铁磁性材料的磁化机理
为什么铁可以磁化？
为什么铁可以磁化？
首先，我们需要了解一些基础知识。
铁可以磁化是因为铁是一种铁磁性材料，它由许多微小的磁矩组成。
磁矩是物质内部原子或分子的微小磁场，它们会相互作用并产生整体的磁性。
铁磁性材料的磁矩会在外部磁场的作用下对齐，从而产生磁化现象。
现在让我们来解答为什么铁可以磁化这个问题。
铁可以磁化的原因主要是由于其原子结构和电子排布的特性。
铁的原子结构中，每个铁原子都有自己的磁矩，这些磁矩会相互作用并在没有外部磁场的情况下呈现无规律的排列。
当外部磁场作用于铁材料时，磁矩会受到影响并开始逐渐对齐，最终形成一个整体的磁化状态。
这种对齐是由于铁原子内部的电子排布和自旋运动的特性所决定的。
铁原子的电子排布中，有一部分电子会处于未成对的状态，这些未成对的电子会产生自旋运动并形成磁矩。
当外部磁场作用于铁材料时，这些未成对的电子会受到力的作用并开始对齐，从而导致整个铁材料产生磁化。
综上所述，铁可以磁化的原因是由于其原子结构中存在磁矩，并且
未成对的电子会在外部磁场的作用下对齐，最终形成整体的磁化状态。
这种磁化现象是由铁的特定原子结构和电子排布所决定的。
为什么铁磁性材料能够吸附磁铁解析磁性材料的特性
为什么铁磁性材料能够吸附磁铁解析磁性材料的特性铁磁性材料的能够吸附磁铁是因为其特有的磁性特性。
铁磁性材料是一类可以被磁化的物质，具有吸附磁铁的能力。
本文将解析铁磁性材料的特性以及为何能够吸附磁铁。
一、铁磁性材料的基本特性铁磁性材料是由铁、镍、钴等元素组成的，具有独特的磁性特性。
其特点如下：1. 磁化能力强：铁磁性材料具有很强的磁化能力，可以被外界磁场所磁化。
一旦被磁化，铁磁性材料会生成一个磁化强度较大的磁场。
2. 磁化后能保持磁性：铁磁性材料在外界磁场的作用下，可以将一部分外界磁能转化为内部磁能，并能长时间地保持磁化状态。
3. 磁化方向可逆：铁磁性材料的磁化方向可以根据外界磁场的方向进行反转，即磁化方向可以由南极转变为北极，或由北极转变为南极。
4. 磁滞回线：铁磁性材料在磁化和去磁化过程中会有一段磁滞回线，表明了其在磁化和去磁化中的能量损耗。
二、铁磁性材料吸附磁铁的原理铁磁性材料能够吸附磁铁主要是由于其磁性特性所致。
当铁磁性材料靠近磁铁时，由于两者之间存在磁场的相互作用，铁磁性材料会被磁铁的磁场所磁化，从而形成一个磁场。
具体来说，当磁铁靠近铁磁性材料时，磁铁的磁场会使铁磁性材料内部的微小磁矩重新排列，从而使其磁矩方向与磁铁的磁场方向保持一致。
这种重新排列的磁矩形成一个强大的磁场，而这个磁场又与磁铁的磁场相互作用，使得铁磁性材料受到磁铁的吸附力。
此外，铁磁性材料还具有较高的导磁率，在磁化过程中能够吸收磁能，进一步增强了其吸附磁铁的能力。
三、铁磁性材料吸附磁铁的应用铁磁性材料的吸附磁铁的特性在实际应用中具有广泛的用途。
以下是几个应用案例：1. 磁性夹具：铁磁性材料可以用于制作磁性夹具，用于吸附和固定磁铁物体。
例如，在装配线上，磁性夹具可以将磁铁固定在需要的位置，方便人工操作。
2. 磁性卡扣：铁磁性材料可以制作用于吸附和固定物体的磁性卡扣。
例如，在家具制造中，可以使用磁性卡扣将家具的门板或抽屉固定在框架上，提高了操作的便利性和可靠性。
材料物理 龙毅版 3-7铁磁材料在交变磁场中的磁化
• 降低材料的能量损耗是研究动态磁化过程 的一个重要目的。
3.7.2 磁谱和截止频率
磁谱的定义： 1、广义：物质的磁性与磁场频率的关系 2、狭义：铁磁体在交变磁场中的复数磁导率的实部μ′和 虚部μ′′随频率变化的关系曲线。
P既决定于材料，也决定于该材料在交变场中的工作频率 f 及Bm， 所以讨论P 的大小指标时，须同时注明 f 、Bm以及温度T。
在幅值较小的正弦变化的交变磁场作用下，B也是正弦 变化，但有一相位差。
