铁磁性物质的磁化24页PPT
合集下载
铁磁性物质的磁化
2．磁通 匀强磁场中，穿过与磁感线垂直的某一截面的磁感线的条数， 叫穿过这个面的磁通， = BS。
四、磁场对电流的作用力
1．磁场对放置于其中的直线电流有力的作用，其大小为F =
BIl sin，方向可用左手定则判断。
2．通电线圈放在磁场中将受到磁力矩的作用。
五、铁磁性物质的磁化
1．铁磁性物质都能够磁化。铁磁性物质在反复磁化过程中， 有饱和、剩磁、磁滞现象，并且有磁滞损耗。
图 5-10 磁滞回线
图 5-11 基本磁化曲线
第五节 磁路的基本概念
一、磁路
二、磁路的欧姆定律
一、磁路
1．主磁通和漏磁通
如图 5-12 所示，当线圈中通以电流后，大部分磁感线沿铁心、 衔铁和工作气隙构成回路，这部分磁通称为主磁通；还有一部分磁 通，没有经过气隙和衔铁，而是经空气自成回路，这部分磁通称为 漏磁通。
第四节 铁磁性物质的磁化
一、铁磁性物质的磁化 二、磁化曲线 三、磁滞回线
一、铁磁性物质的磁化
1．磁化 本来不具备磁性的物质，由于受磁场的作用而具有了磁性的现 象称为该物质被磁化。只有铁磁性物质才能被磁化。 2．被磁化的原因 (1)内因：铁磁性物质是由许多被称为磁畴的磁性小区域组成
的，每一个磁畴相当于一个小磁铁。 (2)外因：有外磁场的作用。
2．铁磁性物质的 B 随 H 而变化的曲线称为磁化曲线，它表示 了铁磁性物质的磁性能。磁滞回线常用来判断铁磁性物质的性质和 作为选择材料的依据。
电阻率 电动势 电路欧姆定律
l R s
E I=E/R
l Rm s
Eｍ＝I N
= Eｍ/Rｍ
本章小结
一、磁场 二、电流的磁效应
三、描述磁场的物理量
四、磁场对电流的作用力
1．磁场对放置于其中的直线电流有力的作用，其大小为F =
BIl sin，方向可用左手定则判断。
2．通电线圈放在磁场中将受到磁力矩的作用。
五、铁磁性物质的磁化
1．铁磁性物质都能够磁化。铁磁性物质在反复磁化过程中， 有饱和、剩磁、磁滞现象，并且有磁滞损耗。
图 5-10 磁滞回线
图 5-11 基本磁化曲线
第五节 磁路的基本概念
一、磁路
二、磁路的欧姆定律
一、磁路
1．主磁通和漏磁通
如图 5-12 所示，当线圈中通以电流后，大部分磁感线沿铁心、 衔铁和工作气隙构成回路，这部分磁通称为主磁通；还有一部分磁 通，没有经过气隙和衔铁，而是经空气自成回路，这部分磁通称为 漏磁通。
第四节 铁磁性物质的磁化
一、铁磁性物质的磁化 二、磁化曲线 三、磁滞回线
一、铁磁性物质的磁化
1．磁化 本来不具备磁性的物质，由于受磁场的作用而具有了磁性的现 象称为该物质被磁化。只有铁磁性物质才能被磁化。 2．被磁化的原因 (1)内因：铁磁性物质是由许多被称为磁畴的磁性小区域组成
的，每一个磁畴相当于一个小磁铁。 (2)外因：有外磁场的作用。
2．铁磁性物质的 B 随 H 而变化的曲线称为磁化曲线，它表示 了铁磁性物质的磁性能。磁滞回线常用来判断铁磁性物质的性质和 作为选择材料的依据。
电阻率 电动势 电路欧姆定律
l R s
E I=E/R
l Rm s
Eｍ＝I N
= Eｍ/Rｍ
本章小结
一、磁场 二、电流的磁效应
三、描述磁场的物理量
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
铁磁性物质的磁化
8．3 交流铁心线圈
