5.4铁磁性物质的磁化
磁粉检测技术：铁磁性材料的磁化及磁介质的分类
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
铁磁材料的磁化与磁化曲线
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。
如果把铁磁材料置入外磁场中，这时大多数磁畴都会趋 向与外磁场的方向规则的排列，因而在铁磁材料内部形 成了很强的与外磁场同方向的附加磁场，从而大大地增 强了磁感应强度，即铁磁材料被磁化了，如图8-1b所示。 当外加磁场进一步加强，所有磁畴的方向都几乎转向外 加磁场方向，这时附加磁场不再加强，这种现象叫做磁 饱和，如图8-1c所示。
第二节 磁路与此路定律
一、磁路
在电机，变压器及其它各种电磁器件中，常 用铁磁材料做成一定形状的铁心。其目的一是用 较小的励磁电流能够产生足够大的磁通；二是将 磁通限定在一定的范围之内。如图8-7所示。
在图8-7b中，磁感应线几乎都是沿着铁心形 成闭合回路。因此这种由铁磁材料构成的，让磁 通集中通过的闭合路径叫磁路。
（二） 磁化曲线
不同种类的铁磁性物质，其磁化性能是不同的。工 程上常用磁化曲线表示各种铁磁性物质的磁化特性。 磁化曲线是铁磁性物质的磁感应强B与外磁场的磁
场强度H之间的关系曲线，所以又 B H叫曲线。
铁磁物质的磁化曲线可用试验测定。测量铁磁物质 磁化曲线的装置如图8-2所示。
1.起始磁化曲线
4、基本磁化曲线
对同一铁磁材料，取不同的Hm反复磁化， 将得到一系列磁滞回线，如图8-4b所示。 各磁滞回线的顶点联成的曲线 ON称为基本 磁化曲线，简称磁化曲线。工程上常用基 本磁化曲线进行磁路计算。
二、铁磁材料的磁性能
电磁学-自测题6
第六章 磁场中的磁介质一、判断题（正确划“√”错误码划“×” ）1.顺磁性物质也具有抗磁性。
（ ）2.只有当M =恒量时，介质内部才没有磁化电流。
（ ）3.只要介质是均匀的，在介质中除了有体分布的传导电流的地方，介质内部无体分布的磁化电流。
（ ）4.磁化电流具有闭合性。
（ ）5.H 仅由传导电流决定而与磁化电流无关。
（ ）6.均匀磁化永久磁棒内H 与B 方向相反，棒外H 与B 方向相同。
（ ）7.永磁铁磁场的H 线有头有尾不能闭合。
（ ）8.由磁场的高斯定理0S d ⋅=⎰B S ，可以得出0S d ⋅=⎰H S 的结论。
（ ）9. 当各向同性而均匀的线性磁介质磁化后，磁化电流密度与传导电流密度的关系为()r 01j j μ'=-.（ ）10. 任何长度的沿轴向磁化的磁棒中垂面上侧表面内外两点1、2（见图）的磁场强度H 相等；磁感应强度不B 相等. （ ）11.磁感线在两种不同磁介质的分界面上一般都会发生“折射”，设界面两侧介质的相对磁导率分别为21r r μμ和，界面两侧磁感线与界面法线的夹角分别为212121r r tg tg μμ=θθθθ，则有和。
（ ）12.如果均匀磁介质未充满磁场存在的整个空间，但介质在磁场中的分布具有适合应用安培环路定理的对称性时，介质中的磁感强度为传导电流单独产生的磁感强度的r μ倍。
（ ）13.对细长磁棒，磁棒内任意点的磁感强度都相等，即0B M μ=。
（ ） 14.B H r μμ01=，只适用于各向同性线性非铁磁介质。
（ ） 15.有人说，因为磁感线是连续的、闭合的。
