磁学知识

电磁性能

矫顽力（coercive force）是指磁性材料在饱和磁化后，当外磁场退回到零时其磁感应强度B并不退到零，只有在原磁化场相反方向加上一定大小的磁场才能使磁感应强度退回到零，该磁场称为矫顽磁场，又称矫顽力。

饱和磁化强度（saturation magnetization）指磁性材料在外加磁场中被磁化时所能够达到的最大磁化强度叫做饱和磁化强度。饱和磁化强度是铁磁性物质的一个特性，是永磁性材料极为重要的磁参量。饱和磁化强度是铁磁性物质的一个特性。、铁磁性物质在外磁场作用下磁化，开始时，随着外磁场强度的逐渐增加，物质的磁化强度也不断增大；当外磁场增加到一定强度以后，物质的磁化强度便停止增加而保持在一个稳定的数值上，这时物质达到了饱和磁化状态。这个稳定的磁化强度数值就叫做这个物质的饱和磁化强度。不同种类的铁磁性物质，饱和磁化强度的数值也不同。

饱和磁化强度Ms是永磁性材料极为重要的磁参量。永磁材料均要求Ms越高越好。饱和磁化强度决定于组成材料的磁性原子数、原子磁矩和温度。在低温区，它遵循布洛赫(Bloch)定律。

磁性材料被磁化以后离开外磁场仍具有极性，这是剩磁（剩余磁化强度）；若想消除剩磁就要施加一个反方向的外磁场，消除剩磁所需要的反向磁场强度是矫顽力；矫顽力越大材料越硬，高温能够减弱材料的磁性，所以“矫顽力越大耐温性就越好”。

剩余磁化强度是表示剩余磁性大小的物理量，一般用符号Jr表示。它的大小和方向与现代地磁场无关，而决定于形成时的环境及所经历的地质变动。几乎所有岩石都具有剩余磁化强度。在磁测工作中，需要测定剩余磁化强度的大小和方向，作为成果解释的依据。古地磁学就是通过岩石剩余磁化强度研究古地磁场，从而解决某些地质问题的一个学科。单位符号：A/m。

磁滞现象

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磁滞现象简称磁滞。[1]磁性体的磁化存在着明显的不可逆性，当铁磁体被磁化到饱和状态后，若将磁场强度(H)由最大值逐渐减小时，其磁感应强度（符号为B）不是循原来的途径返回，而是沿着比原来的途径稍高的一段曲线而减小，当H=0时，B并不等于零，即磁性体中B的变化滞后于H的变化，这种现象称磁滞现象。[2]

磁性物质都具有保留其磁性的倾向，磁感应强度B的变化总是滞后于磁场强度H的变化的，这种现象就是磁滞现象。[2]

按磁滞回线的不同，磁性物质又可分为硬磁物质、软磁物质和矩磁物质三种。

磁滞现象，在铁磁性材料中是被广泛认知的。当外加磁场施加于铁磁性物质时，其原子的偶极子按照外加场自行排列。即使当外加场被撤离，部分排列仍保持。该材料被磁化，其磁性会继续保留。需要消磁时，施加相反方向的磁场。

磁化:

处于磁中性态的磁性材料在磁场作用下逐步从宏观上无磁性到显示磁性的过程称为磁化。

磁化过程：

在磁场作用下，磁性材料的磁化强度从磁中性状态为零到非常强的磁场强度下接近饱和磁化强度的过程称为磁化过程。

磁化曲线：

处于磁中性状态下的磁性材料在磁场作用下，磁化强度M将随磁场强度H的增大而增大，最后在一定的饱和磁场强度Hs时达到饱和磁化强度值Ms，这时，材料内部的原子磁矩基本上都已经沿磁场取向，再增大磁场强度，磁化强度值不会明显增大。在M-H图上绘出磁化强度随磁场强度变化的相应曲线称为磁化曲线，也称初始磁化曲线。相应地，磁性材料的磁感应强度B随磁场强度H变化的曲线称为B-H磁化曲线。