H Hm sin t
(H% Hmeit )
B Bm sin t (B% Bmeit )
对于不同的铁磁体材料，磁化的难易程度各不相同，
可用磁导率 μ 来描述这种性质。 稳恒场中， μ 为实数。 交变场中， μ 为复数。原因在于：
幅值与外加H的频率变化，而且在不同的频段，决定 ˆ 的物
理机制也很不同。 ●各向同性的铁磁体在交变场（尤其是高频交变场）中，往 往处于交变磁场与交变电场的同时作用，而铁磁物质又往往 也是电介质（如铁氧体），因而处于交变场中的铁磁体往往 同时显示其铁磁性和电介性。
铁磁体的动态磁滞回线、磁化曲线及B、H表达式
在交变磁场作用下，各向同性的铁磁体的磁性能与在静 磁场作用下的磁性能有很大的不同，表现在以下几方面：
● 静磁场中，其磁导率μ为一实数，但在交变H中由于存在 磁滞效应、涡流效应、磁后效、畴壁共振及自然共振等，它 在交变H中的B比外加的交变H落后一相位，因而，其μ为复
数（ ˆ ）。
●各向同性的铁磁体在交变H中的复数磁导率，不仅随H的
用复数表示H
与B
磁性材料原理
磁性材料原理磁性材料是一类在磁场中具有特殊性质的材料。
它们在工业生产和科学研究中起着重要的作用。
本文将介绍磁性材料的原理及其应用。
一、磁性材料的概述磁性材料是指在外加磁场作用下，能够产生磁化现象的材料。
它们包括铁、钢、镍、钴等物质。
磁性材料有两种基本类型：铁磁性材料和非铁磁性材料。
铁磁性材料具有强烈的磁性，如铁、镍和钴等。
它们在强磁场中可以被永久磁化，形成磁体。
非铁磁性材料则具有较弱的磁性，它们一般不会被永久磁化。
二、磁性材料的原理1. 原子磁偶极矩磁性材料具有原子磁偶极矩。
原子内电子所带的自旋和轨道角动量导致了原子磁矩的形成。
在一个磁场中，这些原子磁矩会互相作用，从而形成磁性。
2. 域结构磁性材料中存在着不同的磁畴，每个磁畴具有自己的磁化方向。
在无外加磁场的情况下，这些磁畴的磁化方向是杂乱无序的。
当外加磁场作用于材料时，磁畴会逐渐重新排列，使整个材料形成统一的磁化方向。
3. 局域场和磁畴壁在磁性材料中，每个磁畴内的磁化强度是均匀的，但不同磁畴之间的磁化强度存在差异。
这种差异由局域场引起。
磁畴之间的过渡区域称为磁畴壁，磁畴壁上的磁化方向逐渐变化，使得整个材料的磁化过渡更加平滑。
三、磁性材料的应用1. 电磁设备磁性材料广泛应用于电磁设备中。
例如，铁磁性材料可以用于制造电动机、电磁铁和变压器等设备。
非铁磁性材料则用于制造电感器和传感器。
2. 数据存储磁性材料在数据存储领域有着重要的应用。
磁性材料通过改变磁化方向来储存和读取信息。
硬盘驱动器和磁带等设备都是基于磁性材料的数据存储原理。
3. 医疗应用磁性材料在医疗领域有广泛的应用。
例如，磁共振成像（MRI）利用磁性材料的特性来观察人体内部结构。
磁性材料也可以用于制造人工关节和植入式医疗器械。
4. 环境保护磁性材料在环境保护中的应用也越来越多。
例如，利用磁性材料可以制造高效的垃圾处理设备，帮助减少废物产生和环境污染。
四、磁性材料的发展前景随着科学技术的不断发展，磁性材料的应用领域将会不断扩大。
2019-铁磁性材料的自发磁化理论和磁畴结构-文档资料
2014年4月25日
汇报内容
●物理学基础 ●自发磁化理论 ●磁畴结构
2
1.物理学基础
1.1基本磁学量
磁矩μm 微观量，矢量，μm=iS，磁偶极子磁性的强弱和方向。
磁化强度M 宏观量，矢量，M=Σμm/ΔV。
磁场强度H 描述空间内任意一点的磁场参量。
磁感应强度B 与介质有关，B=μ0（H+M） 磁化率χ χ=M/H，表征材料磁化难易程度。
1.物理学基础
1.3磁性起源
●原子的总角动量和总磁矩：
是电子的轨道角动量（磁矩）和自旋角动量（磁矩）以矢量叠加方式 合成的。
μl
?