既然在细长均匀永久磁化棒内M B 0μ=，那么在磁棒两端，不论在棒内还是在棒外，M B 0μ=都成立。
（ ）16.在铁磁质中，B 和H 的关系不是线性的，比例系数r μ也不是常数。
（ ）17.铁磁性物质的磁化强度比顺磁性物质要达得多，其磁性起源于电子的自旋。
（ ）18.在磁介质中，H 一定与B 同方向的. （ ）19.实用上可用铁壳作磁屏蔽，当把一个薄铁壳放在磁场中时，其包围空间的磁场就绝对为零. （ ）20. 在均匀磁化的无限大磁介质中挖去一个半径为r ，高为h 的圆柱形空腔，而不扰乱其余部分的磁化，此空腔的轴平行于磁化强度M 。
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。
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。
铁磁性物质的磁化曲线课件
磁场方向
当磁场方向与铁磁性物质 的易磁化轴不平行时，会 导致饱和磁化强度的降低 。
晶粒尺寸
铁磁性物质的晶粒尺寸越 小，其饱和磁化强度越高 ，对磁化曲线的影响也越 大。
04
铁磁性物质的应用
在电力工业中的应用
变压器铁芯
01
铁磁性物质用于制造变压器，利用其磁化特性实现电能转换。
发电机和电动机的铁芯
02
材料的多功能化。
磁化曲线测量技术的发展
高精度测量技术
发展高精度、高分辨率的磁化曲线测量技术，提 高测量数据的可靠性和准确性。
动态测量技术
研究能够实时监测铁磁性物质动态磁化过程的测 量技术，以揭示其复杂的磁化行为。
无损测量技术
开发无损、非接触式的磁化曲线测量技术，减少 对被测材料的损伤和干扰。
铁磁性物质在新能源领域的应用前景
再随磁场强度H的增加而增加，此时的磁感应强度称为饱和磁化强度。
02
矫顽力
为了使铁磁性物质完全去磁，需要施加的反向磁场强度，矫顽力的大小
反映了铁磁性物质的剩磁大小。
03
饱和磁化强度与矫顽力的关系
两者反映了铁磁性物质的磁性能，是描述铁磁性物质的重要参数。
磁化曲线的影响因素
01
02
03
温度
随着温度的升高，饱和磁 化强度和矫顽力均有所降 低，对磁化曲线的影响较 大。
磁性发电机
利用铁磁性材料的磁性能，开发高效、环保的磁性发电机，为新 能源发电提供新的解决方案。
磁制冷技术
研究基于铁磁性材料的磁制冷技术，实现高效、节能的制冷效果 ，替代传统制冷方式。
磁场储能
探索利用铁磁性材料的磁场储能技术，提高能源利用效率和系统 稳定性。
磁铁的磁化方式
磁铁的磁化方式磁铁是一种具有磁性的物体，它能够吸引铁等物质并展示出独特的磁性行为。
然而，你是否好奇磁铁是如何被磁化的呢？在本文中，我们将探讨磁铁的磁化方式。
磁铁的磁化方式主要包括自发磁化和人工磁化。
一、自发磁化自发磁化，顾名思义，是指磁铁在自然界中自行获得磁性的过程。
这种磁化方式是由磁铁自身的元素和结构特性决定的。
1. 长条形磁铁的磁化方式首先，我们来看一下长条形磁铁的磁化方式。
当一个未磁化的长条形磁铁被带有磁性的物质（如另一个磁铁）靠近时，磁场会影响磁铁内部原子的排列。
这些原子会重新排列，使得磁铁的所有分子都朝着一个统一的方向排列，形成一个强大的磁场。
2. 环形磁铁的磁化方式与长条形磁铁不同，环形磁铁的磁化方式更加复杂。
在磁化环形磁铁时，我们通常会使用电流通过线圈的方式。
通过将电流传递到环形磁铁中，电流会创建一个磁场，进而使得磁铁的原子重新排列成一个特定的方向，产生强大的磁性。
