6铁磁质

∴ H 3 = 0 ∴ B3 = 0
R2 ≤ r
R1
R2
求解半径为R 求解半径为 1的界面上的磁化面电流 I’
处磁化强度： 在r<R1和 R1<r<R2处磁化强度：
( r 1 1) Ir ∴ M1 = r ≤ R1 2 0 2π R1 因为磁导率均大于1， 因为磁导率均大于 ， ( r 2 1) I ∴M2 = R1 ≤ r ≤ R2 所以M方向与 相同。 方向与H相同 所以 方向与 相同。 2πr 在半径R 在半径 1内外侧的磁化电流密度 I (k ) v v ( r 1 1) I n1 j '1 = M 1 × n1 = k v 2π R1 M1 v v ( r 2 1) I I (k ) j '2 = M 2 × n 2 = k n2 2π R1 v v v ( r 2 r1 ) I 与产生磁化场的内圆 M2 I ' =| j '2 | | j '1 |= 柱传导电流方向相同。 柱传导电流方向相同。 2πR1
v v QH = M 0 v v v B H ∴M =
v B
硬磁材料 特点：剩余磁感应强度大，矫顽力大， 特点：剩余磁感应强度大，矫顽力大，不 容易磁化，也不容易退磁。磁滞回线宽， 容易磁化，也不容易退磁。磁滞回线宽，磁 滞损耗大。 滞损耗大。 应用：作永久磁铁， 应用：作永久磁铁，永磁喇叭 B H
矩磁材料： 矩磁材料： 特点： 特点：磁滞回线呈矩形状 应用：作计算机中的记忆元件。 应用：作计算机中的记忆元件。磁化时极 性的反转构成了“ ” 性的反转构成了“0”与“1”。 ” B H
四、磁性材料： 磁性材料： 软磁材料 特点：磁导率大，矫顽力小， 特点：磁导率大，矫顽力小，容易磁化 也容易退磁。磁滞回线包围面积小， 也容易退磁。磁滞回线包围面积小，磁滞损 耗小。 耗小。 应用：硅钢片，作变压器、电机、 应用：硅钢片，作变压器、电机、电磁 铁的铁芯。 铁的铁芯。铁氧 B 非金属） 体（非金属）作 高频线圈的磁芯 H 材料。 材料。
铁 磁 质
磁化曲线
§铁磁质
I
I
装置：环形螺绕环; 铁磁质Fe,Co,Ni及 装置：环形螺绕环 铁磁质 及
稀钍族元素的化合物， 稀钍族元素的化合物，能被强烈地磁化
原理:励磁电流 原理 励磁电流 I; 用安培定理得H 用安培定理得
NI H= 2πR
B, r
R
实验测量B,如用感应电动势测量 实验测量 如用感应电动势测量 如用感应电动势 或用小线圈在缝口处测量； 或用小线圈在缝口处测量； 由 r = B 得出 r ~ H 曲线
o H
B~H
结果一
铁磁质的 r不一定是个常数， 不一定是个常数， v 它是 H 的函数
r ~ H
H
B 剩 磁 Hs HC Bs . B r .B
饱和磁感应强度
A
初始磁 化曲线
.
. C
wenku.baidu.com
.F
HC Br
E.
.
