第6章铁磁材料及其应用..

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铁磁材料的研究进展与应用

铁磁材料的研究进展与应用铁磁材料是一种磁性材料，具有高磁导率、高饱和磁感应强度、高磁阻值和低失磁耗等优点，在电子技术、电子信息、能源、机械工业以及医疗器械等领域有着广泛的应用。

本文将从铁磁材料的基本概念、物理性质、研究进展和应用领域等方面进行讨论。

一、铁磁材料的基本概念铁磁材料是一种基于氧化铁的磁性材料，包括氧化铁、镍铁氧体、合金带、铁电材料等。

其中，氧化铁是最早被发现的一种铁磁材料，其晶体结构属于立方晶系，在外加磁场的作用下会产生磁化强度，具有较好的磁性和温度稳定性。

镍铁氧体则是一种具有高磁阻比和高频响应性能的材料，可以广泛应用于载波通信和微波器件中。

二、铁磁材料的物理性质铁磁材料的物理性质与其晶体结构和磁矩有关。

晶体结构不同，磁性性质也会有所差异。

例如，氧化铁的磁矩主要由离子自旋贡献和轨道贡献两部分组成，而镍铁氧体的磁矩主要由离子自旋贡献和离子轨道贡献及两者之间的交换相互作用共同决定。

铁磁材料还具有磁导率、磁阻、矫顽力、剩磁等特性。

三、铁磁材料的研究进展随着科学技术的不断发展，铁磁材料的研究也得到了迅猛发展。

近年来，研究人员主要从以下几个方面对铁磁材料进行了深入的研究：1.微观结构与物性关系研究。

通过采用透射电镜、扫描电镜、X射线衍射等方法研究铁磁材料的微观结构，探索其结构与物性之间的关系。

2.制备工艺研究。

研究人员通过沉积、溶胶-凝胶和热处理等方法制备铁磁材料，并对其制备过程进行优化，以提高其性能。

3.铁磁储存技术研究。

铁磁材料可以应用于非易失性存储器中，近年来，研究人员通过优化工艺和改善制备方法，研制出了一系列高性能铁磁储存器件。

4.磁性材料的多功能应用研究。

将铁磁材料与其他材料相结合，可以应用于电力设备、信标定位、导航技术、医学成像、环境治理等领域。

四、铁磁材料的应用领域铁磁材料具有多种特性和优点，可应用于很多领域，包括：1.信息存储：铁磁膜具有磁导率高、饱和磁感应强度高和抗强磁场干扰等特点，在磁盘、磁带、光盘等数据存储介质中广泛应用。

铁磁材料的磁导率不是常数

38
例1: 有一台电压为220/36V的降压变压器,若变压器的一次侧绕组，
N1=1100匝，试确定二次侧绕组匝数应是多少？
解
由公式
U1 N1 k U2 N2
得
N2U U 1 2N12 32 601100180匝
39
二、变压器的工作原理
2. 电流变换作用
+
u1
–
i1 + –e 1
交流电源
N1 N2
磁滞回线
B
Br
-Hc 0
Hc H
13
任务一磁路与铁磁材料的认识
三、磁性物质的分类
根据磁性材料的磁滞回线,可将磁性材料分为三种类型:
1.软磁材料
磁滞回线较窄,矫顽磁力较小，磁滞损耗较小。
常用的材料有铸铁、硅钢、坡莫合金和软磁铁氧体等。
一般用来制造电机、变压器及电器等的铁心等。
14
任务一磁路与铁磁材料的认识
铁磁材料的磁导率不是常数，它随励磁电流而变，所以
铁磁材料的磁阻是非线性的，但磁阻很小（很多情况可以忽略）。
21
任务一磁路与铁磁材料的认识
六、交流铁心线圈
线圈
由硅钢片叠压制成的铁心磁路。
线圈又叫绕组,是由导线缠绕而成，缠绕一圈称为一匝。
线圈的匝与匝之间彼此绝缘。
变压器、交流电动机及各种交流电器的铁芯线圈都通入交流电来励磁。
当电流从两个线圈的某一对端子流入时,若两线圈中产生
的磁通是相互增强的，则这对端子就称为同名端。
1
•
增加 1
•
同极性端 2
和绕组的绕向有关。 1’
•
2’
2
1’
2’
•