二、人工磁化人工磁化是通过外部力量对磁铁进行磁化的过程，主要包括电磁磁化和电磁感应磁化两种方式。
1. 电磁磁化电磁磁化是通过电流的作用产生磁场，然后使磁铁被磁化。
在这种方式下，我们通常会将磁铁包裹在带有线圈的电磁铁心中，通过施加电流来产生磁场。
这个磁场会影响磁铁内部原子的排列，使其产生磁性。
2. 电磁感应磁化电磁感应磁化是利用电磁感应法对磁铁产生磁场的方式。
当一个磁铁被放置在变化的磁场中，它会产生感应电流。
这个感应电流进一步产生磁场，使得磁铁被磁化。
总结磁铁的磁化方式可以分为自发磁化和人工磁化两种。
自发磁化是磁铁根据其自身的特性，在自然界中获得磁性。
而人工磁化则需要外部力量的作用，主要通过电流或电磁感应的方式对磁铁进行磁化。
了解磁铁的磁化方式对于我们理解磁性行为以及应用磁铁具有重要意义。
通过合理的磁化方式，我们可以制作出各种用途广泛的磁铁产品，如电机、发电机、电磁铁等，为人类生产和生活带来便利。
希望通过本文的介绍，你对磁铁的磁化方式有了更深入的了解。
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。
铁磁材料的磁滞回线及基本磁化曲线_实验报告
铁磁材料的磁滞回线及基本磁化曲线_实验报告摘要：本实验旨在从实验结果中观察到铁磁材料的磁滞回线及基本磁化曲线的特性。
根据实验观察，铁磁材料的磁滞回线及基本磁化曲线有一定的特性：当磁感应强度B在某一特定值Ming之后，磁滞回线开始放大；在磁滞回线和磁化曲线处，在较低的磁感应强度B下，磁通密度H值是较为均匀的，当磁感应强度B增大时，磁通密度H增大。
从实验结果看，随着磁感应强度的改变，磁通密度也随之变化。
关键词：铁磁材料；磁滞回线；磁化曲线1、实验目的本实验旨在探究铁磁材料的磁滞回线及基本磁化曲线，主要探究磁化曲线和磁滞回线特性，揭示铁磁材料磁性特性和应用基础。
2、实验原理铁磁性材料在一定范围内，随着外加磁场的强弱，由于内在磁介质的存在，响应磁场的强弱而产生的磁效应，可用磁化曲线来描述，磁化曲线横坐标为外加磁场B，纵坐标为磁通密度H，绘制磁化曲线时，可得到磁滞回线区和磁化曲线区，按假设，若满足磁滞回线的条件，虚部磁化曲线低于实部磁化曲线，磁通密度H随外加磁场B的增强而减弱。
3、实验材料（1）各类铁磁材料；（2）阳极小电流表；（3）变压器；（4）钳形线圈；（5）可调晶闸管及其他电路控制元件；（6）电子计算表等。
4、实验流程（1）实验电路图设计：根据实验要求，绘制实验电路图，电路中包括可调晶闸管、比较示波器和磁电路。
（2）测量磁滞回线：将晶闸管设置为半导体导通阶段，阳极小电流表与变压器连接，在钳形线圈中绕入样品，并加入磁电路及相关电路控制元件，应用变压设备，根据电路控制调节磁感应强度，测量磁滞回线的特性，进而得到磁滞回线参数。
（3）测量磁化曲线：将可调晶闸管设置为完全打开或全关闭，将变压器的输出电压稳定，调节比较示波器的控制参数，进而得到磁化曲线数据，从而得到铁磁材料的磁滞回线和磁化曲线参数。
5、实验结果分析通过上述实验，本实验求出了铁磁材料的磁滞回线及基本磁化曲线参数。
实验研究发现，当磁感应强度B增大时，磁通密度H增大，且随着磁感应强度的改变，磁通密度也随之变化。
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。
5铁磁性物质