L-S耦合 Z<=32
μs PL=Σpli PS=Σpsi
μJ PJ=PL+PS
铁磁物质大多采用 此种方式！
Z>=82 j-j耦合
pj=pl+ps
PJ=Σpj
8
2.自发磁化理论
χ<0
抗磁性
χ>0
顺磁性
（无磁矩 ）
弱磁性
χ>0 反铁磁性
χ》1
铁磁性
χ》1 亚铁磁性
（有磁矩 ）
Tn Tc 强磁性
4
1.物理学基础
1.3磁性起源
物质的磁性来源于原子的磁性；
原子的磁性来源于原子中电子及原子核的磁矩；
原子核磁矩很小，在我们所考虑的问题中可以忽
略。 电子轨道运动产
生电子轨道磁矩
原子的
A i*rijriirj * jrj e ri2j e ri2e r2 j d1 d2
rij：电子i与j间的距离； ri(rj)：i(j)电子与自己核间的距离。
5.4铁磁性物质的磁化
2、硬磁性物质
硬磁性物质的磁滞回线宽 而平，回线所包围的面积比 较大，如图所示。因而交变 磁场中的磁滞损耗大，必须 用较强的外加磁场才能使它 磁化，但磁化以后撤去外磁 场，仍能保留较大的剩磁， 而且不易去磁，即娇顽磁力 也较大。
这种物质适合于制成永久磁 铁。硬磁性物质主要有钨钢、 铬钢、钴钢和钡铁氧体等
(2) 1 ~ 2段：随着H的增大，B几乎直线上升，这是由于 磁畴在外磁场作用下，大部分都趋向H方向，B增加很快，曲 线很陡，称为直线段。
(3) 2 ~ 3段：随着H的增加，B的上升又缓慢了，这是由 于大部分磁畴方向已转向H方向，随着H的增加只有少数磁畴 继续转向，B增加变慢。
图 5-8 磁化曲线的测定
三、磁滞回线
磁化曲线只反映了铁磁性物质在外磁场由零逐渐增强的 磁化过程，而很多实际应用中，铁磁性物质是工作在交变磁 场中的。所以，必须研究铁磁性物质反复交变磁化的问题。
1. 磁滞回线的测定
2．分析
图5-10为通过实验测定的某种铁磁性物质的磁滞回线。 (1)当B随H沿起始磁化曲线达到饱和值以后，逐渐减小H 的数值，由图可看出，B并不沿起始磁化曲线减小，而是沿另 一条在它上面的曲线ab下降。 (2) 当H减小到零时，B 0，而是保留一定的值称为剩磁， 用B r表示。永久性磁铁就是利用剩磁很大的铁磁性物质制成的。
图5-8中，(a)是测量磁化曲线装置的示意图，(b)是根据 测量值做出的磁化曲线。由图5-8(b)可以看出，B与H的关系 是非线性的，即 B 不是常数。
H
图 5-8 磁化曲线的测定
3．分析
(1) 0 ~ 1段：曲线上升缓慢，这是由于磁畴的惯性，当H 从零开始增加时，B增加缓慢，称为起始磁化段。
4．磁化曲线的意义
2、铁磁质的磁化规律和磁化机理-13
磁场较弱时，畴壁扩张 (2)磁畴转向
磁场较强时，磁矩转向
3、规律解释 B ~ H 非线性关系 外场增加 可转向磁畴数变少 达到磁饱和
磁场增加变慢
磁滞和剩磁 磁畴转向需克服阻力
居里温度
温度升高时分子热运动加剧，磁畴被破坏
§14-3
铁磁质的磁化规律和磁化机理
一、铁磁质的磁化规律
基本实验装置：
A
R
磁 通 计 H = nI 测B
提供 I
1、非铁磁性材料的磁化曲线 (1) m m0，B ~ H曲 B
线斜率 tana = m0 ； (2) B ~ H曲线具有可逆性。
2、铁磁性材料的磁化曲线
a
H
(1) 起始磁化曲线： Oa：起始段 ab：直线段
为非线性，且mr >> 1； (2)有剩磁存在；
(3)存在居里温度。
二、磁性材料介绍 1、软磁性材料
B
H O
回路细窄，损耗小；
易退磁，易磁化。
适用制造电机、变压器等
2、硬磁性材料 B H
O
回路宽粗，损耗大； 不易退磁，剩磁大。 适用制造永久磁铁等。
3、矩磁材料 Bm
B Br
O
H
bc：饱和段
B b O a
c H
(2)磁滞回线
当I = 0时，H = 0，但有剩磁
当B = 0时，H = Hc， 称矫顽力，反映铁磁质保存剩磁的能力
磁滞现象：B 的变化
总是落后于 H 的变化。 磁滞损耗与磁滞回线 包围的面积成正比 d
Br
B b
Hc -Br
a H
-Hc c O
3、铁磁质磁化规律的特点 (1) B m H 仍成立，但m = m (H)，
铁磁性物质被磁化的外因
铁磁性物质被磁化的外因铁磁性物质是一种有磁性的物质，它们具有通过外力被磁化的能力。
磁化是一种物质处于特殊情况下时物质的局部电的结构发生改变的现象，对于铁磁性物质而言，它们会在被施加外力时被磁化。
外力会产生一个磁场，这个磁场会在铁磁性物质中产生分布电荷，也就是被磁化。
铁磁性物质被磁化的外因主要有三个：一是通过磁场外力，通常由外部电磁机构产生；二是由于金属结构受损引起的机械损伤；三是材料特性对外部磁场改变的响应能力，即当物质中的电子被外部磁场扰乱时，电子的极化变化会使物质的磁强度发生变化。