磁滞回线：围成的面积代表磁滞损耗

将强磁性材料（包括铁磁性和亚铁磁性材料）样品从剩余磁化强度M=0开始，逐渐增大磁化场的磁场强度H，磁化强度M将随之沿图1中OAB曲线增加，直至到达磁饱和状态B。现增大H，样品的磁化状态将基本保持不变，因此直线段BC几乎与H轴平行。当磁化强度到达饱和值M s时，对应的磁场强度H用H s表示。OAB曲线称为起始磁化曲线。

此后若减小磁化场，磁化曲线从B点开始并不沿原来的起始磁化曲线返回，这表明磁化强度M的变化滞后于H的变化，这种现象称为磁滞。当H减小为零时，M并不为零，而等于剩余磁化强度M r。要使M减到零，必须加一反向磁化场，而当反向磁化场加强到-H cm时，M才为零，H cm称为矫顽力。

如果反向磁化场的大小继续增大到-H s时，样品将沿反方向磁化到达饱和状态E，相应的磁化强度饱和值为-M s。E 点和B点相对于原点对称。

此后若使反向磁化场减小到零，然后又沿正方向增加。样品磁化状态将沿曲线EGKB回到正向饱和磁化状态B。EGKB曲线与BNDE曲线也相对于原点O对称。由此看出，当磁化场由Hs变到-H s，再从-H s变到H s反复变化时，样品的磁化状态变化经历着由BNDEGKB闭合回线描述的循环过程。曲线BNDEGKB称为磁滞回线。

BC及EF两段相应于可逆磁化过程，M为H的单值函数。由于磁滞现象，磁滞回线上任一给定的H，对应有两个M值。样品处于哪个磁状态，决定于样品的磁化历史。可以证明，B-H磁滞回线所包围的面积正比于在一次循环磁化中的能量损耗

磁性材料在足够强的磁场（称为饱和磁化场Hs）作用下被饱和磁化以后，使这一正向磁场强度降为零，材料的磁

化强度便会从Ms降到Mr，显然，磁化强度的变化落后于磁场强度的变化，这种现象称为磁滞。Mr 称为

剩余磁化强度，简称剩磁。若要使Mr变为零，必须对材料施加一反向磁场Hci或MHc，该磁学量称为内禀矫顽力。若将反向磁场逐步增大到-Hs，则材料又将达到饱和磁化。将反向磁场降为零，并继续使磁场强度沿正向增加到Hs，磁化强度将经过-Mr、Hci到达Ms，于是，在M-H图上将形成一条封闭曲线，因为磁化强度的变化始终落后于磁场强度的变化，所以这样的封闭曲线称为M-H磁滞回线。相应地，如果磁场强度经历一周期变化，即Hs→0→HC→Hs→HC→Hs，磁感应强度B的变化在B-H图上也会构成一条封闭回线，称为B-H磁滞回线。在这种磁滞回线上，材料经饱和磁化后因撤去磁场所保留的磁感应强度称为剩余磁感应强度，也简称剩磁Br。使Br降为零所需要施加的反向磁场称为矫顽力，用BHC表

示。另外，当磁场强度为Hs时，磁化强度为饱和值Ms，所对应的磁感应强度称为饱和磁感应强度，用Bs表示，这时，Bs=μ0(Hs+Ms)。μ0为真空磁导率。

退磁曲线：

饱和磁滞回线的第二象限部分称为退磁曲线，是反映硬磁材料磁性能好坏的特征曲线。

磁导率:

材料在磁场H的作用下被磁化，具有一定的磁感应强度B。两者的比值称为绝对磁导率μ'，即μ'=B/H

绝对磁导率与真空磁导率μ0之比称为相对磁导率μ：μ=μ'/μ0

数值上，μ0=4π×10-7H/m。相对磁导率通常也简称为磁导率。在国际单位制中，相对磁导率和磁化率的关系为

μ=1+χ[1]

等离子体(plasma)又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体，其运动主要受电磁力支配，并表现出显著的集体行为。它广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态。等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间、空间物理、地球物理等科学的进一步发展提供了新的技术和工艺。

介电常数是指物质保持电荷的能力，损耗因数是指由于物质的分散程度使能量损失的大小。理想的物质的两项参数值较小

介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场（真空中）与介质中电场的比值即为相对介电常数(relative permittivity或dielectric constant)，又称诱电率，与频率相关