3．交流铁心线圈中的铁心损耗 在交变磁通作用下，铁心中有能量损耗，称为铁损。铁损主要由两部 分组成： （1）涡流损耗 铁心中的交变磁通Φ (t)，在铁心中感应出电压，由于 铁心也是导体，便产生一圈圈的电流，称之为涡流。涡流在铁心内流动时， 在所经回路的导体电阻上产生的能量损耗,称为涡流损耗。 减少涡流损耗的途径有两种：一是减小铁片厚度；二是提高铁心材料 的电阻率。 （2）磁滞损耗 铁磁性物质在反复磁化时，磁畴反复变化，磁滞损耗 是在克服各种阻滞作用而消耗的那部分能量。磁滞损耗的能量转换为热能 而使铁磁材料发热。 减少磁滞损耗有两条途径：一是提高材料的起始磁导率；二是减小剩 磁Bb。
8．4．1 电磁铁
电磁铁的结构形式很多，如图8．13所示。按磁路系统形式可分为拍 合式、盘式、E形和螺管式。按衔铁运动方式可分为转动式如图8．13 （a）所示和直动式如图8．13（b）、（c）、(d)所示。
电磁铁的基本工作原理： 当线圈通电后，铁心和衔铁被磁化，成为极性相反的两块磁铁，它们 之间产生电磁吸力。当吸力大于弹簧的反作用力时，衔铁开始向着铁心 方向运动。当线圈中的电流小于某一定值或中断供电时，电磁吸力小于弹 簧的反作用力，衔铁将在反作用力的作用下返回原来的释放位置。
NI l1 H1 l 2 H 2 l n H n
U m lH
或
NI lH U m （8．5）
8．1 磁路及磁路基本定律
图8．4所示磁路可分为三段，根据全电流定律有
NI l1 H1 l2 H 2＋l3 H 3
推广到任意磁路中有
NI lH
由于励磁电流是线圈产生磁通的来源，故称NI为磁路的磁通势F，单位 为安(A)。式(8．7)表示磁路中沿任意闭合曲线磁位差的代数和等于沿该曲 线磁通势的代数和，此称基尔霍夫磁位差定律。
磁性材料 课件
思考探究 物理课代表李明在实验室时,把餐卡放在条形磁铁上,等他中午 去餐厅吃饭时,怎么刷卡也不成功.你知道这是为什么吗? 答案:餐卡是磁卡,磁卡背面黑色部分磁条是用作磁记录,记录卡 内存钱情况,当磁卡靠近磁铁时,磁卡内的磁性材料在磁铁强大的磁 场中破坏了原来的磁记录,所以无法使用.
典题例解 【例 2】
磁性材料
一、磁化与退磁
1.一些物体,与磁铁接触后就会显示出磁性,这种现象叫作磁化. 原来有磁性的物体,失去磁性的现象叫作退磁.
2.铁、钴、镍以及它们的合金,还有一些氧化物,磁化后的磁性比 其他物质强得多,这些物体叫作铁磁性物质,也叫强磁性物质.
3.磁性材料按磁化后去磁的难易可分为硬磁性材料和软磁性材 料.有些铁磁性材料磁化后撤去外磁场,仍具有很强的剩磁,这种材料 叫作硬磁性材料.有的铁磁性材料磁化后撤去外磁场,物体没有明显 的剩磁,这样的材料叫作软磁性材料.
普通录音机是通过一个磁头来录音的.磁头的结构如图.在一个 环形铁芯上绕一组线圈,铁芯有个缝隙,工作时,磁带就贴着缝隙移动. 录音时,磁头线圈跟微音器相连,磁带上涂有一层磁粉,磁粉能被磁化 且有剩磁.微音器的作用是把声音变化转化成电流变化,问普通录音 机的录音原理是怎样的?
答案:声音的变化经微音器转化成电流变化,变化的电流流过线 圈,在铁芯中产生变化的磁场,磁带经过磁头时磁粉被不同程度地磁 化,这样声音的变化就被记录成不同程度的磁信号,这就是录音的原 理.
A.录音机磁头线圈的铁芯为软磁性材料; B.录音、录像磁带上的磁粉为硬磁性材料; C.电脑用的磁盘为硬磁性材料,不删除一般不会自动丢失; D.电铃上的电磁铁铁芯为软磁性材料.