Hs
O
H
矫顽力
D
. Bs
磁滞回线
磁滞回线--不可逆过程 磁滞回线 不可逆过程 起始磁化曲线； 起始磁化曲线；
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
结果二 饱和磁感应强度 BS
B
Br
BS Hc H
Hc
剩磁 Br 矫顽力 H c
B的变化落后于 ，从而具有剩磁，即磁滞效应 的变化落后于H，从而具有剩磁， 的变化落后于 与磁化的历史有关。 每个 H 对应不同的 B 与磁化的历史有关。
在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高的
磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。 磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。 与磁滞回线所包围的面积成正比
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
三、磁滞损耗 在交变电磁场中，铁磁质的反复磁化， 在交变电磁场中，铁磁质的反复磁化， 将引起介质的发热，称为磁滞损耗 磁滞损耗。 将引起介质的发热，称为磁滞损耗。 实验和理论都可以证明， 实验和理论都可以证明，磁滞损耗和磁 质回线所包围的面积成正比。 质回线所包围的面积成正比。 B
结果三 铁磁体于铁电体类似；在交变场的作用下， 铁磁体于铁电体类似；在交变场的作用下，它的形状 数量级） 会随之变化，称为磁致伸缩（10-5数量级）它可用做 会随之变化， 换能器，在超声及检测技术中大有作为。 换能器，在超声及检测技术中大有作为。
结果四
每种磁介质当温度升高到一定程度时， 每种磁介质当温度升高到一定程度时， 由高磁导率、磁滞、 由高磁导率、磁滞、磁致伸缩等一系 列特殊状态全部消失，而变为顺磁性。 列特殊状态全部消失，而变为顺磁性。 这温度叫临界温度 或称铁磁质的居里点 这温度叫临界温度，或称铁磁质的居里点。 不同铁磁质具有不同的转变温度 如：铁为 1040K，钴为 1390K， 镍为 630K ， ，
例：如图载流无限长磁介质圆柱其磁导为 r1 的无限长同轴圆柱面， 外面有半径为 R2的无限长同轴圆柱面，该面也通有 电流 I，圆柱面外为真空，且R1<r<R2， r2 >r1 ，圆柱面外为真空， 处的磁化电流I’? 的分布， 求B和 H的分布，在R1处的磁化电流 和 的分布 根据轴对称性， 解：根据轴对称性，以轴上一点为圆心 I R1 在垂直于轴的平面 r ≤ R1 R2 内取圆为安培回路： 内取圆为安培回路： I I Q 2πrH1 = 2 πr 2 πR1 I r1 0 I ∴ H1 = πr 2 ∴ B1 = πr 2π R1 2 2 π R1 H 同理 I r20I ∴ H2 = ∴ B2 = 2π r 2π r r
单晶磁畴结构 示意图
多晶磁畴结构 示意图
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
铁磁质单晶体磁化过程 H
* 磁畴的变化可用金相显微镜观测
在无外磁场的作用下磁畴取向平均抵消， 在无外磁场的作用下磁畴取向平均抵消， 能量最低，不显磁性。 能量最低，不显磁性。
在外磁场较弱时， 在外磁场较弱时，自发磁化方向与外磁场方向相同 或相近的那些磁畴逐渐增大（畴壁位移）， ），在外磁 或相近的那些磁畴逐渐增大（畴壁位移），在外磁 场较强时，磁畴自发磁化方向作为一个整体， 场较强时，磁畴自发磁化方向作为一个整体，不同 程度地转向外磁场方向。 程度地转向外磁场方向。 当全部磁畴都沿外磁场方向时， 当全部磁畴都沿外磁场方向时，铁磁质的磁化就达到 饱和状态。饱和磁化强度M 饱和状态。饱和磁化强度 S等于每个磁畴中原来的磁 化强度，该值很大， 大的原因。 化强度，该值很大，这就是铁磁质磁性r大的原因。
铁磁质磁化的机制
铁磁性主要来源于电子的自旋磁矩。 铁磁性主要来源于电子的自旋磁矩。
* 交换力：电子之间的交换作用使其在自旋 交换力：
平行排列时能量较低，这是一种量子效应。 平行排列时能量较低，这是一种量子效应。
* 磁畴(magnetic domain)：原子间电子交换耦合作用 磁畴 ：
很强，促使其自旋磁矩平行排列形成磁畴－－自发的 很强，促使其自旋磁矩平行排列形成磁畴－－自发的 磁畴－－ 磁化区域。磁畴大小约为10 个原子/10 磁化区域。磁畴大小约为 17－1021个原子 -18米3 。
H
铁磁质的特性： 铁磁质的特性： 1. 磁导率不是一个常量，它的值不 不是一个常量， 仅决定于原线圈中的电流， 仅决定于原线圈中的电流，还决定于铁磁 质样品磁化的历史。 不是线性关系。 质样品磁化的历史。B 和H 不是线性关系。 2. 有很大的磁导率。放入线圈中时可 有很大的磁导率。 以使磁场增强102 ~ 104倍。 以使磁场增强 3. 有剩磁、磁饱和及磁滞现象。 有剩磁、磁饱和及磁滞现象。 4.温度超过居里点时，铁磁质转变为顺 温度超过居里点时， 温度超过居里点时 磁质。 磁质。