电工学课件第6章磁路与铁心线圈电路

电工学课件第6章磁路与铁心线圈电路
磁路与铁心线圈电路是电工学的重要内容，深入了解磁场来源、铁磁材料特性和磁路磁阻，能帮助我们理解电磁铁和铁心线圈电路的工作原理和计算方法。
磁场的来源与特性
电流
通过电流可以创建磁场，磁场的特性由其方向和强度决定。
永磁体
永久磁体是通过原子磁偶极子排列达到自发磁化的，其磁场具有持久性。
磁路
磁路是指通过磁介质的路径，它对于指定的磁场强度和磁通量起着重要的影响。
磁路阻抗
磁路阻抗是描述磁路对磁通量产生阻碍程度的物理量。
磁通量
磁通量是指通过某个截面的磁场总量，它和磁场强度、磁路面积以及磁路阻抗之间存在关系。
电磁铁的工作原理和特点
1 电磁激励
电流通过线圈产生磁场，使铁芯具有磁性。
电动势法拉第电磁感应定律
洛伦兹力定义
电路方程
电动势和线圈自感、电流变化率的关系
电动势与线圈长度、磁感应强度、线圈电流和外加磁场的关系
磁场与磁感应强度的计算
安培定理
根据安培定理，通过封闭回路的总磁感应强度等于通过该回路的总电流。
磁场强度
磁场强度是单位长度内的磁通量，与电流和回路形状有关。
磁感应强度
磁感应强度是介质内某点的磁场强度，与磁导率和磁场强度有关。
铁心线圈电路中的电动势和电路方程
现象带电线圈的磁场变化
外加磁场中的线圈
电磁感应
电磁感应是指磁场与导体运动或改变状况相互作用产生的电流和电动势。
铁磁材料的特点及磁滞回线
1
磁导率高
铁磁材料具有较高的磁导率能够达到较高的磁化强度，在磁路中发挥重要作用。
3
磁滞回线
铁磁材料的磁滞回线描述了其磁化和去磁过程中的能量损耗和延迟现象。

铁磁材料的研究与应用

铁磁材料的研究与应用铁磁材料是指具有铁磁性质的材料，是目前材料物理学和材料科学的研究热点之一。

铁磁材料具有磁饱和强度高、磁导率大、磁滞回线窄、磁耦合系数大、良好的磁导性和电导性等特点，广泛应用于磁头、磁盘、电机、变压器和磁耦合器等领域。

一、铁磁材料的基本特性铁磁材料的基本特性是通过材料的物化特性来描述的。

首先，铁磁材料的饱和磁场强度高，即当外加磁场强度增大到一定程度时，材料的磁化强度将达到磁饱和，此时材料将不能再被磁化。

其次，铁磁材料的磁滞回线窄，即当外加磁场强度加大或减小时，磁性材料的磁化强度也将随之增大或减小，并呈现出一定的滞后性，这种滞后效应所对应的曲线就称为磁滞回线。

铁磁材料的磁滞回线窄，意味着材料具有更为稳定的磁性能。

除此之外，铁磁材料的磁导率大，即材料在外加磁场的作用下，所呈现出的磁场强度与磁化强度之间的比值大，这种比值所决定的参数就是材料的磁导率。

铁磁材料的磁导率大，可以更好地应用于电感器、磁头、磁盘等领域。

二、铁磁材料的制备技术铁磁材料的制备技术是关系到铁磁材料性质和应用的一个重要方面。

目前工业上生产的铁磁材料主要是硅钢板和铁氧体材料。

硅钢板是利用钢材的磁带轧制工艺和热处理工艺制备而成的，它的主要成分是铁、硅、碳和少量杂质，因为硅元素的加入使得铁磁材料的磁导率大大提高，同时由于在制备过程中对硅钢板的表面进行绝缘处理能够降低铁磁材料的涡流损耗。

而铁氧体则是材料科学研究中相对较新的制备技术，其通过利用磁性离子、氧元素和非磁性离子间的相互作用所形成的具有良好铁磁性能的复合材料，铁氧体材料的制备工艺因为要求材料形貌规整、纯度高、结晶致密，所以需要较高的生产技术和生产工艺设备。

三、铁磁材料的应用现状与展望铁磁材料目前应用领域十分广泛，主要涉及到电磁、电力、电子、计算机、通信、医疗等领域。

电磁领域中，铁磁材料主要应用于制作电动机、磁耦合器、变压器、发电机、电子继电器等电力设备，这些设备的重要部件均选用了具有铁磁性能的材料，用以提高设备的工作效率和稳定性。

第六章磁路及铁芯线圈电路-文档资料

0
H 0H

B B0
6-1 磁路和磁路的基本知识
例：环形线圈如图，其中媒质是均匀的，
磁导率为，试计算线圈内部各点的磁感
应强度。
解：半径为x处各点的磁场强度为

NI Hx
lx
故相应点磁感应强度为
I
Bx Hx NI
lx
N匝
x Hx
S
由上例可见,磁场内某点的磁场强度 H 只与电流大小、线
磁性物质的磁导率不是常数，随H 而变。
磁化曲线
H
B,
有磁性物质存在时，与 I 不成正比。
B
磁性物质的磁化曲线在磁路计算上极