A.铁棒两极有感应电荷 B.铁棒对磁场有传导作用 C.铁棒内磁畴有规律地排列起来 D.铁棒内磁畴的磁化方向杂乱无章 思路点拨:小磁针运动说明其受到了磁场的作用. 解析:把条形磁铁的 N 极靠近铁棒,铁棒中的磁畴在外磁场的作 用下,有规律地排列起来,使铁棒对外表现磁性,左侧为 S 极,右侧为 N 极,从而把小磁针的 S 极吸引过来. 答案:C
铁磁学PPT课件-动态磁化过程
1 时，进动速度与没有阻尼时相差无几。但由于阻尼小，
磁化矢量要经过很长时间才能转到-z方向
最快的反转速度
min
2 0
2 H
( 1)
12.3 交变场下的自旋共振
与易磁化方向垂直的方向上施加一交变场 ，畴壁不发生位移， 磁畴中的磁化矢量将发生转动
磁化矢量所受的有效场
H
eff
(
2K1
)k i e jt
( A)
2 dt
在半径r处由涡流产生的反向磁场为
H r0 r
j(r)dr
0 4
dM dt
(r02
r2)
(奥斯特)
越到内部合成磁场越小
效应随频率稿而增强
趋肤厚度:交变场减小到表面值的 1/e处的深度
涡流反常
由于微涡流效应的存在而产生
假定棒状样品只包含一个园柱形式180°畴壁 在畴壁园筒之内。感生电动势为零
V
(r)
0r02
dM dt
电源密度 j(r) V (r) 0 r02 dM
2r 2 r dt
单位体积的平均涡流损耗为
1
W r02
r0 R
V (r)
j(r)dr
802 r02
M
2 S
R
2
(
dR dt
)2
ln
r0 R
dM
dt 以均匀磁化的值代入
W
2 0
r02
( dM )2 ln
r0
2 dt R
1 2
磁畴结构的存在大大展宽了共振区的范围
12.4 畴壁运动方程
畴壁有效质量
以速度v运动的畴壁其能量比静止畴壁的要高 定义畴壁的有效质量为
m 2 / v2
铁磁性课件.ppt
31
反铁磁性
• 物质原子间静电交换作用使原子磁矩有序排列，当 交换积分A<0时，原子磁矩反平行排列的状态称为 反铁磁态，处于反铁磁态的物体称为反铁磁体。
某些反铁磁体的磁性常数
物质
TN(K)
χ(θ)/χ(TN)
MnO
122
2/3
MnS
165
0.82
MnSe
150
MnTe
323
0.68
MnF2
72
FeO
5
• 铁磁性研究的核心问题就是为什么铁磁体 的原子磁矩比顺磁体容易整列？
物质内部原子磁矩的排列 a:顺磁性 b:铁磁性 c:反铁磁性 d:亚铁磁性
6
铁磁性的物理本质
7
Weiss假设
• Weiss提出第一个假设：磁体中存在与外场无关的自 发磁化强度，在数值上等于技术饱和磁化强度Ms， 而且这种自发磁化强度的大小与物体所处环境的温 度有关。对于每一种铁磁体都有一个完全确定的温 度，在该温度以上，物质就完全失去了其铁磁性。
• 人们把注意力转向静电力。但是，建立在Newton力 学和Maxwell电磁力学上的经典电子论也不能揭示 铁磁体自发磁化的本质。
• Heisenberg和Frank按照量子理论证明，物质内相邻 原子的电子间有一种来源于静电的相互作用力。由 于这种交换作用对系统能量的影响，迫使各原子的 磁矩平行或反平行排列。
• 磁相互作用力的能量与热运动的能量相比太小了， 根据计算，在磁相互作用力下，物体只需加热到 1K就可以破坏原子磁矩的自发平行取向，因而物 体的居里温度应在1K左右。
13
• 实际铁磁体的居里温度在数百K甚至上千K。
• 引起铁磁体内原子磁矩排列整齐，并使有序状态 保持到如此高的温度的力量显然比磁相互作用力 要大千百倍。
反铁磁性
• 物质原子间静电交换作用使原子磁矩有序排列，当 交换积分A<0时，原子磁矩反平行排列的状态称为 反铁磁态，处于反铁磁态的物体称为反铁磁体。