首先，外力可以通过磁场来磁化铁磁性物质，外力是指任何可以使外部物体受到影响的力，例如电磁场。
当有一个磁场的存在，磁场的作用力对物质的内部自然而然的，如果外界磁场强度足够大，那么这个磁场会使物质内部的电子受到扰乱，从而产生磁化效应，使物质变成具有一定磁强度的磁性物质。
其次，因为金属结构受损，也可以引起铁磁性物质被磁化，这种情况下的磁化是由于这些金属结构受到机械损伤而引起的。
由于这些金属结构的断裂，其物理性质也会产生磁化，因为当金属结构受损时，里面的电子会变得稀疏，使得里面的电子容易受到外部磁场的影响，从而使铁磁性物质被磁化。
最后，铁磁性物质被磁化的外因还有一个是材料特性对外部磁场改变的响应能力，这就是指物质中电子受外部磁场的影响时会发生极化变化，使其磁强度发生改变。
不同的物质，在外部磁场的影响下，响应的能力也是不同的，有的材料会变得非常易磁化，而有的材料可能不会被外部磁场影响。
综上所述，铁磁性物质被磁化的外因主要有三个：一是由于外力产生的磁场，可以使得外部物质受到影响；二是由于金属结构受损，导致机械损伤引起的磁化；三是材料特性对外部磁场改变的响应能力，也会导致物质被磁化。
这三种外因构成了铁磁性物质被磁化的外因。
当这几种外因发挥作用时，就会使得铁磁性物质被磁化，从而改变它们的物理性质。
此外，当磁化的效果达到一定程度的时候，有时会出现反磁化的现象。
5.4铁磁性物质的磁化
磁滞回线
Br——剩磁 Hc——矫顽磁力 Bm——饱和磁感应强度 oa——基本磁化曲线 bc——退磁曲线 abcdega——磁滞回线
磁滞损耗：铁磁物质在反复交变磁化 过程中，内部的小磁畴其取向要不断发 生翻转变化，在此过程中，产生了能量 的损耗，这种损耗称为磁滞损耗。
剩磁和矫顽磁力越大，磁滞回线包围 的面积也越大，磁滞损耗就越大。
二、磁化曲线
铁磁性物质的B随H变化的曲线称为磁化曲线。
硅钢片、铸钢、铸铁的磁化曲线
在铁磁物质的磁化过程中，物质的磁导
率 B 是变化的，不是常数。只有在曲
H
线的线性段，磁导率才可认为是一个常数。
三、磁滞回线
磁滞回线——铁磁物质在被反复正、反向 磁化过程中，形成的B随H变化的闭合曲线。
磁滞——铁磁物质在反复磁化过程中，B的 变化总是滞后于H的变化，这一现象称为磁滞。
四、铁磁物质的磁性能 （1）能被磁体吸引。 （2）能被磁化，并且有剩磁和磁滞损耗。 （3）磁导率μ不是常数，每种铁磁材料都 有一个最大值。 （4）磁感应强度B有一个饱和值Bm。
五、铁磁物质的分类
1.软磁材料：剩磁和矫顽力均很小的铁磁材料。
特点：易磁化，易去磁，磁滞回线窄，磁滞损耗小。
铁 磁
2.硬磁材料：剩磁和矫顽力均很大的铁磁材料。
第五章 磁场和磁路
第四节：铁磁性物质的磁化
内容提要
一铁磁材料的应用
一、铁磁材料的磁化
使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称为磁化。 磁化的本质：铁磁材料内部存在大量的“小磁畴”， 每个小磁畴就是一个小磁体。磁化前，这些小磁畴排 列杂乱无章，对外不呈现磁场。但当有外磁场作用时， 小磁畴会发生转动，排列变得有序，磁场互相加强， 对外呈现出磁场。
磁铁为什么会有磁性 磁性的本质
磁铁为什么会有磁性磁性的本质一、物质磁性的起源如果磁是电磁以太涡旋，一个磁铁，没看到任何电磁以太的涡旋，为什么会有磁性？我们的回答是：物质的磁性起源于原子中电子的运动，电子的运动会产生一个电磁以太的涡旋。
早在1820年，丹麦科学家奥斯特就发现了电流的磁效应，第一次揭示了磁与电存在着联系，从而把电学和磁学联系起来。
为了解释永磁和磁化现象，安培提出了分子电流假说。
安培认为，任何物质的分子中都存在着环形电流，称为分子电流，而分子电流相当一个基元磁体。
当物质在宏观上不存在磁性时，这些分子电流做的取向是无规则的，它们对外界所产生的磁效应互相抵消，故使整个物体不显磁性。
在外磁场作用下，等效于基元磁体的各个分子电流将倾向于沿外磁场方向取向，而使物体显示磁性。
磁现象和电现象有本质的联系。
物质的磁性和电子的运动结构有着密切的关系。
乌伦贝克与哥德斯密特最先提出的电子自旋概念，是把电子看成一个带电的小球，他们认为，与地球绕太阳的运动相似，电子一方面绕原子核运转，相应有轨道角动量和轨道磁矩，另一方面又绕本身轴线自转，具有自旋角动量和相应的自旋磁矩。
施特恩-盖拉赫从银原子射线实验中所测得的磁矩正是这自旋磁矩。
（现在人们认为把电子自旋看成是小球绕本身轴线的转动是不正确的。
）电子绕原子核作圆轨道运转和绕本身的自旋运动都会产生电磁以太的涡旋而形成磁性，人们常用磁矩来描述磁性。