为重要，其为非线性曲线，实际中通过
实验得出。
O
B 和与H的关系
H
6-2 铁磁性物质及其磁化
3. 磁滞性
磁滞性：磁性材料中磁感应强度B的变化总是滞后于
外磁场变化的性质。
磁通由磁通势产生，磁通势的单位是安[培]。
6-1 磁路和磁路的基本知识
五、磁导率
表示磁场媒质磁性的物理量，衡量物质的导磁能力。
磁导率的单位：亨/米（H/m）
真空的磁导率为常数，用 0表示，有：
0 4π107H/m
相对磁导率 r：任一种物质的磁导率和真空的磁导率0的比值。
r
(4) 根据下式求出磁通势（ NI ）
n
NI Hili i1
6-3 磁路的基本定律
例1:一个具有闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为300，铁心中的磁感应强度为 0.9T，磁路的平均长度为 45cm，试求： (1)铁心材料为铸铁时线圈中的电流; (2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。
通所需要的磁通势F=NI ，确定线圈匝数和励磁电流。

材料物理导论课后答案(熊兆贤)第六章习题参考解答

材料物理导论课后答案（熊兆贤）第六章习题参考解答第六章材料的声学1、声振动作为一个宏观的物理现象，满足三个基本物理定律：牛顿第二定律、质量守恒定律和绝热压缩定律，由此分别可以推导出介质运动方程（p-V关系）、连续性方程(V-)和物态方程（p-关系），并由此导出声波方程――p,V和等对空间、时间坐标的微分方程。

2、若声波沿x方向传播，而在yz平面上各质点的振幅和相位均相同，则为平面波3、4、(略)5、主要措施：a)生产噪音小的车辆;b)铺设摩擦噪音小的路面（诸如：使用改性沥青材料、形成合适路面纹路）；c)在城市交通干道两旁设置吸音档墙（选用吸音材料、采用吸音结构）；d)最好把城市交通干道修建在地下（实例：法国巴黎和美国波士顿的部分交通干道）。

6、声信号在海洋中传播时，会发生延迟、失真和减弱，可用传播损失来表示声波由于扩展和衰减引起的损失之和。

其中，扩展损失时表示声信号从声源向外扩展时有规律地减弱的几何效应，它随着距离的对数而变化；而衰减损失包括吸收、散射和声能漏出声道的效应，它随距离的对数而变化。

柱面扩展引起的损失随距离一次方而增加，声波在海水中长距离传播时对应于柱面扩展。

海水中的声吸收比纯水中大得多，在海水中声吸收由三种效应引起：一是切变黏滞性效应，另一是体积黏滞性效应，以及在100kHz下，海水中MgSO4分子的离子驰豫引起的吸收。

7、水声材料主要用于制作各种声源发射器和水听器，曾用过水溶性单晶、磁致伸缩材料和压电陶瓷材料，随着水声换能器技术的发展，要求具有功率大、频率常数低、时间和温度稳定性好、强电场下性能好以及能承受动态张应力大的材料。

8、产生超声波的材料主要有两大类：a)压电晶体和陶瓷是产生超声波的一类重要的材料；b)磁致伸缩材料为另一类超声波发生材料。

9、次声的特点为：1）频率低于25Hz，人耳听不到2）次声在大气中因气体的黏滞性和导热性引起的声能吸收比一般声波小得多3）吸收系数与周期T和大气压力的关系：4）次声受水汽以及障碍物的散射影响更小，可忽略不计5）次声是一种平面波，沿着地球表面平行的方向传播，次声对人体有影响，会使人产生不舒服的感觉6）频率小于7Hz的次声与大脑的节律频率相同，因此对大脑的影响特别大，功率强大的次声还可能严重损坏人体的内部器官。