教师活动：
讲解铁磁性材料的分类，看有关于磁性材料的视频，介绍各种材料的特点及应用，重点介绍软磁性材料。以电磁继电器为例，说明软磁性物质的特点。
学生活动：
听课，看视频材料，理解各类材料的区别。
3、磁路
演示法
复习讨论法
讲授法
讨论法
演示法
讲授法
演示
讨论
讨论
多媒体
第三节铁磁性物质
一、磁化
1、定义：
课题：铁磁性物质
教学目标
应知：
1．使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称为磁化。
2．铁磁性材料可分为软磁性材料、硬磁性材料、矩磁性材料、压磁性材料。
3．磁通经过的闭合路径称为磁路。
授课对象
机电专业学生
授课学时
1课时
重点难点分析
1、磁化、铁磁性材料、磁路的理解。
2、铁磁性材料的分类及应用。
教材处理思路
初中学习过磁化，在复习初中内容的基础上，介绍磁性材料介绍，要尽可能做到与实际相联系。这部分内容对学生要求不高，简单了解即可。
时间分配
ห้องสมุดไป่ตู้教学内容
教学方法
教学手段
板书
5分钟
5分钟
5分钟
10分钟
1、导入新课
以复习提问的方式，让学生回顾磁化有关知识。做小实验做中教部分的试一试，强调把通电线圈中的铁棒换成铜棒再去吸引铁屑，请同学们观察，总结与材料有关。
二、讲授新课
1、磁化
教师活动：
讲解磁化的微观解释。
学生活动：
小组讨论，回答初中的磁学知识。
三、课堂小结
小组合作总结本节内容，对重点知识如磁化、铁磁性材料、磁路进行巩固，强化学生理解记忆。重点铁磁性材料的分类及应用要加强巩固。
铁磁材料的磁化过程
铁磁材料的磁化过程铁磁材料的磁化过程是指在外加磁场的作用下，铁磁材料内部的磁矩发生重新排列的过程。
这个过程可以分为磁化和去磁化两个阶段。
一、磁化阶段在没有外加磁场的情况下，铁磁材料的磁矩是杂乱无章的，呈现无序状态。
当外加磁场开始作用时，磁矩会受到力的作用，趋向于与外磁场的方向一致，逐渐发生磁矩排列的变化。
首先是在外加磁场的作用下，磁矩开始发生定向排列。
由于各个磁矩之间的相互作用力，磁矩会逐渐转向与外磁场方向一致的方向。
这个过程中，磁矩的转动速率是不断增加的，直到达到一个稳定状态。
其次是在磁矩达到稳定状态后，磁矩之间开始发生磁偶极子的相互作用。
这个相互作用会使得磁矩更加趋向于与外磁场一致的方向，进一步加强磁化效果。
同时，随着磁矩的定向排列，材料内部形成了一定的磁畴结构。
最后是当外磁场达到一定强度时，材料内部的磁畴结构开始形成连续的磁畴。
这个连续的磁畴结构使得材料具有更强的磁化效果，并且能够保持较长时间。
在这个阶段，铁磁材料已经达到了饱和磁化状态，不再对外加磁场产生进一步的响应。
二、去磁化阶段当外加磁场逐渐减小或消失时，铁磁材料的磁化状态也会逐渐发生变化，从饱和磁化状态向无磁化状态过渡。
首先是在外磁场减小的过程中，磁矩开始发生反向旋转。
由于外磁场的减小，磁矩之间的相互作用力逐渐减弱，磁矩开始重新调整方向，逐渐回到无序的状态。
其次是当外磁场减小到一定程度时，磁矩之间的相互作用力完全消失，磁矩恢复到无序状态，材料内部的磁畴结构也逐渐消失。
这个过程中，铁磁材料的磁化效果逐渐减弱，直到完全无磁化。
最后是当外磁场完全消失时，铁磁材料恢复到无磁化状态。
在这个阶段，磁矩之间不再存在相互作用力，铁磁材料内部的磁畴结构也完全破坏，磁矩呈现无序状态。