某些反铁磁体的磁性常数
物质
TN(K)
χ(θ)/χ(TN)
MnO
122
2/3
MnS
165
0.82
MnSe
150
MnTe
323
0.68
MnF2
72
FeO
5
• 铁磁性研究的核心问题就是为什么铁磁体 的原子磁矩比顺磁体容易整列？
物质内部原子磁矩的排列 a:顺磁性 b:铁磁性 c:反铁磁性 d:亚铁磁性
6
铁磁性的物理本质
7
Weiss假设
• Weiss提出第一个假设：磁体中存在与外场无关的自 发磁化强度，在数值上等于技术饱和磁化强度Ms， 而且这种自发磁化强度的大小与物体所处环境的温 度有关。对于每一种铁磁体都有一个完全确定的温 度，在该温度以上，物质就完全失去了其铁磁性。
• 人们把注意力转向静电力。但是，建立在Newton力 学和Maxwell电磁力学上的经典电子论也不能揭示 铁磁体自发磁化的本质。
• Heisenberg和Frank按照量子理论证明，物质内相邻 原子的电子间有一种来源于静电的相互作用力。由 于这种交换作用对系统能量的影响，迫使各原子的 磁矩平行或反平行排列。
• 磁相互作用力的能量与热运动的能量相比太小了， 根据计算，在磁相互作用力下，物体只需加热到 1K就可以破坏原子磁矩的自发平行取向，因而物 体的居里温度应在1K左右。
13
• 实际铁磁体的居里温度在数百K甚至上千K。
• 引起铁磁体内原子磁矩排列整齐，并使有序状态 保持到如此高的温度的力量显然比磁相互作用力 要大千百倍。
磁性材料PPT教学课件
(3).磁畴在磁化前后的分布 变化
自主学习：
• 磁记录
•地球磁场留下的记录
温故知新
小说的三要素： •故事情节 •人物形象 •人物所处的具体环境 （自然、社会）
猎狐
沈石溪
有关狐狸的成语
狐狸，性多 疑，遇见敌 人时肛门放 出臭气，乘 机逃跑。皮 可做衣服。
狐假虎威 狐死首丘 狐朋狗友 兔死狐悲
整体感知
•寻找每次戈文亮欲杀母狐时 的紧要关头，体会作者如何 制造悬念和意外，使情节一 波三折，惊心动魄。
情节篇
对于结局的表述，在表现父 亲有手法上欲扬先抑，使整 个结局似乎在意料之外，又 在情理之中。
人物篇
•回顾第一部分，戈文亮留给我们的 印象是…… •在第三部分，戈文亮的形象是怎样的？ •他为什么要复仇？ •他复仇的目的是什么？
•初读课文， 积累新词。
•找出小说最 精彩，最打 动你的地方。
sŭn chōng dòng lán
隼舂
恫岚
quán duì yùn lèi
鬈碓 愠 酹
měng shàn shà圄 姹紫嫣红
步履蹒跚 揶揄(yéyú）
初涉文本
•读第一部分，假如你是导演，你 将如何拍摄故事的开端？ •主人公是谁？身份如何？为何要 夜半出门？为什么要猎狐？他和 狐狸之间有什么恩怨？
主题篇
讨论：从情节、人物、冲突中选择 最容易分析文本主题的角度。给本 文写一个题记或者尾记。
*所有的矛盾都在“爱”的力量中悄 然化解！
*在人与人之间，人与自然之间都 需要我们尊重生命，充满爱心地活 着。
磁性材料
磁化与退磁
1.概念
磁化： 物体获得磁性的过程 退磁： 物体失去磁性的过程
退磁方式：高温、剧烈震动或逐渐 减弱的交变磁场作用
自主学习：
• 磁记录
•地球磁场留下的记录
温故知新
小说的三要素： •故事情节 •人物形象 •人物所处的具体环境 （自然、社会）
猎狐
沈石溪
有关狐狸的成语
狐狸，性多 疑，遇见敌 人时肛门放 出臭气，乘 机逃跑。皮 可做衣服。
狐假虎威 狐死首丘 狐朋狗友 兔死狐悲
整体感知
•寻找每次戈文亮欲杀母狐时 的紧要关头，体会作者如何 制造悬念和意外，使情节一 波三折，惊心动魄。
情节篇
对于结局的表述，在表现父 亲有手法上欲扬先抑，使整 个结局似乎在意料之外，又 在情理之中。