第六章材料的磁学性能

2012-10-25 10
5、亚铁磁体 • μr>>1,χ>0。 • 它是反铁磁体的一个变种，其内部的原子磁矩之间存在着反铁磁相互作用，只是两种相反平行排列的磁矩大小不同，导致了一定的自发磁化。所以在外加磁场中的表现与铁磁体相似。 • 亚铁磁体多为金属氧化物。Χ比铁磁体小。 • 例如：铁氧体（磁铁矿，Fe3O4）、V、Cr、 Mn、Fe、Co等与O、S、Te、P、As、Sb 等的化合物，钕铁硼磁体，稀土与金属间的
2012-10-25 24
三、正离子的顺磁性 • 正原子的顺磁性来源于原子的固有磁矩。 • 原子的固有磁矩就是电子轨道磁矩和电子自旋磁矩的矢量和，又称本征磁矩，Pm。 • 如果原子中所有电子壳层都是填满的，由于形成一个球形对称的集体，则电子轨道磁矩和自旋磁矩各自相抵消，Pm=0，不产生顺磁性。 • 因此，产生顺磁性的条件就是： Pm≠0。在如下情况下， Pm≠0： 1. 具有奇数个电子的原子或点阵缺陷； 2. 内壳层未被填满的原子或离子。如过渡族金属（d壳层没有填满电子）和稀土金属（f壳层未填满电子）。
2012-10-25 25
• 在B0=0时，由于原子的热运动，各原子的磁矩倾向于混乱分布，此时原子的动能Ek∝kT。对外表现出宏观磁特性H’=0。 • 当加上外加磁场时，外磁场要使原子磁矩Pm与 B0的夹角θ 减小。使原子磁矩转向外加磁场方向。 • 当外磁场逐渐增加到使能量U=-PmB0cosθ 的减少能补偿热运动能量时，原子磁矩就一致排列了。此时有kT=PmB0。
2
rj
22
2012-10-25
则可得：
2
抗
Ne 0
2
6m

j1
z
rj

第六章铁电物理与性能学

铁电相变
位移型相变铁电体

（不涉及化学键的破坏，新相和旧相之间存在明显的晶体学位相关系）

以BaTiO3为例
钛酸钡不同温度下的晶胞结构变化示意图
位移型相变铁电体
以典型铁电材料——钛酸钡BaTiO3晶体为例，介绍其自发极化的微观模型
BaTiO3晶体从非铁电性到铁电性的过渡总是伴随着晶体立方→四方的改变，因此提出了一种离子位移理论，认为自发极化主要是晶体中某些离子偏离了平衡位置，使得单位晶胞中出现了电偶极矩造成的
第六章铁电物理与性能
Ferroelectrics
基本定义
具有自发极化强度,自发极化强度能在外加电场下反转或：具有电滞回线和具有电畴的特点的材料为铁电体
Note:
铁电体与铁磁体在其它许多性质上也具有相应的平行类似性，“铁电体”之名即由此而来，其实它的性质与“铁”毫无关系。在欧洲（如法国、德国）常称“铁电体”为“薛格涅特电性”（Seignett-electricity）或 “罗息尔电性”（Rochell-electricity）。因为历史上铁电现象是首先于1920年在罗息盐中发现的，而罗息盐是在1665年被法国药剂师薛格涅特在罗息这个地方第一次制备出来。
（3）压电聚合物
聚二氟乙烯（PVF2 ）是目前发现的压电效应较强的聚合物薄膜，这种合成高分子薄膜就其对称性来看，不存在压电效应，但是它们具有“平面锯齿”结构，存在抵消不了的偶极子。经延展和拉伸后可以使分子链轴成规则排列，并在与分子轴垂直方向上产生自发极化偶极子。当在膜厚方向加直流高压电场极化后，就可以成为具有压电性能的高分子薄膜。这种薄膜有可挠性，并容易制成大面积压电元件。这种元件耐冲击、不易破碎、稳定性好、频带宽。为提高其压电性能还可以掺入压电陶瓷粉末，制成混合复合材料(PVF2—PZT)。

第六章磁路与铁心线圈电路

107 8π
Bm2 S0 sin2 t
f Fm
Fm sin2 t
1 2
Fm
1 2
Fm
cos2
tபைடு நூலகம்
O
t
吸力平均值为:
F1 T
T 0
fdt
1 2 Fm
107 16π
Bm2 S0 [N]
式中： Fm
107 8π
Bm2 S0
为吸力的最大值。
综合上述： (1) 交流电磁铁的吸力在零与最大值
之间脉动。衔铁以两倍电源频率在颤动，引起噪音，同时触点容易损坏。为了消除这种现象，在磁极的部分端面上套一个分磁环（或称短路环），工作时，在分磁环中产生感应电流，其阻碍磁通的变化，在
单位：韦伯（Wb）
e N d dt
单位：伏秒
三、磁场强度 H (magnetizing force)
磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁感应强度和导磁率之比。
HB
单位：
B ：特斯拉
：亨/米
H ：安/米
四、磁导率（Permeability）
真空中的磁导率( 0 )为常数
0 4 107 （亨/米）
第六章磁路
磁路
实际电路中有大量电感元件的线圈中有铁心。线圈通电后铁心就构成磁路，磁路又影响电路。因此电工技术不仅有电路问题，同时也有磁路问题。
+ －
(a) 电磁铁的磁路 (b) 变压器的磁路
(c) 直流电机的磁路
6.1 磁场的基本物理量
磁场的特性可用磁感应强度、磁通、磁场强度、磁磁导率等几个物理量表示。
解
磁路的平均长度为 l＝（（10＋15）／2）＝39.2cm
查铸钢的磁化曲线，当B＝0.9T 时，