总结起来，铁磁材料的磁化过程是一个磁矩排列的过程。
在外加磁场的作用下，磁矩逐渐与外磁场方向一致，形成稳定的磁畴结构，达到饱和磁化状态。
而在外磁场减小或消失时，磁矩重新调整方向，磁畴结构逐渐破坏，最终恢复到无磁化状态。
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。
磁铁的磁化过程
磁铁的磁化过程磁铁作为一种常见的物品，具有吸引铁、镍和钴等物质的特性，这一特性是由磁铁的磁化过程所决定的。
磁铁的磁化是指将非磁性材料转变为具有磁性的过程，下面将详细介绍磁铁的磁化过程及其原理。
一、磁化过程磁铁的磁化过程一般可分为自磁化和强磁化两种方式。
自磁化是指磁铁在受到外界磁场的作用下，自身产生了磁性；强磁化则是通过外界磁场对磁铁进行加强，使其具有更强的磁力。
1. 自磁化过程自磁化是磁铁独立产生磁性的过程，主要涉及到磁铁分子的内部结构和磁场的相互作用。
磁铁的磁化主要依赖于其内部的原子和分子的磁矩，磁矩的大小和方向决定了磁铁的磁性。
在无外界磁场的情况下，磁铁的磁矩处于无序状态，相互之间的方向没有规律可循。
当外界磁场作用于磁铁时，磁铁内部的磁矩会受到磁场的影响，逐渐趋于有序排列。
在磁场的作用下，磁矩会发生倾向，排列成一定的方向，使磁铁具有一定的磁性。
2. 强磁化过程强磁化是通过外界磁场对磁铁进行加强，使其具有更强的磁力。
当磁铁处于外界磁场中时，磁铁内部的磁矩受到外界磁场的作用，逐渐发生改变。
在外界磁场的作用下，磁铁的磁矩会不断地重新排列，使磁铁的磁性得以增强。
强磁化的过程中，外界磁场对磁铁施加了一定的力量，使磁铁内部的磁领域重新分布。
磁领域是指磁铁内部一组具有相同方向的磁矩排列。
在外界磁场的作用下，磁铁内的磁领域会逐渐增多，磁矩的大小也会增强，从而使磁铁具有更强的磁力。
二、磁化原理磁化过程的原理是基于电磁学中的磁感应定律和磁场理论。
磁感应定律表明，当导体中有电流流过时，将会产生磁场。
在磁铁中，磁化过程涉及到电磁感应、电子自旋和外界磁场的相互作用。
当磁铁处于外界磁场中时，外界磁场的磁力线将通过磁铁，磁力线的方向和磁场的方向一致。
在磁铁内部，磁性材料的分子中的电子自旋会受到磁场的影响，逐渐趋于排列。
电子自旋是电子固有的性质，类似于自旋运动。
当电子自旋发生变化时，产生的磁力也会发生改变，磁力的合成作用使磁铁具有一定的磁矩。
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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
在磁化曲线中，已知H值就可查出对应的B值。因此，在 计算介质中的磁场问题时，磁化曲线是一个很重要的依据。
图5-9给出了几种不同铁磁性物质的磁化曲线，从曲线上 可看出，在相同的磁场强度H下，硅钢片的B值最大，铸铁的 B值最小，说明硅钢片的导磁性能比铸铁要好得多。
图 5-9 几种铁磁性物质的磁化曲线
3、矩磁性物质
它的特点是当很小的外磁场作 用时，就能使它磁化并达到饱和， 去掉外磁场时，磁感应强度仍然 保持与饱和时一样。
计算机中作为储存元件的环形磁 芯就是使用的这种物质。矩磁性物 质主要有锰镁铁氧体和锂锰氧体等。
练习：
• 铁磁性物质在磁化过程中_____和_____ 的关系曲线称为磁化曲线。当反复改变 励磁电流的大小和方向，所得闭合的B和 H的关系曲线称为__________。