因此电子具有磁矩，电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成。
在晶体中，电子的轨道磁矩受晶格的作用，其方向是变化的，不能形成一个联合磁矩，对外没有磁性作用。
因此，物质的磁性不是由电子的轨道磁矩引起，而是主要由自旋磁矩引起。
每个电子自旋磁矩的近似值等于一个波尔磁子。
是原子磁矩的单位，。
因为原子核比电子重2000倍左右，其运动速度仅为电子速度的几千分之一，故原子核的磁矩仅为电子的千分之几，可以忽略不计。
孤立原子的磁矩决定于原子的结构。
原子中如果有未被填满的电子壳层，其电子的自旋磁矩未被抵消，原子就具有“永久磁矩”。
铁磁性物质的磁化
铁磁性物质的磁化铁磁性物质的磁化概述磁化（magnetization）是指物质在外加磁场的作用下出现的磁化现象。
对于铁磁性物质，它们可以在磁场的存在下表现出明显的磁化。
铁磁性物质的磁化是由于铁磁性材料微小的磁偶极子沿磁场方向定向排序而产生的。
在外界磁场的作用下，铁磁性材质可以产生强磁矩，表现出显著的磁性。
铁磁性物质的磁化现象在科学、工程和技术领域都具有重要的应用价值。
铁磁性物质的分类铁磁性物质根据其磁性质可以分为硬磁性物质和软磁性物质两类。
硬磁性物质是指那些在外部磁场影响下难以改变自身磁化状态的材质。
硬磁性物质通常有高的剩磁（Mr）和高的矫顽力（Hc）。
硬磁性物质常用于制造磁性记忆体（例如磁盘、磁带等）。
软磁性物质是指那些在外部磁场影响下能够迅速改变自身磁化状态的材质。
软磁性物质通常有低的剩磁（Mr）和低的矫顽力（Hc）。
这种材质通常用于制造电声设备或者变压器等电气设备。
铁磁性物质的基本原理铁磁性物质的磁性来源于内部的电子自旋。
铁磁性物质中的原子或分子，由于它们的自旋角动量和轨道运动，会发生磁矩的产生。
对于铁磁性物质而言，当自由电子在外加磁场的作用下，自旋和轨道的角动量会对齐，从而产生磁异方性。
磁异方性参数（MAE）是指能够导致磁矩在晶体中取向的物理参数。
磁异方性是由于晶体结构决定的。
铁磁性物质在外部磁场作用下，其磁矩会沿磁场定向排序，从而实现磁化。
铁磁性物质的磁化过程1.外部磁场的作用当外部磁场开始作用时，铁磁性物质中的电子会受到外部磁场的力作用，开始发生原子核外的电子自旋角动量和轨道运动的相互影响，从而开始发生磁矩的定向。
在强磁场作用下，磁矩几乎都是沿着磁场方向定向的。
2.磁矩随磁场变化的过程磁矩随磁场变化的过程可以用一条磁化曲线来表示。
铁磁性物质在外部磁场作用下，其磁矩沿磁场方向逐渐增大（磁饱和），直至达到磁矩最大值。
当外部磁场逐渐减小时，磁矩会逐渐减小，最终回到初始状态。
3.外部磁场的消失当外部磁场消失时，原子磁矩会回到自由状态下的热磁状态，磁矩大小与方向会随机分布。
铁磁性物质的磁化
学习目标
一、掌握磁化现象的相关知识 二、了解磁化过程以及退磁、剩磁、磁滞损耗的相关概念
磁化现象
磁畴是指铁磁性材料在自发磁化的过程 中为降低静磁能而产生分化的方向各异 的小型磁化区域。
一、磁化（被磁化） 本来不具备磁性的物质，由于受磁场的作用而具有磁性的现象。 二、能被磁化的材料 只有铁磁性物质才能被磁化 三、被磁化的原因 （1）从材料内部分析：由于铁磁性物质是由许多被称为磁畴的微小区域组成， 且每一个磁畴相当于一个小磁针。 （2）从材料的外部分析：铁磁性物质被外加了磁场力。
饱和段：bc段，当H增加时，此时由于磁畴已大部分 转向磁场方向，B增加变慢，曲线因此变得平坦。 高度饱和段：c点以后，当H增加时，由于磁畴几乎 全部转向磁场方向，B几乎不变。此时的B称为饱和 磁感应强度。
磁化曲线
磁化曲线的意义
由于磁场强度H与磁感应强度B存在对应关系，因此可以从磁 化曲线上找到相关数值，进而计算出所求值得大小。
磁化曲线
定义：磁化曲线又称B-H曲线，是描述磁感应强度B与磁场强度H的关系 曲线，反应的是铁磁性物质的磁化特性。
磁化过程：起始段、线性段、饱和段、高度饱段
思考？ 如何区分磁化曲线的不同阶段呢？
原始磁化曲线图
磁化曲线
c b a
磁化曲线的特点：非线性曲线 起始段：0a段，H从零开始增加，由于磁畴的惯性， B增加缓慢。 线性段：ab段，当H增加时，由于磁畴在外加磁场力 的作用下，大部分取向保持一致，所以B增加很快， 几乎呈线性增加。
磁滞回线
不同的铁磁性物质具有不同的磁滞回线，它所包含的面积大 小可用作判断铁磁性物质性质和选择依据。 包围面积小：可作为变压器的软磁性物质，如纯铁、硅钢、 坡莫合金、铁氧体等。 包围面积大：可作为永久磁铁，如钨钢、碳钢、铝镍钴合金。 包围形状接近矩形的是矩磁物质，如锰镁铁氧体、锂锰铁氧 体等。
磁性材料的磁性与磁化