第6章铁磁材料及其应用PPT课件

12
变压器
13
变压器、电感器用材料介绍：
磁芯
绝缘胶带
铜箔
磁芯固定胶带
线材
档墙胶带套管
线架
14
磁性材料应用：
一 . 磁芯形状及特点
EE 、EI TYPE
形状
特点
➢ 大小齐全 ➢ 有JIS及IEC标准
EER、 ETD
TYPE
➢ 大小齐全 ➢ 有JIS及IEC标准
LP、EED TYPE
➢ low profile （扁平特性） ➢ 适合高密度装配
15
磁性材料应用：
一 . 磁芯形状及特点
PQ、RM、 EP、POT
TYPE
形状
特点
➢ low profile （扁平特性） ➢ 适合高密度装配 ➢ EP core具有高对称性，适合高
频平衡变压器
T、UT、 ET、UU TYPE
➢高磁导率型 ➢低泄漏磁通 ➢不易绕制
16
线材介绍：
线材
漆包线
电镀铜线三层绝缘线 PVC线
的形状是不同,它们各具有不
H
同的剩磁Br和矫顽力Hc。根据磁滞回线的胖瘦可把铁磁
质分为硬磁材料和软磁材料。
磁滞回线
7
B 矩磁
H
软磁材料的磁滞回线
硬磁材料的磁滞回线
硬磁材料的磁滞回线
软磁材料的磁滞
显得胖(见图),有较大的
回线比较瘦(见图),剩剩磁和矫顽力,常用来作
磁和矫顽力都很小，永久磁体。矩形磁材料
r= / o
式中, r叫磁介质的相对磁导率,它随磁介质的种类和状态的不同而不同。对真空， r=1。
2
抗磁物质—相对磁导率r略小于1的磁介质。顺磁物质—相对磁导率r略大于1的磁介质。铁磁物质—相对磁导率r»1 , 而且还随外磁场的大小发生变化的磁介质。

习题册参考答案-《金属材料与热处理(第七版)习题册》-A02-3671

金属材料与热处理（第七版）习题册参考答案绪论一、填空题1.石器青铜器铁器水泥钢铁硅新材料2.材料能源信息3.405% 金属材料4.金属材料的基本知识金属的性能金属学基础知识热处理的基本知识金属材料及其应用5.成分热处理用途二、选择题1.A2.B3.C三、思考与练习1.答：为了能够正确地认识和使用金属材料，合理地确定不同金属材料的加工方法，充分发挥它们的潜力，就必须熟悉金属材料的牌号，了解它们的性能和变化规律。

为此，需要比较深入地去学习和了解有关金属材料的知识。

2.答：3.答：要弄清楚重要的概念和基本理论，按照材料的成分和热处理决定其性能，性能又决定其用途这一内在关系进行学习和记忆；注意理论联系实际，认真完成作业和试验等教学环节，是完全可以学好这门课程的。

第一章金属的结构与结晶§1—1 金属的晶体结构1.非晶体晶体晶体2.体心立方面心立方密排六方体心立方面心立方密排六方3.晶体缺陷点缺陷线缺陷面缺陷二、判断题1．√ 2．√ 3．×4．×三、选择题1．A 2．C 3．C四、名词解释1．答：晶格是假想的反映原子排列规律的空间格架；晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。

2．答：只由一个晶粒组成的晶体称为单晶体；由很多大小、外形和晶格排列方向均不相同的晶粒所组成的晶体称为多晶体。

五、思考与练习答：三种常见的金属晶格的晶胞名称分别为：（体心立方晶格）（面心立方晶格）（密排六方晶格）§1—2 纯金属的结晶一、填空题1.液体状态固体状态2.过冷度3.冷却速度冷却速度低4.形核长大5.强度硬度塑性二、判断题1．×2．×3．×4．√ 5．√6．√1．CBA 2．B 3．A 4．A四、名词解释1．答：结晶指金属从高温液体状态冷却凝固为原子有序排列的固体状态的过程。

在结晶的过程中放出的热量称为结晶潜热。

2．答：在固态下，金属随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象称为金属的同素异构转变。

材料化学导论第6章-固体的磁性和磁性材料

96第6章固体的磁性和磁性材料§6.1 固体的磁性质及磁学基本概念6.1.1 固体的磁性质某些无机固体并不像其他所有物质那样表现出抗磁性（Diamaganetism ）,而是呈现出磁效应。