(2) 外因：有外磁场的作用。
图 5-7 铁磁性物质的磁化
如图5-7(a)所示，当无外磁场作用时，磁畴排列杂乱无 章，磁性相互抵消，对外不显磁性；如图5-7(b)所示，当有 外磁场作用时，磁畴将沿着磁场方向作取向排列，形成附 加磁场，使磁场显著加强。有些铁磁性物质在撤去磁场后， 磁畴的一部分或大部分仍然保持取向一致，对外仍显磁性， 即成为永久磁铁。
• B H 磁滞回线
所谓磁滞现象，就是_______的变化总是落 后于______的变化：当H为零时，B确不等 于零，成为_____现象。
B H 剩磁
• 1铁磁性物质的磁导率是一常数（ ）
• 2铁磁性物质在反复交变磁化过程中，H 的变化总是滞后于B的变化，称为磁滞现 象（ ）
B
B
3．不同的铁磁性物质，磁化后的磁性不同。 4．铁磁性物质被磁化的性能，被广泛地应用于电子和 电气设备中，如变压器、继电器、电机等。
二、磁化曲线
1．磁化曲线的定义
磁化曲线是用来描述铁磁性物质的磁化特性的。铁磁 性物质的磁感应强度B随磁场强度H变化的曲线，称为磁化 曲线，也叫B—H曲线。
2．磁化曲线的测定
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。
图 5-10 磁滞回线
(3) 为消除剩磁，必须加反向磁场，随着反向磁场的增 强，铁磁性物质逐渐退磁，当反向磁场增大到一定值时，B 值变为0，剩磁完全消失，如图bc段。bc段曲线叫退磁曲线， 这时H值是为克服剩磁所加的磁场强度，称为矫顽磁力，用 HC表示。矫顽磁力的大小反映了铁磁性物质保存剩磁的能力。
(4) 当反向磁场继续增大时，B值从0起改变方向，沿曲 线cd变化，并能达到反向饱和点d。
图 5-10 磁滞回线
(5) 使反向磁场减弱到0，B—H曲线沿de变化，在e点H=0， 再逐渐增大正向磁场，B—H曲线沿efa变化，完成一个循环。
(6) 从整个过程看，B的变化总是落后于H的变化，这种 现象称为磁滞现象。经过多次循环，可得到一滞回线。
(7) 改变交变磁场强度H的幅值，可相应得到一系列大 小不一的磁滞回线，如图5-11所示。连接各条对称的磁滞 回线的顶点，得到一条磁化曲线，叫基本磁化曲线。
图 5-10 磁滞回线
图 5-11 基本磁化曲线
3．磁滞损耗
铁磁性物质在交变磁化时，磁畴要来回翻转，在这个 过程中，产生了能量损耗，称为磁滞损耗。磁滞回线包围 的面积越大，磁滞损耗就越大，所以剩磁和矫顽磁力越大 的铁磁性物质，磁滞损耗就越大。因此，磁滞回线的形状 常被用来判断铁磁性物质的性质和作为选择材料的依据。
四、铁磁性物质的分类
1、软磁性物质
软磁性物资的磁滞回线窄而陡，回 线所包围的面积比较小，如图所示。 因而在交变磁场中的磁滞损耗小，比 较容易磁化，但撤去外磁场，磁性基 本消失，即生词和娇顽磁力都较小。
适用于需要反复磁化的场合，可以 用来制造电动机、变压器、仪表和电 磁铁的铁心。。软磁性物资主要有硅 钢、坡莫合金和软磁铁氧体等。
• (4) 3点以后：到达3点以后，磁畴几乎全部转到了外磁场 方向，再增大H值，B也几乎不再增加，曲线变得平坦，称 为饱和段，此时的磁感应强度叫饱和磁感应强度。
不同的铁磁性物质，B的饱和值不同，对同一种材料，B 的饱和值是一定的。
电机和变压器，通常工作在曲线的2 ~ 3段，即接近饱和 的地方。
图 5-8 磁化曲线的测定