磁性材料的磁性与磁化磁性材料是一类具有特殊磁性的材料，广泛应用于电子、通讯、能源和医疗等领域。
磁性及磁化是磁性材料的两个核心概念，它们决定了材料的磁性质以及在外磁场作用下的行为。
本文将介绍磁性材料磁性与磁化的基本原理和应用。
一、磁性的基本概念和现象磁性是物质对外磁场的感应能力，表现为吸引或排斥磁体、磁力线偏转等现象。
根据物质的磁性质，可以将其分为顺磁性、铁磁性和抗磁性三类。
顺磁性材料是指在外磁场作用下，其磁矩与磁场方向同向增加，表现为被吸引的特性。
铁磁性材料则是在外磁场作用下，其磁矩与磁场方向同向增加，同时具有自发磁化的特性。
抗磁性材料则是在外磁场作用下，其磁矩与磁场方向相反减小，表现为被排斥的特性。
二、磁化过程和磁化强度磁化是指磁性材料在外磁场作用下，磁矩的定向和磁化程度的增加。
磁化过程通常分为磁滞回线、剩磁和矫顽力三个阶段。
磁滞回线是指磁性材料在外磁场作用下，磁化强度随磁场的变化形成的等效曲线。
它描述了材料的磁化和去磁化过程，其形状和宽度决定了材料的磁化响应速度和磁化损耗。
剩磁是指在外磁场去除之后，材料仍保持一定的磁化程度的现象。
它表示了材料磁矩定向的程度，也是材料在无外磁场时具有的磁性。
矫顽力是指磁性材料在去磁场作用下，需要施加的最大磁场强度。
它表示了材料的磁矩定向难易程度，矫顽力越大，材料的磁化程度越高。
三、磁性材料的应用磁性材料广泛应用于电子、通讯、能源和医疗等领域。
下面以几个典型应用为例进行介绍。
1. 磁存储器件磁存储器件是一类利用材料的磁性进行信息存储和读取的设备。
其中硬磁材料作为磁存储器件的关键组成部分，具有高矫顽力和高剩磁，能够稳定地存储和检测信息。
2. 电动机和发电机在电动机和发电机中，磁性材料被用于制造转子和定子的磁芯部分。
铁磁材料可增大磁场强度，提高发电机的输出功率。
而抗磁材料则常用于减小电机的磁损耗。
3. 传感器和探测器磁性材料常被用于制造传感器和探测器，如磁传感器、霍尔效应元件等。
为什么铁可以被磁化
为什么铁可以被磁化任何一种元素在我们的物理世界中有特定的性质，而铁的磁性也不例外。
磁性是指物理特性，一种物质在感受到磁场时才会有磁性存在，这就是铁可以被磁化的存在。
下面列出了磁性为什么存在以及铁是如何被磁化的：1. 铁离子的自旋：铁是一种常见的半导体金属，其原子在电子的轨迹上具备自旋属性，这意味着每个原子的电子云周围有向量的微磁属性。
由于铁的电子是可活动的，这些微磁属性可以受外界磁场的影响而导致磁性的存在。
2. 铁的电子结构：铁的电子结构也可以解释为什么铁有磁性。
铁的电子结构中，有4个电子跃迁至外层能级，同时存在4个极小的磁矩，构成元素本身的磁性属性。
这样一种结构使铁拥有磁性，而外界磁场的作用仅仅是激发这种磁性，令磁性表现出来。
3. 磁场的作用：磁场是由电磁力造成的一种现象，在磁场中材料可以被磁化，铁也不例外。
当铁感受到磁场时，会有磁性存在，而磁场既可以来源于外界环境，也可以来源于本身--这就是磁材料的循环磁场。
4. 铁的晶格：由于铁的晶格结构和电子态，磁性可以存在而源自元素自身。
晶格结构是指某种物质在性质上的总体结构，它也可以响应磁场的变化，也就是晶格结构可以拮抗磁场，由于磁力线在磁场中发生转折，从而形成被磁化的铁磁性。
5.普朗克力量：普朗克力量是一种“虚拟”力量，可以调整物体的物理属性，而这种力量感受弱磁场，诱导物体产生磁性。
因此，当普朗克力量在磁场中作用于铁的原子的电子轨道时，将会使铁的磁性得到显著改变，从而使铁被磁化。
以上就是对于铁可以被磁化的原理与解释，铁是由它的物理性质决定的磁性，而磁性主要是由电子自旋、电子结构、磁场作用及普朗克力量引起的，而这些情况都可以被实验证明。
上述知识深刻地揭示了铁可以被磁化是建立在多重因素之上的一种事实，它可以被视作一种光荣的认证，因为在具有凝聚性的金属材料中，只有铁具备了被磁的性质。
3-3 自发磁化
kT
BJ(y)布里渊系数，BJ
(
y)
2J 1 2J
coth(
2J 1 2J
y)
1 2J
coth
y 2J
M (0) NJgB
求解方程，即可以给出一定温度和磁场下的磁化强度。外 场H=0，即可求出一定温度下的自发磁化强度。
1200T，100微妙（2018年）
二、自发磁化强度Ms及其与温度的关系
在Langevin顺磁理论的基础上，设单位体积有N个原子， 在分子场和外磁场的作用下铁磁体的宏观磁化强度随温度 和磁场的变化用玻尔兹曼统计可得：
M =M (0)BJ ( y)......................................(3 25)
分子场理论对自发磁化的唯象解释
M C , H T p
H
1 C
(T
P )M
H p M T M
CC
对比两种情况，可以认为在铁磁体中存在一个附加磁场：