人物篇
•回顾第一部分，戈文亮留给我们的 印象是…… •在第三部分，戈文亮的形象是怎样的？ •他为什么要复仇？ •他复仇的目的是什么？
•初读课文， 积累新词。
•找出小说最 精彩，最打 动你的地方。
sŭn chōng dòng lán
隼舂
恫岚
quán duì yùn lèi
鬈碓 愠 酹
měng shàn shà圄 姹紫嫣红
步履蹒跚 揶揄(yéyú）
初涉文本
•读第一部分，假如你是导演，你 将如何拍摄故事的开端？ •主人公是谁？身份如何？为何要 夜半出门？为什么要猎狐？他和 狐狸之间有什么恩怨？
主题篇
讨论：从情节、人物、冲突中选择 最容易分析文本主题的角度。给本 文写一个题记或者尾记。
*所有的矛盾都在“爱”的力量中悄 然化解！
*在人与人之间，人与自然之间都 需要我们尊重生命，充满爱心地活 着。
磁性材料
磁化与退磁
1.概念
磁化： 物体获得磁性的过程 退磁： 物体失去磁性的过程
退磁方式：高温、剧烈震动或逐渐 减弱的交变磁场作用
铁磁学PPT课件-能带磁性
p
3n0
2 B
2kTF 0
m* m
在有限温度下
p
3n0 B2
2kTF 0
[1 2
12
( T )2 ] m* TF 0 m
2 传导电子抗磁性
自由电子在空间运动，受磁场作用改变运动方向，绕磁
场方向进动，产生与磁场方向相反的磁矩。
在磁场中传导电子的哈密顿量为：
H
解此方程，得能量本征值为
1 2m
(
p
N (E)dE 1
可求得
EF
2
EF 0[1 12
EF
0
[1
2
12
( kT EF 0 T ( TF 0
)2 ] )2 ]
EF 0 k TF 0
Fermi能随温度升高而下降， 但由于TF0 ~ (104 105 )K, Fermi能的实际变化很小
4.2 自由电子的顺磁性和抗磁性
1 自由电子顺磁性（泡利顺磁性）
2
Vm
23
2mE dE N (E)VdE
其中N ( E)
1
2
2
(
2m 2
)3
/
2
E
是能量为E时单位体积的状态密度。与E 的关系 是一个抛物线。
电子 在能带中分布与温度的变化关系遵从Fermi-Dirac统计，即
在温度T，处于能量为E的状态的几率为
1 f (E) e(EEF )/kT 1
T 0K时， E EF 0
金属中的某些电子不再是束缚于个别原子，而是在整个固体中运动， 称为巡游电子。这些电子不再具有明显分立的能级，而是形成能量连 续分布的能带。
一般金属：如碱金属除去价电子（S电子）外，正离子实是由满壳层 组成的，故情况简单。（顺磁性）
铁磁材料的磁化与磁化曲线
Um Fm
（8-3）
3.磁路欧姆定律
设一段均匀磁路的截面积为S，长度为l，铁
磁材料的磁导率为μ，通过横截面的磁通为Φ， 而每一分段中均有B＝μH，即Φ/S＝μH，所以
Φ HS Hl U m U m l S l S Rm
（8-4）
此式叫做磁路欧姆定律。式中Ｕm= Hl是磁压 降 ，其单位为A，Rm l 为磁路的磁阻，单位为
若电压为正弦量，在忽略线圈电阻及漏磁通 时，选择线圈电压、电流、磁通及感应电动势的 参考方向如图8-11所示。
在图8-11中有
ut et dΨ t N dΦt
dt
dt
式中，N为线圈匝数。
在上式中，若电压为正弦量时，磁通也为正弦量。
设 Φt Φm sin t ,则有
路没有影响，所以电压和电流的关系很简单，
即
I ，U 其中U为线圈两端的直流电压，r为
r
线圈的电阻。在直流稳态电路里，铁心线圈仅相
当于一个电阻而已。
2.交流模型
对于交流，因为有感应电压产生，由于磁滞现 象和涡流现象等，磁路对电路的影响很大，所以铁 心线圈的电压与电流关系比较复杂。通过对交流磁 路特点的分析，我们知道励磁电流：
