第三章;磁学性能(材料的磁化特征及其基本参数)

第三章材料的磁学性能材料的磁化特征及其基本参数一、磁化现象及磁化强度磁性与物质的微观结构相关，决定于原子结构、原子间的相互作用，例如:键结合和晶体结构等。磁性是微观结构表现出来的一种宏观现象。研究磁性也是研究材料物质内部微观结构的方法。磁化现象及磁化强度一切物质都具有磁性，任何空间都存在磁场，只是强弱不同而已。根本原因：•磁----电•磁现象的本质是由于带电物体运动的结果。•原子中电子的绕核运动、电子本身的自旋，都会产生磁场。•一个分子内部全部电子运动产生的磁场的总和叫做分子磁场。•物质在磁场中，由于受到磁场作用而呈现一定磁性称为磁化•凡是能被磁场磁化的物质称为磁介质（磁质）。当物质处于磁场中时，会使磁场发生变化，不同的物质所引起的磁场变化不一样。使磁场减弱的物质称为抗磁性物质铜、银、金、汞、锌等使磁场强烈增加的物质称为铁磁性物质铁，钴、镍等使磁场略有增加的物质称为顺磁性物质锂、钠、钾、铷等磁化强度但是当没有外加磁场时，材料内部原子或电子形成的磁场时杂乱无章的，磁分子产生的磁场相互抵消，因此对外通常不显示磁性。概念引入:前述材料原子核自旋运动，电子的绕核运动及电子本身的自旋运动都将形成环形电流产生磁性。一个环形电流的磁矩：Pm=ΙSΙ环形电流的强度，S是环形所包围的面积。当有外加磁场后，环形电流的磁矩沿磁场规律排列，在宏观上显示磁性。用磁化强度衡量物质磁性强弱及磁化状态磁化强度磁化强度：单位体积的总磁矩磁极化强度材料受磁化后呈规律排列，宏观上显示磁极（南北极），把微观的磁分子称为磁偶极子，宏观所表示出的磁矩称为磁偶极矩jm磁极化强度:单位体积的磁偶极矩称为磁极化强度二、磁化率与物质磁性的分类磁化率：当外加磁场后物质被磁化的难易程度，与材料的温度有关。磁质的分类三、磁导率前述当物质被磁化后会影响其所处的外加磁场的变化，例如，铁磁体就使其所处的磁场强烈的增加设增加后的总磁场为B，外加磁场为H，磁化强度为M，加入磁介质前磁感应强度B0=μ0H加入磁介质后引起的附加磁感应强度B′=μ0M加入磁介质后总磁感应强度：B=B0+B′=μ0H+μ0Mμ0为真空磁导率根据B=μ0(H+M)磁化率：χ=M/HB=μ0(H+χH)=μ0(1+χ)H把令μ=μ0(1+χ)1+χ=μr则μ=μ0(1+χ)=μ0μrB=μH或μ=B/Hμ称为磁导率（绝对磁导率），为材料内磁感应强度与磁场强度的比值。μr称为相对磁导率四、磁化曲线和磁滞回线磁导率和磁场的关系磁滞：指铁磁材料的磁性状态变化时，磁化强度滞后于磁场强度，它的磁通密度B与磁场强度H之间呈现磁滞回线关系剩磁Br：磁滞回线中，外磁场减小为零时，铁磁质所具有的磁感应强度矫顽力Hc：为使剩磁降低为零而施加的反向外磁场强度磁致损耗：铁磁材料在磁化过程中由磁滞现象引起的能量损耗。经一次循环，磁滞损耗等于磁滞回线的面积动态磁化曲线（磁滞回线）