这些无机固体往往是以存在不成对电子为特征的，这些不成对电子又常常是处在金属阳离子中。

因此，磁行为主要限制在过渡金属和镧系金属元素的化合物上。

它们中许多金属原子具有不成对的d 和f 电子，就可能具有某些磁效应。

我们知道，电子有自旋，形成自旋磁矩。

在不同的原子中，不成对电子可以随机取向，此时材料就是顺磁的（Paramagnetic ）；如果不成对的电子平行地排成一列，材料就有净的磁矩，这是材料是铁磁性的（iferromagnetic ）；相反，不成对电子反平行排列，总磁矩为零，材料就呈现反铁磁性为（Antiferromagnetic ）；如果自旋子虽是反平行排列，但两种取向的数量不同，会产生净的磁矩，材料就具有亚铁磁性（Ferrimagnetic ）。

图6.1就说明这些情形。

(b)(d)(c)图6.1 成单电子自旋取向和材料的磁性a 抗磁性b 铁磁性c 反铁磁性d 亚铁磁性磁性材料广泛地应用在电器、电声、磁记录和信息存储各方面，可以说，现代社会离不开磁性材料。

6.1.2 磁学基本概念1．物质在磁场中的行为97首先，我们讨论不同材料在磁场中的行为。

如果磁场强度为H ，样品单位体积的磁矩为I ，那么样品的磁力线密度，即所谓磁通量（Magnetic induction ）B 为：B = H + 4πI 6.1.1导磁率（Permeability ）P 和磁化率（Susceptinity ）K 定义为： P = HB = 1 + 4πK 6.1.2 K = HI 6.1.3 摩尔磁化率χ为χ= dM κ 6.1.4 式中M 是分子量，d 式样品密度。

根据、K 、χ及其与温度和磁场的依赖关系可以区分不同种类的磁行为，这总结在表6.1中。

第6章磁路与铁心线圈电路

第六章磁路与铁心线圈电路★主要内容1、磁场的基本物理量2、磁性材料的磁性能3、磁路及其基本定律4、交流铁心线圈电路5、变压器★教学目的和要求1、理解描述磁场性质的四个有关物理量（磁感应强度、磁通、磁导率和磁场强度）的意义，并熟记它们的单位和符号，了解铁磁材料的磁化、磁滞的物理意义，掌握铁磁材料磁滞回线的概念，了解两类铁磁质的磁性能（磁滞回线的不同特点）和用途。

2、了解磁路的基本概念；了解交流铁心线圈电路的基本电磁关系，掌握交流铁芯线圈端电压与线圈磁通的关系（U≈E=4.44NfΦm）。

3、了解变压器的基本构造、工作原理、绕组的同极性端，掌握理想变压器的三种变换特性，并能利用这些特性对含有变压器的电路进行熟练地计算。

★学时数：6学时★重难点重点：①磁路基本定律、交流铁心线圈；②变压器的三个主要作用难点：①交流铁心线圈电路分析；②变压器与负载的关系★本章作业布置：课本习题P197—199页，6.1.4，6.3.2，6.3.4，6.3.5，6.3.6第六章磁路与铁心线圈电路本章学习变压器的工作原理。

变压器是一种利用磁路传送电能，实现电压、电流和阻抗变换的重要设备。

§6.1 磁路及其分析方法在电机、变压器及各种铁磁元件中常用铁磁材料做成一定形状的铁心，铁心的磁导率比周围空气或其他物质高得多，因此铁心线圈中电流产生的磁通绝大部分经过铁心而闭合，这种人为造成的磁通闭合路径，称为磁路。

如图7.3-1和图6.1-1分别表示四极直流电机和交流接触器的磁路。

+-一、磁场的基本物理量这部分内容在普物中已基本讲过，这里简单复习一下。

电磁学中已讲过了，电流会产生磁场，通有电流的线圈内部及周围都有磁场存在。

在变压器、电动机等电工设备中，为了用较小的电流产生较强的磁场，通常把线圈绕在铁磁材料制成的铁心上。

由于铁磁性材料的导磁性能比非磁性材料好的多，因此，当线圈中有电流流过时，产生的磁通，绝大部分集中在铁心中，沿铁心面闭合，这部分铁心中的磁通称为主磁通，用Φ表示。

电工学第6章磁路和铁芯线圈电路

第6章
磁路和与铁心线圈电路
在很多电工设备中，不仅有电路的问题，同时还有磁路的问题。只有同时掌握了电路和磁路的基本理论，才能对各种电工设备作出作全面的分析。本章结合磁路和铁心线圈电路的分析，讨论变压器和电磁铁, 作为应用实例。
6· 1 磁路及其分析方法
电工设备中，常用磁性材料做成一定形状的铁心。铁心的磁导率比周围空气或其它物质的磁导率高得多，因此铁心线圈中电流产生的磁通，绝大部分经过铁心而闭合。这种人为造成的磁通的闭合路径，称为磁路。
6· 2 交流铁心线圈电路
6· 2· 1 电磁关系