关的系数，由实验确定。
实际工程应用中，为降低磁滞损耗，常选用磁滞
回线较狭长的铁磁性材料制造铁心，如硅钢就是制造
变压器、电机的常用铁心材料，其磁滞损耗较小。为
了降低涡流损耗，常用的方法有两种：一种是选用电
阻率大的铁磁材料，如无线电设备中就选择电阻率很
大的铁氧体，而电机、变压器则选用导磁性好、电阻
率较大的硅钢；另一种方法是设法提高涡流路径上的
虽然利用铁磁材料可以使磁通约束在铁 心范围内，但由于制造和结构上的原因，磁 路中常会含有空气隙，使极少数磁力线扩散 出去造成所谓的边缘效应，如图8-9所示。 另外，还会有少量磁力线不经过铁心而经过 空气形成磁回路，这种磁通称为漏磁通。漏 磁通相对主磁通来说，所占比例很小，所以 一般可忽略不计。
第二章 物质的磁性(3)-PPT课件
铁磁性物质在磁场中的行为19世纪末就已经有了系统研究和应用它的强磁性起因早就成为科学界需要解决的问题1907年法国科学家年法国科学家外斯外斯weiss提出了提出了分子场分子场和和磁畴磁畴的假说的假说见姜书p5354唯象地解释唯象地解释铁磁现象铁磁现象尽管当时还不知道引起自发磁化的分子场的具体来源但在描述铁磁体宏观行为上却获得了很大的成功如今这两个假说都已得到证实它们的详细理论构成了今天磁性物理学的核心它们的详细理论构成了今天磁性物理学的核心内容内容
k T B 温度为T时的磁化强度 J g w 0 J B
（3.4） （3.5）
方程（3.1）可以写成：
M(T) BJ () M(0)
M ( T ) k T 2 2 2 M ( 0 ) N Jg 0 J Bw
（3.4）式是一簇由不同 J 值决定的曲线，见下图。 （3.5）式是一簇和 T 值 J 值有关的直线族。
令：H = 0 并求解，给出解析解是困难的，我们用图解法
因为 T 0 K , , c o t h1 , B 1 J
这是材料一个 由（3.1）式： M 0 K N J g （ 3.3 ） J B 很重要的量
H 0 , 由 （ 3 . 1 ） M T
（3.6）
Tc w C
2 2 其中 µ J ＝g J(J+1)μB 是原子磁距，C 是居里常数
测量宏观量居里温度 TC 就能给出分子场系数w。
所以居里点是分子场系数w的一个很好的量度。
（3.6）式代入（3.5）式后有：
MT J 1 T M0 3J T c
和（3.4）式联立，消去可以给出如下关系：
七. “分子场”是磁场吗？
“分子场”的作用形似磁场，可以从铁的居里温度估计出 “分子场”的量级为 109 A· m-1。 这相当于103 T或107 Oe的磁 场，是目前实验室无法实现的数值。
k T B 温度为T时的磁化强度 J g w 0 J B
（3.4） （3.5）
方程（3.1）可以写成：
M(T) BJ () M(0)
M ( T ) k T 2 2 2 M ( 0 ) N Jg 0 J Bw
（3.4）式是一簇由不同 J 值决定的曲线，见下图。 （3.5）式是一簇和 T 值 J 值有关的直线族。
令：H = 0 并求解，给出解析解是困难的，我们用图解法
因为 T 0 K , , c o t h1 , B 1 J
这是材料一个 由（3.1）式： M 0 K N J g （ 3.3 ） J B 很重要的量
H 0 , 由 （ 3 . 1 ） M T
（3.6）
Tc w C
2 2 其中 µ J ＝g J(J+1)μB 是原子磁距，C 是居里常数
测量宏观量居里温度 TC 就能给出分子场系数w。
所以居里点是分子场系数w的一个很好的量度。
（3.6）式代入（3.5）式后有：
MT J 1 T M0 3J T c