分子场
Hm
p
C
M
M
λ为分子场系数
经估算，分子场的大小：
=1550 T
地球地表: 50-60μT，一般磁铁：1T以下 人造磁场：985T，400万安培的电流产生，100微秒
（2）在T ＜ Tc的温度下，自发磁化总是存在，材料表现 出铁磁性。
当T→0K时，BJ(y) →1，Ms(T→0)=NJgμB，温度升高，自 发磁化强度逐渐降低。
（3）在T ＞ Tc后材料表现出顺磁性，服从居里外斯定律，
C T -p
对于铁磁体，θP为正，等于居里温度. 当T=θP时，铁磁性转变成顺磁性。 与实验结果符合的很好。
为什么铁磁性物质可以被磁化
为什么铁磁性物质可以被磁化铁磁性物质是指能够表现出明显磁性的物质，如铁、镍和钴等。
在外界磁场的作用下，这些物质可以被磁化。
那么，为什么铁磁性物质能够被磁化呢？本文将从微观层面和宏观层面两个角度解答这个问题，揭示铁磁性物质被磁化的原理。
一、微观层面解析铁磁性物质的磁化与其内部的微观结构密切相关。
这些物质的原子或离子具有未配对的自旋电子，自旋电子对磁化起着重要作用。
1. 自旋电子自旋电子是指一个电子自身所具备的旋转运动。
在铁磁性物质中，许多原子或离子内部存在未配对的自旋电子。
这些自旋电子具有磁矩，即它们在外磁场中会受到力矩的作用。
2. 磁矩的相互作用在铁磁性物质中，未配对的自旋电子会相互作用形成微观的磁区。
这些磁区内的自旋电子呈现类似于“北极”和“南极”的排列，即具有磁矩。
在没有外磁场作用时，各个微观磁区的磁矩呈无序排列。
当外磁场作用于铁磁性物质时，这些微观磁区的磁矩会发生重新排列，并趋向于在同一方向上对齐，形成一个整体的磁化方向。
这种自发形成的磁化方向被称为自发磁矩。
二、宏观层面解析除了微观层面的解释外，我们还可以从宏观层面来理解铁磁性物质的磁化。
1. 磁畴结构在宏观上观察，铁磁性物质可以被划分为许多微观磁区，这些磁区被称为磁畴。
在没有外磁场作用时，各个磁畴内的自旋电子具有各向异性，呈无序排列。
当外磁场作用于铁磁性物质时，磁畴的边界开始运动，磁畴的大小和数目发生改变。
最终，磁畴内的自旋电子趋向于在同一方向上对齐，形成整体的磁化方向。
2. 磁化过程铁磁性物质的磁化过程可以分为三个阶段：磁畴起源、磁畴生长和磁畴扩展。
磁畴起源阶段是指在外磁场作用下，微观磁区开始出现磁化方向的倾斜。
磁畴生长阶段是指磁畴内的自旋电子逐渐趋向于在同一方向上对齐，并使磁畴的大小和数目增加。
磁畴扩展阶段是指当外磁场继续增大时，磁畴开始融合并扩展，直到整个铁磁性物质都被磁化。
三、结论铁磁性物质能够被磁化，是由于其微观层面的自旋电子相互作用和宏观层面的磁畴结构变化所致。
铁磁材料磁化现象
铁磁材料磁化现象铁磁材料磁化现象铁磁材料是一种具有磁性的金属材料。
它们具有一个非常强的磁化现象，这意味着它们可以在外部磁场作用下发生强烈的磁化。
铁磁材料的磁性质是由它们晶格结构内的原子或离子间的相互作用、轨道运动和自旋的作用所决定的。
因此，铁磁材料可以被分为两类，一类是基于磁性离子的铁磁材料，如氧化铁，它的磁性质是由铁原子产生的；另一类是基于铁元素的铁磁材料，如钢，它的磁性质是由铁元素自身的磁性所导致的。
当一个铁磁材料处于外部磁场中时，它的磁性将发生明显的改变。
在外部磁场的作用下，铁磁材料中的自由电子将面临更强的作用力，这意味着它们的自旋将随之改变。
因此，部分自由电子将在一个相对较小的外部磁场作用下开始排列在同一方向上，并形成一个磁矩。
这个磁矩会随着外部磁场的增强而变得更加强大，从而使铁磁材料中其他自由电子的自旋也偏向于沿着一个特定的方向排列。
这种自身产生的磁场可以被认为是由整个铁磁材料中的磁矩所产生的。
当外部磁场被移除时，铁磁材料的磁性将仍然存在。
这是因为磁矩将继续保持在同一方向上排列，直到另一个外部磁场改变了它们的方向。
因此，铁磁材料是具有长期稳定的磁性的。
铁磁材料还具有另一种磁化现象，被称为反铁磁性。
在反铁磁材料中，磁矩在不同的晶格单元中具有相反的方向，因此磁性非常弱。
这种磁化现象常常被用于构建磁难题设备和存储器，因为它可以在不需要外部磁场的情况下控制数据的读取和存储。
总的来说，铁磁材料的磁化现象是一种非常重要的科学现象。
它拓宽了材料科学家们的研究领域，并且为磁性存储和电子设备的发展提供了非常有价值的基础。
随着科学技术的不断发展，我们也能够期待铁磁材料的产生和应用会越来越广泛。
铁磁性材料没有抗磁性
铁磁性材料没有抗磁性
铁磁性材料是一类在外加磁场作用下会产生明显磁化现象的材料，具有良好的磁性能。
而抗磁性材料则是指在外加磁场作用下几乎不产生磁化现象的材料，具有较弱的磁性能。
然而，铁磁性材料并不意味着它们完全没有抗磁性。