u i (Ni)
e e
图所示交流线圈是具有铁心的，磁通势Ni产生的磁通绝大部分通过铁心而闭合，这部分磁通称为主磁通或工作磁通。此外还有很少的一部分漏磁通。这两个磁通在线圈中产生两个感应电动势：主磁电动势e和漏磁电动势e。
6· 2 交流铁心线圈电路
铁心线圈分为两种：直流铁心线圈和交流铁心线圈。
直流铁心线圈通直流电来励磁，产生的磁通是恒定的，线圈和铁心中不会感应出电动势来；在一定电压 U 下，线圈中的电流 I 只和线圈本身的电阻R有关；功率损耗也只有RI2；所以分析起来比较简单。
交流铁心线圈通交流电来励磁，线圈中的电磁关系、电压电流关系及功率损耗等几个方面都比较复杂，与直流心线圈有所不同。
6· 3 变压器
变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。
在输电方面，当输送功率P=UIcos及功率因数cos为一定时，电压 U 愈高，则线路电流 I 愈小。这不仅可以减小输电线路的截面积，节省材料，同时还可以减小线路的功率损耗。因此在输电时必须利用变压器将电压升高。在用电方面，为了保证用电的安全和合乎用电设备的电压要求，还要利用变压器将电压降低。在电子线路中，除电源变压器外，变压器还用来耦合电路，传递信号，并实现阻抗匹配。此外，尚有自耦变压器、互感器及各种专用变压器。变压器的种类很多，但是它们的基本构造和工作原理是相同的。

磁性材料材料认识与应用（论文）

磁性材料材料认识与应用（论文）磁性材料吴秋华林岳扬刘俊毅黄小群陈玉斌郑松标郑周指导老师：叶晓萍摘要综述磁性材料的基本概况，磁性材料的分类和机理、在实际中的应用与工作原理、工艺流程、发展前景等。

关键词磁性材料磁性材料的应用磁性材料的发展前景Abtract：Review the basic situation of the magnetic material, The classification of magnetic material and mechanism.In real application and process flow, principle ,development foreground。

Key words：Magnetic materials Applications of Magnetic materials Development of Magnetic materials目录引言 (2)1 磁性材料的发现 (2)2 磁性材料的分类和基本机理 (3)2.1永磁材料 (3)2.2软磁材料 (3)2.3旋磁材料 (4)2.4磁信息材料 (4)3磁性材料的基本特性 (4)3.1 磁性材料的磁化曲线 (5)3.2 软磁材料的常用磁性能参数 (7)3.3 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 (8)4 磁性材料在实际中应用以及常用磁产品工作原理 (8)4.1永磁材料（硬磁材料） (8)4.2 软磁材料 (9)4.3 磁性产品例子 (9)5 磁性材料生产工艺流程 (12)5.1钕铁硼的加工工艺： (12)5.2软磁功率铁氧体生产工艺流程 (16)5.3软磁功率铁氧体生产工艺流程深入分析 (16)6 磁性材料发展前景 (21)参考文献 (22)引言磁性材料，是古老而用途十分广泛的功能材料，而物质的磁性早在3000年以前就被人们所认识和应用，例如中国古代用天然磁铁作为指南针。

现代磁性材料已经广泛的用在我们的生活之中，例如将永磁材料用作马达，应用于变压器中的铁心材料，作为存储器使用的磁光盘，计算机用磁记录软盘等。

磁性材料及其应用PPT课件(2024版)

