磁学性能PPT课件
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χ为正常数，约为10－3～10－6数量级，即M与H方向相同，在磁场中使磁场稍增 强，受微弱引力，分为：
（l）正常顺磁体，χ 随T变化，且符合与T反比关系，如铂、钯、奥氏体不锈钢、 稀土金属等。
（2）χ 与T无关的顺磁体，如锂、钠、钾、铷等。 3）反铁磁体
χ是甚小的正常数，当T高于某个温度时（尼尔温度TN），转换为顺磁体，T－ χ曲线？如α－Mn、铬、氧化镍、氧化锰等。 4）铁磁体
χ为很大的正变数，约在10～106数量级，且不大的H就能产生很大的M，在磁场 中被强烈磁化，受强大的吸力，如铁、钴、镍等。其M－H 、 χ－H曲线？ 5）亚铁磁体
类似铁磁体，但χ值没有铁磁体大，如磁铁矿（Fe3O4）等。
3. 磁导率
磁感应强度（B）：通过磁场中某点，垂直于磁场方向单位面积的磁
力线数。单位：特斯拉。
4. 铁磁性材料的磁化曲线和磁滞回线
1）磁化曲线 对原先不存在宏观磁性的材料，施加一由0逐渐增大的磁场，所得到的 M-H曲线，即材料磁化强度随外磁场变化的曲线。 铁磁性材料的磁化曲线： M、 B、 μ随 H变化曲线。 微弱H阶段：B、M随H的增大缓慢增加，M与H近似呈直线关系，磁化 可逆。 H继续增大： B、M随H急剧增加，μ增加很快并出现极大值，即达到最 大磁导率μmax ，过程不可逆（去掉H后，仍保持部分磁化）。 H再进一步增大： B、M随H增加变缓，磁化进行越来越困难， 当H达 到Hs时， μ逐渐趋近于μ0，M达到饱和值Ms。Ms称为饱和磁化强度，对 应的磁感应强度称为饱和磁感应强度Bs。 H＞ Hs时，M不变，B继续缓慢 增大。 所有铁磁性材料的磁化曲线都有以上规律，只是各阶段区间、Ms大小 及上升的陡度不同。 铁磁性材料从完全退磁状态到饱和之前的磁化过程称为技术磁化。 起始磁导率μi ： H=0时的磁导率。
磁极化强度（J）：单位体积的磁偶极矩的矢量和（∑jm/V）。
材料内一个磁矩为Pm的电流环可看成是一个偶极矩为jm＝μ 0Pm的磁偶
极子，故有：J＝μ0M μ0－真空磁导率（
）。
2. 磁化率与物质磁性的分类
研究材料磁性的最基本的任务是确定材料的磁化强度M与外磁场强度H
和温度T的关系，在一定温度下，定义：M＝χH
现出宏观磁性。 磁化强度(M)：磁介质磁化单位体积产生的总磁矩（单位体积内环电
流磁矩矢量和∑Pm/V）。衡量物质的磁化强弱和状态（强度和方向）。
●等效磁荷观点：
把材料的磁分子看成磁偶极子，末磁化时各磁偶极子取向呈无序状态，
其偶极矩的矢量和为0，不显磁性；当施加外磁场后，偶极子受外磁场
作用而转向外场方向，使材料呈现宏观磁性。
化率，χg表示单位质量（每克）的磁化率。
M
根据磁化率符号和大小，可把磁介质分为五类。
铁磁性材料
亚铁磁性材料
顺磁性材料
反铁磁性材料
0
H 抗磁性材料
2. 磁化率与物质磁性的分类
1）抗磁体 χ为甚小负常数，约在10-6数量级，即M与H方向相反，在磁场中使磁场稍减弱，
受微弱斥力，约有一半的简单金属是抗磁体。分为： (1)“经典”抗磁体，χ 不随T变化，如铜、银、金、汞、锌等。 (2)反常抗磁体，χ 随T变化，为前者10～100倍，如铋、镓、锑、锡等。 2）顺磁体
χ称为物质的磁化率，即单位外磁场强度下材料的磁化强度。它的大小
反映了物质磁化的难易程度，是材料的一个重要的磁参数。同时，它也是
物质磁性分类的主要依据。
基本磁化曲线：不同磁介质其磁化曲线不同，曲线上任意一点都对应
着材料的某种磁化状态，它与坐标原点连线的斜率即表示材料在该磁场下
的磁化率。
磁化率三种表示形式： χV表示单位体积的磁化率， χA表示每摩尔的磁
4. 铁磁性材料的磁化曲线和磁滞回线
