察鐵磁性物質因磁場強度變化而產生的磁滯曲線。
原理:
(a)導磁率(μ)及磁域
導磁率(permeability)是以描述材料被磁化之難易程度,亦即導通磁力線之能力。
材料之化學成分、合金成分、熱處理及冷作狀況與溫度等因素均會影響導磁率大小。
一般導磁率表示為
μo:4π×10-7 H/m,真空導磁率
μr:相對導磁率= ( 材料所產生之磁化程度) ÷( 真空所產生之磁化程度) μ= μ0-μr
對相同材料而言,導磁率並非一個定常數,其與外加磁場強度( H )及磁通密度( B )之比例有關,即B :磁通密度;Tesla = wb / m2 H :磁場強度;A / m 導磁率,μ: B = μ0( 1 + χm) H = μH ( 如圖1 )
μr = 1 +χm
圖1 導磁係數(μ)依磁通密度(B)變化的情形
(b)材料磁化特性
(1) 反磁性材料
若材料在強磁場內,其電子群磁矩改變甚微,且感應磁場方向與外加磁場相反,而生斥力者,稱為反磁性材料;例如水、石英、鉍、汞等。
反磁性:if μr ≦ 1 ;χm<0 ,︱χm︱<< 1
(2) 順磁性材料
若材料在強磁場內,其電子群自旋運動所產生之磁矩會趨向外加磁場方向排列,但此效應甚小,造成磁場方向之磁化程度不大,而表現出順磁特性,例如鋁、氧等。
順磁性:if μr ≧ 1 ;χm>0 ,︱χm︱<< 1
(3) 鐵磁性材料
含有大量磁田,容易被磁化。
在未被磁化時,磁田之磁矩方向分佈雜亂,其總合磁矩幾乎為零,但外加強磁場時,磁田之磁矩沿極化方向整齊排列,因而形成高磁性。
例如鐵鈷、鎳。
鐵磁性:if μr >> 1
(c)磁化曲線
在磁區內的磁矩排列成同一方向,形成自生磁化,各磁區的自生磁化合成後可從零變化到自生磁化之值,也就是飽和磁化之值。
雖然,鐵磁性物質的磁區內有自生磁化,但是,當鐵磁性物質處在去磁狀態(Demagnetized)時,材料整體的淨磁化為零。
假如外加磁場於鐵磁性物質,表現出來的磁化量變化如圖2:
圖2 鐵磁性物質的磁化曲線
(d)磁滯曲線
(1)圖2為典型強磁性材質的BH曲線,未經磁化之強磁性材質在磁場強度(H)
增加時,磁通密度(B)之變化情形,如圖3由o點至a點之曲線。
(2)如圖3,當磁場強度(H)減少時,曲線由a點移動至b點,而未順著原本
之o點至a點之曲線回來,此乃大部分磁性材質均具頑磁性(Retentivity)。
(3)當磁場強度(H)為0時,在磁性材質中由於磁性(或剩性)會產生相對應
之磁通密度Br的值,稱之為“殘餘磁通密度(Residual Flux Density)”,因有殘餘磁通密度,才有永久磁鐵的產生。
(4)若欲消除殘餘之磁通(即使B=0),則必須供應反向之電流通過線圈,此
時產生之反向磁場強度,使磁通密度B=0(曲線由b點至c點之部分),而在c點這個磁力──Hc可用來強迫磁通密度(B),使其減少至0,稱之為“矯頑磁力(coercive Force)”,可用來測量磁性材質之矯頑性。
(5)當反向磁場強度繼續增強,則又再度發生飽和狀態(曲線由c點至d點之部
分);
(6)接下來將磁場強度(H)反過來,使之回到零(曲線由d點至e點之部分),
則強磁性材質內之磁通密度(B)會減少至e點,
(7)如果繼續加大磁場強度(H)至f點,磁通密度(B)才會減到0,若持續
加大磁場強度(H),則曲線又會達到飽和a點。
在圖3中強磁性材質磁化的過程中,此現象稱為“磁滞(Hysteresis)”。
而圖3整個abcdefa曲線,稱為此強磁性之“磁滯迴路(Hysteresis Loop)”。
在整個磁滯曲線的變化過程中,磁通密度(B)均落後於磁場強度(H),在圖3的b點,當磁場強度(H)為0時,磁通密度(B)雖不為0,但已開始衰減成0了,直到磁場強度(H)已通過0之值且變成-Hc時,磁通密度才終於等於0。
圖3之磁滯曲線圖形,它對原本有“點對稱”之性質,及b點對e點有相同的殘餘磁通密度(Br)值,c點對f點有相同的矯頑磁力(Hc)值,a點對d點有相同的飽和值。
此外,對同磁性材質,供應相同的磁場強度(H)並重複移動,則在每一週期會得相同的BH曲線。
對強磁性材質才會有殘磁(或剩磁)之現象,而非磁性材質則無磁滯現象。
就非磁性材質而言,其相對導磁率μr=1,B=μH其中導磁係數μ=μrμ0為一固定值(及μ=4π×10-7H/m),因此,非磁性材質內之磁通密度(B)與磁場強度(H)成正比。
圖3磁滯曲線
圖4為一典型軟磁與硬磁材料的磁滯曲線:
圖4典型磁滯曲線
圖5是磁鐵通磁至飽和(Saturation)後往復充磁的情形。
很明顯的,我們可以發現磁滯環路(Hysteresis Loop)的磁化現象。
由於交流電激磁作用的關係,每經一個循環就累積一個磁滯環路的單位體積能量,這些能量將化為熱能而流失,我們稱為磁滯損失(Hysteresis L oss)。
磁滯損失P h,單位為Watts,的計算公式如下:
其中K h及指數n隨著鐵心的材料而不同;一般n常假設為1.6。
圖5 磁滯損失
儀器:線圈3個,環形鐵1個,長鐵棒1支
步驟:
1.將現圈200和線圈1600各自放入環形磁鐵兩側。
2.以三角波驅動,在示波器上觀察其輸出波形是否為輸出波形之積分波形;例
如輸入方波,則示波器上應顯示成三角波。
3.再將Mode調整至xy圖,觀察是否為一磁滯曲線。
(x軸與y軸的刻度要相同)
4.調整輸入頻率,並觀察其圖形有何變化。
V out=-1/RC∫V in dt
Faraday,s law:
ε=-N ( dΦB / d t ) ∫εd t =-N ∮dΦB
5.換零外一個輸出線圈,磁至曲現有何變化。
6.若將現圈放於長鐵棒中,磁滯曲線為如何。
問題:
1. 從理論觀點,改變不同頻率所得到的不同結果,如何說明.
2.鐵磁則是具有磁滯效應,也就是外加磁場後,除了加熱到居禮溫度以上,
否則無法消除磁性,不過如果從固態或是微觀的觀點來看,鐵磁又有反鐵和鐵氧以及鐵磁,這些就是在臨界溫度之後磁性的變化不同所定義的。
3.飽和磁化和磁滯現象是鐵磁性和陶鐵磁性的重要特徵。
飽和磁化量是材料
本身的基本特性,但是磁滯曲線的形狀則受到一些因素的影響而改變,軟磁材料可能受到影響而變成硬磁。