和（3.4）式联立，消去可以给出如下关系：
七. “分子场”是磁场吗？
“分子场”的作用形似磁场，可以从铁的居里温度估计出 “分子场”的量级为 109 A· m-1。 这相当于103 T或107 Oe的磁 场，是目前实验室无法实现的数值。
铁磁性物质的磁化曲线PPT学习教案
1
A
1
A
1
10
1
注意
B 15 1
7.5
B
如图磁路取对称轴左侧磁路计算时，中间铁心柱的 面积为原铁心柱的一半，中间柱磁通也减为原来的 一半，但B 和H 保持不变。
第22页/共42页
23
第九章 磁路和 铁心线 圈电路
例：对称分支铸钢磁路如图所示。欲在中间铁心柱产生磁通为
1.8104 Wb ，求所需磁通势（图中单位为cm）。
②按磁路的几何尺寸计算各段的截面积A 和磁路的平均长度l 。 ★ 磁路的长度一般取其平均长度，即铁心中心线的长度。 ★ 磁路的截面积用磁路的几何尺寸直接算出。 当铁心是涂有绝缘漆的硅钢片叠成时，要乘填充因数。 当磁路中有空气隙时，要考虑边缘效应，其有效面积比 铁心截面积大些。气隙越大，边缘效应越显著。 气隙长度不超过矩形截面短边或圆形截面半径的1/5时： 矩形截面 A0 (a l0)(b l0) ab (a b)l0
变应化强的度常是数随（磁场0强度4成1比07例H/地m 变）化。的所，以如，图真中空的或直空线气①中所的示磁。感
铁、镍及其合金等铁磁性材料，其导磁能力很高，相对导磁 系数很大，可达数百甚至数万而且还具有磁饱和及磁滞的特点。 为此，下面研究铁磁性物质的磁化性质。
第8页/共42页
9
第九章 磁路和 铁心线 圈电路
第9页/共42页
B，μ
a3 ②
a2
B
μ
a1
① ③
O H1 H2 H3
H
10
第九章 磁路和 铁心线 圈电路
a1a2段，B 随H 增大而急剧增大，其原因是铁磁性物质中 的B 较非铁磁性物质的B 大得多，故常要求铁磁性材料工作在
a2点附近。 a2a3段，铁磁性物质中的B 的增长率反而变小，其原因是接
磁粉检测技术：铁磁性材料的磁化及磁介质的分类
磁滞回线
当H= 0时，B =Br 叫剩
磁.
当H反向=Hc时，B =0.
Br
Hc叫矫顽力，表示铁磁质抵抗去磁的能力.
磁滞回线：铁磁质在交变磁场内反复磁
化的过程中，其磁化曲线是一个具有方 向性的闭合曲线.
P
4
B Bm
2 Q• 3•0 6
• Q
5
Hc
1P
+ Hm H
B—H曲线形成一个闭合曲线， α-反映铁磁性材料被磁化的难易程度.
B-H曲线和μ-H曲 线
B
a O
Q b
ms
B f (H) μFe f (H )
H
一、铁磁性材料磁化机制
B-H曲线和μ-H曲 线
连续法磁化时，磁场值必须大于Hμm·
标准磁化规范在“bQ”段(H1~H2) ，又叫近饱和 区严格磁化规范在“Qm”段(H2~H3) ，又叫基本饱和 区。
一、铁磁性材料磁化机制
磁粉检测
铁磁性材料的磁化及磁介质的分类
一、铁磁性材料磁化机制
铁磁质的磁化机制 磁畴: 铁磁质内部存在着分区自发磁化的小区域（磁畴宽度 10-3cm）。
磁化机制：无外场时，各磁畴排列无序，对外不显磁性 有外场时，各磁畴的磁矩趋于沿外磁场排列。
一、铁磁性材料磁化机制
磁畴的变化可用金相显微镜观测
H =0 H
软磁材料
硬磁材料
矩磁材料
二、磁场中的物质
磁介质的分类 磁介质——能与磁场产生相互作用的物 质 磁化——磁介质在磁场作用下所发生的变化
B Bo B 附加磁场
Bo-电流在真空中激发的磁感应强度
B'-附加磁感应强 度 （1）顺磁质 B B0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
当H= 0时，B =Br 叫剩
磁.