2）铁磁性材料的磁滞回线： 铁磁性材料从饱和磁化状态逐渐降低H时，M不再沿原来的基本磁化 曲线降低，而是降低的慢得多，当H降至0时，M≠0，而保留一定的值Mr， Mr称为剩余磁化强度，这种现象称为剩磁现象。要使M降至0，必须施加 一反向磁场－Hc， Hc称为磁矫顽力。继续增加反向磁场至－Hs，磁化强 度达到－Ms。从－ Ms改为正向磁场，随H的增加，M沿另一曲线逐渐增 大至Ms。 可见，整个过程中M的变化总是落后于H的变化，这种现象称为磁滞效 应。 由于磁滞效应的存在，磁化一周，得到一关于原点对称的闭合曲线， 称为磁滞回线。是铁磁性材料的重要特征之一。 磁滞现象表明，铁磁性材料的磁化过程存在着不可逆过程，磁化过程 要消耗能量。磁滞回线包围的面积相当于磁化一周所产生的损耗，称为磁 滞损耗。
磁介质（或磁质）：能被磁场磁化的物质。 实际上，所有的物质都是磁介质。 磁化强度：磁介质内磁矩矢量和与ΔV 之比。 物质磁化理论有两种观点：分子电流观点和等效磁荷观点。
●分子电流观点： 物质中的每个分子中都存在环形电流（分子中原子、离子核外电子循
规、自旋运动，核子自旋运动)，每个环形电流都将产生磁场。 无外磁场时，各分子环流取向杂乱无章，作用抵消，不显磁性； 施加外磁场后，分子电流的磁矩在磁场场作用下趋于定向排列，而呈
4.铁磁性材料的磁化曲线和磁滞回线
3）铁磁性材料的退磁： 磁滞回线的起点不是饱和点，而在饱和点以下时，H减小时，Mr和Hc 减小，即磁滞回线变得短而窄，若施加的交变磁场幅值H趋于0时，则回 线将成为趋于坐标原点的螺线，直至交变磁场的H ＝0，铁磁体将完全退 磁。
第三章 材料的磁学性能
第1节 材料的磁化及有关参数
1.磁化现象与磁化强度 磁化：物质在磁场中受磁场的作用呈现一定磁性的现象。 物质在磁场中被磁化，它所占据的空间磁场强度是否变化（为什么？） 不同的物质所引起的磁场变化不同，如空气会使磁场略有增强，而铁会
使磁场强烈增强（磁铁吸引铁块），铜则会使磁场减弱（微弱排斥）。
在真空中：
Leabharlann Baidu
－真空磁导率。
磁场中有磁介质时（非真空）：磁介质被磁化，使该处的磁场发生变 化，则，总磁感应强度：
称为附加磁场强度，其值等于磁化强度M。
令
称为相对磁导率，无纲量。
称为介质的磁导率（绝对磁导率），反应磁感应强度随 外磁场的变化速率，单位与 相同，为亨/米 。其大小与磁介质和外加 磁场强度有关。
（l）正常顺磁体，χ 随T变化，且符合与T反比关系，如铂、钯、奥氏体不锈钢、 稀土金属等。
（2）χ 与T无关的顺磁体，如锂、钠、钾、铷等。 3）反铁磁体
χ是甚小的正常数，当T高于某个温度时（尼尔温度TN），转换为顺磁体，T－ χ曲线？如α－Mn、铬、氧化镍、氧化锰等。 4）铁磁体
χ为很大的正变数，约在10～106数量级，且不大的H就能产生很大的M，在磁场 中被强烈磁化，受强大的吸力，如铁、钴、镍等。其M－H 、 χ－H曲线？ 5）亚铁磁体
类似铁磁体，但χ值没有铁磁体大，如磁铁矿（Fe3O4）等。
3. 磁导率
磁感应强度（B）：通过磁场中某点，垂直于磁场方向单位面积的磁
力线数。单位：特斯拉。
4. 铁磁性材料的磁化曲线和磁滞回线
1）磁化曲线 对原先不存在宏观磁性的材料，施加一由0逐渐增大的磁场，所得到的 M-H曲线，即材料磁化强度随外磁场变化的曲线。 铁磁性材料的磁化曲线： M、 B、 μ随 H变化曲线。 微弱H阶段：B、M随H的增大缓慢增加，M与H近似呈直线关系，磁化 可逆。 H继续增大： B、M随H急剧增加，μ增加很快并出现极大值，即达到最 大磁导率μmax ，过程不可逆（去掉H后，仍保持部分磁化）。 H再进一步增大： B、M随H增加变缓，磁化进行越来越困难， 当H达 到Hs时， μ逐渐趋近于μ0，M达到饱和值Ms。Ms称为饱和磁化强度，对 应的磁感应强度称为饱和磁感应强度Bs。 H＞ Hs时，M不变，B继续缓慢 增大。 所有铁磁性材料的磁化曲线都有以上规律，只是各阶段区间、Ms大小 及上升的陡度不同。 铁磁性材料从完全退磁状态到饱和之前的磁化过程称为技术磁化。 起始磁导率μi ： H=0时的磁导率。
磁极化强度（J）：单位体积的磁偶极矩的矢量和（∑jm/V）。
材料内一个磁矩为Pm的电流环可看成是一个偶极矩为jm＝μ 0Pm的磁偶
极子，故有：J＝μ0M μ0－真空磁导率（