事实上，铁磁性材料在某些条件下也会表现出一定的抗磁性。
首先，我们来了解一下铁磁性材料的特性。
铁磁性材料主要包括铁、镍、钴等金属，以及它们的合金，如铁氧体、钕铁硼等。
这些材料在外加磁场作用下会产生明显的磁化现象，即在磁场的作用下，材料内部的磁矩会发生重新排列，从而产生磁化。
这种磁化是可逆的，即在去除外加磁场的情况下，材料会恢复到无磁化状态。
然而，即使是铁磁性材料，也并非完全没有抗磁性。
在外加磁场较强的情况下，铁磁性材料也会表现出一定的抗磁性。
这是因为在较强的外加磁场作用下，材料内部的磁矩会达到饱和状态，无法再进一步增大，从而使材料的磁化强度达到一个极限值。
此时，即使继续增大外加磁场的强度，材料的磁化强度也不会再发生明显变化，表现出一定的抗磁性。
除此之外，铁磁性材料在一定条件下也会表现出类似抗磁性材
料的特性。
例如，在高温下，铁磁性材料会失去磁性，成为顺磁性
材料，即在外加磁场作用下产生磁化。
这种情况下，铁磁性材料也
可以被看作具有一定抗磁性的材料。
总之，铁磁性材料并不意味着完全没有抗磁性。
在某些条件下，铁磁性材料也会表现出一定的抗磁性。
因此，我们在研究和应用铁
磁性材料时，需要充分考虑其抗磁性的影响，以更好地发挥其磁性能。
铁磁材料的磁化机理
铁磁材料的磁化机理涉及到原子和电子的微观行为。
在铁磁材料中，磁矩是一个关键的概念，它是原子或离子内部电子轨道和自旋运动的结果，产生了一个微小的磁场。
以下是铁磁材料的磁化机理的主要方面：
1. **原子磁矩：** 铁磁材料中的原子具有自旋和轨道角动量，这导致它们产生微小的磁矩。
这些磁矩的方向是量子力学效应的结果，通常与自旋轨道相耦合。
2. **磁矩的排列：** 在没有外部磁场的情况下，铁磁材料中的原子磁矩可能是随机分布的。
但在存在外部磁场的情况下，原子磁矩趋向于在同一方向上排列，从而产生一个宏观磁矩。
这种自发的磁矩排列称为自发磁化。
3. **顺磁性和铁磁性：** 铁磁材料通常分为两类，即顺磁性和铁磁性。
顺磁性材料中的磁矩与外部磁场方向一致，但强度相对较弱。
铁磁性材料中的磁矩也与外部磁场方向一致，但它们的强度相对更强，并且在去除外部磁场后能够保持一定程度的自发磁矩。
4. **居里点：** 铁磁材料在一定温度下会失去磁性，这一温度被称为居里点。
在居里点以上，热运动足够强大，以至于阻碍了原子磁矩的自发排列。
总体而言，铁磁材料的磁化机理涉及到原子和电子层面的相互作用，而外部磁场可以影响和引导这些微观磁矩的排列，从而产生宏观的磁性。
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金属材料检测技术课程
铁磁性材料的磁化机理
主讲教师：李来军 兰州石化职业技术学院
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
目 录
1
磁畴
2
磁化机理
金属材料检测技术
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
•一、磁畴
为什么铁磁性物质能被强烈磁化？
中子 原子核 质子
原子
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
小 结
1. 原子磁矩在一个个微小区域内“自发地”整齐排列
起来而形成自发磁化小区域，称为磁畴；
2. 铁磁物质在外磁场的作用下显示出磁性称为技术磁
化。对于铁磁物质，技术磁化是通过磁畴的两种变动进行
的，一种是磁畴磁矩的转动，一种是畴壁的位移 。
金属材料检测技术
在小的区域内相互作用，取得
电子 电子
自旋磁矩
一致的排列方向
金属材料检测技术
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
B
无 外 磁 场 有 外 磁 场
原子磁矩在一个个微小区域内“自发地”整齐排列起来而形成 自发磁化小区域，称为磁畴。 在无外磁场作用下，各个磁畴的自发磁化取向是不相同的，对 外效果抵消，因而整体对外不显磁性。 当铁磁物质处于外磁场中时，各个磁畴的磁矩转向外磁场方向 ，并产生一个很强的磁化强度，这就是铁磁物质的磁化比顺磁物质 强得多的原因。
金属材料检测技术
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
二、磁化机理
• 铁磁物质在外磁场的作用下显示出磁性称为技术磁化。对 于铁磁物质，技术磁化是通过磁畴的两种变动进行的，一 种是磁畴磁矩的转动，一种是畴壁的位移 。
H
a) b) c)
H
（磁化场）H d)
饱和 e)
H
技术磁化过程示意图
金属材料检测技术