当H反向=Hc时，B =0.
Br
Hc叫矫顽力，表示铁磁质抵抗去磁的能力.
磁滞回线：铁磁质在交变磁场内反复磁
化的过程中，其磁化曲线是一个具有方 向性的闭合曲线.
P
4
B Bm
2 Q• 3•0 6
• Q
5
Hc
1P
+ Hm H
B—H曲线形成一个闭合曲线， α-反映铁磁性材料被磁化的难易程度.
B-H曲线和μ-H曲 线
B
a O
Q b
ms
B f (H) μFe f (H )
H
一、铁磁性材料磁化机制
B-H曲线和μ-H曲 线
连续法磁化时，磁场值必须大于Hμm·
标准磁化规范在“bQ”段(H1~H2) ，又叫近饱和 区严格磁化规范在“Qm”段(H2~H3) ，又叫基本饱和 区。
一、铁磁性材料磁化机制
磁粉检测
铁磁性材料的磁化及磁介质的分类
一、铁磁性材料磁化机制
铁磁质的磁化机制 磁畴: 铁磁质内部存在着分区自发磁化的小区域（磁畴宽度 10-3cm）。
磁化机制：无外场时，各磁畴排列无序，对外不显磁性 有外场时，各磁畴的磁矩趋于沿外磁场排列。
一、铁磁性材料磁化机制
磁畴的变化可用金相显微镜观测
H =0 H
软磁材料
硬磁材料
矩磁材料
二、磁场中的物质
磁介质的分类 磁介质——能与磁场产生相互作用的物 质 磁化——磁介质在磁场作用下所发生的变化
B Bo B 附加磁场
Bo-电流在真空中激发的磁感应强度
B'-附加磁感应强 度 （1）顺磁质 B B0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
铁磁学1.2PPT课件
C
4. 在居里温度附近出现比热等性质的反常。
T Tp
5. 磁化强度M和磁场H之间不是单值函数，存在磁滞效应。
构成这类物质的原子也有一定的磁矩，但宏观表现却完
全不同于顺磁性，解释铁磁性的成因已成为对人类智力的最
大挑战，虽然经过近100年的努力已经有了比较成功的理论， 但仍有很多问题有待后人去解决。
的原子磁矩在外磁场中的取向产生了顺磁性。此外，传导电
子也具有一定的顺磁性。
7
顺磁性物质也很多，常见的顺磁性物质： 过渡族元素、稀土元素和锕系元素金属：Mn,Cr,W,La,Nd, Pt,Pa, 含有以上元素的化合物：MnSO4,FeCl3,FeSO4,Gd2O3, 碱金属和碱土金属：Li,Na,K,Ru,Cs,Mg,Ca,Sr,Ba 包含有奇数个电子的原子或分子： HCl,NO,有机化合物中的自由基 少数含有偶数个电子的化合物： O2,有机物中的双自由基等
8
3. 铁磁性（Ferromagnetism) ：
这是人类最早发现并利用的强磁性，它的主要特征是：
1. 0 磁化率数值很大。 100 105
2. 磁化率数值是温度和磁场的函数；
3. 存在磁性转变的特征温度——居里温度，温度低于居里温
度时呈铁磁性，高于居里温度时表现为顺磁性，其磁化率
温度关系服从居里-外斯定律。
FeO, MnO, NiO, CoO, Cr2O3, FeCl2, FeF2, MnF2, FeS, MnS
右图是1938 年测到的MnO 磁化率温度曲线，它是被 发现的第一个反铁磁物质， 转变温度 122K。
14
该表取自Kittel 书2005中文版p236，从中看出反铁磁物质的 转变温度一般都很低，只能在低温下才观察到反铁磁性。