磁制冷材料
磁制冷是一种以磁性材料为工质的制冷技术，基本原理是借助磁制冷材料的磁热效应（magnetocaloric effect）即磁制冷材料等温磁化时向外界放出热量，而等温退磁时从外界吸取热量，以达到制冷目的
环境友好：无环境污染和破坏高效节能: 卡诺循环效率可达到 60~70％稳定可靠
r
0
铁磁物质的相对磁导率
材料钴镍软钢
硅钢片未经退火的铸铁
已经退火的铸铁
相对磁导率 174
1 120 2 180 7000～10000
240
620
材料镍铁合金真空中融化的电解铁坡莫合金铝硅铁粉芯锰锌铁氧体镍铁铁氧体
相对磁导率 60 000 12 950 115 000 7 5000
用于核磁共振成像仪及磁选机等的烧结NdFeB永磁材料
各种规格的环形烧结 NdFeB永磁材料
外径Ф3mm~Ф160mm；
内径：Ф1mm~Ф140mm
各种规格的圆片形烧结NdFeB 永磁材料
尺寸范围：外径Ф2mm－ Ф160mm；
厚度：0.3mm－60mm
各种规格的圆片形烧结NdFeB
永磁材料
尺寸范围：外径Ф2mm－ Ф160mm；
的单位是：亨利/米(H/m)。不同的物质磁导率不同。
在相同的条件下，值越大，磁感应强度 B 越大，
磁场越强；值越小，磁感应强度 B 越小，磁场越弱。
真空中的磁导率是一个常数，用 0 表示 0 = 4 107 H/m
（2）、相对磁导率
为便于对各种物质的导磁性能进行比较，以真空
磁导率 0 为基准，将其他物质的磁导率与 0 比较，其比值叫相对磁导率，用 r 表示，即

铁磁材料在现代科学技术中得到广泛的应用

铁磁材料在现代科学技术中得到广泛的应用，随着材料科学的发展，它已成为一种重要的智能材料。

·定义·形成条件软磁材料·分类硬磁材料矩磁材料·应用什么是铁磁材料？铁磁材料是受到外磁场作用时显示很强磁性的材料。

首先，它们都有很大的磁导率μ；其次，它们都有明显的磁滞效应。

原理铁、钢、镍、钴等铁磁材料，没有受外磁场的作用时，其分子电流所产生的合成磁矩在宏观上等于零，因而不呈现磁性。

当铁磁材料被引入外磁场时，在外磁场的作用下，内部分子磁矩排列整齐的过程称为磁化。

某些铁磁物质一经磁化。

即使去除外磁场后，仍有很大的剩余磁感应强度，因此被广泛地应用于仪表与微电机等设备中用以产生磁场。

自发磁化：铁磁性物质内的原子磁矩，通过相邻晶格结点原子的电子壳层的作用，克服热运动的无序效应，原子磁矩是按区域自发平行排列、有序取向，按不同的小区域分布，这种现象称为自发磁化。

未配对的3d电子壳层：Fe、Ni、Co、Mn磁畴自发磁化的小区域，称为磁畴。

各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。

干扰，原子磁矩的定向排列被破坏，使得铁磁性消失，这时物质转变为顺磁性在顺磁质中截取任一体积元，模拟它在没有外磁场作用时，分子的无规则热运动：由于分子的无规则热运动,分子的固有磁矩取向杂乱无章，宏观上不显磁性激起外磁场的电流I分分子电流I´由转向排列引起的束缚电流磁导率：表征磁介质磁性的物理量。

常用符号μ表示，μ为介质的磁导率，或称绝对磁导率。

磁滞----铁磁体在反复磁化的过程中，它的磁感应强度的变化总是滞后于它的磁场强度，这种现象叫磁滞。

高磁导率是铁磁材料应用特别广泛的主要原因。

磁滞特性使永磁体的制造成为可能，但在许多其他应用中却带来不利影响。

当铁磁材料处于交变磁场中时将沿磁滞回线反复被磁化。

在反复磁化的过程中要消耗额外的能量，以热的形式从铁磁材料中释放，这种能量损耗称为磁滞损耗，磁滞损耗不仅造成能量的浪费，而且使铁芯的温度升高，导致绝缘材料的老化，所以应尽量减少。

常用软磁材料

技朮服務与應用指南--常用軟磁材料特性及其應用常用软磁材料及其应用这里介绍常用的软磁材料及其应用，包括：磁性材料常用性能指标铁粉芯坡莫合金粉芯铁氧体硅钢片坡莫合金非晶纳米晶合金磁粉芯和铁氧体的对比硅钢、坡莫合金和非晶合金的对比高频功率变压器铁芯脉冲变压器铁芯电感铁芯共模电感铁芯磁放大器铁芯尖峰抑制器铁芯一.磁性材料的基本特性1. 磁性材料的磁化曲线磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。

磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。

即当磁场强度H 足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。

材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。

(a) 普通回线 (b) 矩形回线 (c) 线性回线磁滞回线及磁导率随磁场强度的变化曲线2. 软磁材料的常用磁性能参数饱和磁感应强度Bs: 其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。

剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs 矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。

磁导率μ: 是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。

初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp居里温度T c: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度.损耗P: 磁滞损耗P h及涡流损耗P e P = P h + P e = af + bf2+ c P e∝ f2 t2 / ,ρ降低磁滞损耗P h的方法是降低矫顽力H c；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率ρ。