）。
2. 磁化率与物质磁性的分类
研究材料磁性的最基本的任务是确定材料的磁化强度M与外磁场强度H
和温度T的关系，在一定温度下，定义：M＝χH
现出宏观磁性。 磁化强度(M)：磁介质磁化单位体积产生的总磁矩（单位体积内环电
流磁矩矢量和∑Pm/V）。衡量物质的磁化强弱和状态（强度和方向）。
●等效磁荷观点：
把材料的磁分子看成磁偶极子，末磁化时各磁偶极子取向呈无序状态，
其偶极矩的矢量和为0，不显磁性；当施加外磁场后，偶极子受外磁场
作用而转向外场方向，使材料呈现宏观磁性。
化率，χg表示单位质量（每克）的磁化率。
M
根据磁化率符号和大小，可把磁介质分为五类。
铁磁性材料
亚铁磁性材料
顺磁性材料
反铁磁性材料
0
H 抗磁性材料
2. 磁化率与物质磁性的分类
1）抗磁体 χ为甚小负常数，约在10-6数量级，即M与H方向相反，在磁场中使磁场稍减弱，
受微弱斥力，约有一半的简单金属是抗磁体。分为： (1)“经典”抗磁体，χ 不随T变化，如铜、银、金、汞、锌等。 (2)反常抗磁体，χ 随T变化，为前者10～100倍，如铋、镓、锑、锡等。 2）顺磁体
χ称为物质的磁化率，即单位外磁场强度下材料的磁化强度。它的大小
反映了物质磁化的难易程度，是材料的一个重要的磁参数。同时，它也是
物质磁性分类的主要依据。
基本磁化曲线：不同磁介质其磁化曲线不同，曲线上任意一点都对应
着材料的某种磁化状态，它与坐标原点连线的斜率即表示材料在该磁场下
的磁化率。
磁化率三种表示形式： χV表示单位体积的磁化率， χA表示每摩尔的磁
4. 铁磁性材料的磁化曲线和磁滞回线
2）铁磁性材料的磁滞回线： 铁磁性材料从饱和磁化状态逐渐降低H时，M不再沿原来的基本磁化 曲线降低，而是降低的慢得多，当H降至0时，M≠0，而保留一定的值Mr， Mr称为剩余磁化强度，这种现象称为剩磁现象。要使M降至0，必须施加 一反向磁场－Hc， Hc称为磁矫顽力。继续增加反向磁场至－Hs，磁化强 度达到－Ms。从－ Ms改为正向磁场，随H的增加，M沿另一曲线逐渐增 大至Ms。 可见，整个过程中M的变化总是落后于H的变化，这种现象称为磁滞效 应。 由于磁滞效应的存在，磁化一周，得到一关于原点对称的闭合曲线， 称为磁滞回线。是铁磁性材料的重要特征之一。 磁滞现象表明，铁磁性材料的磁化过程存在着不可逆过程，磁化过程 要消耗能量。磁滞回线包围的面积相当于磁化一周所产生的损耗，称为磁 滞损耗。
磁介质（或磁质）：能被磁场磁化的物质。 实际上，所有的物质都是磁介质。 磁化强度：磁介质内磁矩矢量和与ΔV 之比。 物质磁化理论有两种观点：分子电流观点和等效磁荷观点。
●分子电流观点： 物质中的每个分子中都存在环形电流（分子中原子、离子核外电子循
规、自旋运动，核子自旋运动)，每个环形电流都将产生磁场。 无外磁场时，各分子环流取向杂乱无章，作用抵消，不显磁性； 施加外磁场后，分子电流的磁矩在磁场场作用下趋于定向排列，而呈
4.铁磁性材料的磁化曲线和磁滞回线
3）铁磁性材料的退磁： 磁滞回线的起点不是饱和点，而在饱和点以下时，H减小时，Mr和Hc 减小，即磁滞回线变得短而窄，若施加的交变磁场幅值H趋于0时，则回 线将成为趋于坐标原点的螺线，直至交变磁场的H ＝0，铁磁体将完全退 磁。
第三章 材料的磁学性能
第1节 材料的磁化及有关参数
1.磁化现象与磁化强度 磁化：物质在磁场中受磁场的作用呈现一定磁性的现象。 物质在磁场中被磁化，它所占据的空间磁场强度是否变化（为什么？） 不同的物质所引起的磁场变化不同，如空气会使磁场略有增强，而铁会
使磁场强烈增强（磁铁吸引铁块），铜则会使磁场减弱（微弱排斥）。
在真空中：
Leabharlann Baidu
－真空磁导率。
磁场中有磁介质时（非真空）：磁介质被磁化，使该处的磁场发生变 化，则，总磁感应强度：
称为附加磁场强度，其值等于磁化强度M。
令
称为相对磁导率，无纲量。
称为介质的磁导率（绝对磁导率），反应磁感应强度随 外磁场的变化速率，单位与 相同，为亨/米 。其大小与磁介质和外加 磁场强度有关。