磁性材料

一、物质磁性的起源

现代观点:物质的磁性来源于组成物质中原子的磁性,原子的磁性包括三部分:(1)电子的自旋磁矩(2)电子的轨道磁矩;(3)原子核的磁矩。其中,主要因素是(1)。

在泡利不相容原理和库仑相互作用下, 物质在宏观上显现磁性。

二、磁性的基本概念

2.1 磁矩m

表征磁性物体磁性大小的物理量, 磁矩愈大,磁性愈强, 即物体在磁场中所受的力也大。 磁矩大小只与物体本身有关, 与外磁场无关

2.2 磁化强度M

衡量物质有无磁性或磁性大小的物理量, 定义为物质单位体积中的磁矩大小, 矢量, 由S极指向N极。

有点类似于密度的概念了。

2.3 磁场强度H

指外界磁场的大小, 也是一个矢量, 由S极指向N极, 磁场强度H一般是由导体中的电流或者永磁体产生。

2.4 磁化率\chi

磁化强度M与磁场强度H的比值称为磁化率, 即χ= M/H,表征物质磁性的大小。

2.5 磁感应强度B

B=\mu_0(H+M)=\mu_0(H+\chi H)=\mu_0(1+\chi )H

磁感应强度B的单位为特斯拉(T)。 \mu_0是真空磁导率。
\mu_0=4\pi×10^{-7}H/m

2.6 (绝对)磁导率\mu

B与H的比值称为绝对磁导率μ, 相对磁导率就等于材料的绝对磁导率μ绝对与真空磁导率μ_0之比。
B=\mu_0(1+\chi )H=\mu H = \mu_0 \mu_r

2.7 自发磁化

铁磁体原子磁矩在不加外磁场时,由于一种自身力量作用而互相平行排列,呈饱和磁化的状态。

2.8 磁畴

这种自发磁化不是整体饱和, 而是分成许多小区域, 在每个小区域内饱和, 这种饱和的小区域称为磁畴。

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2.9 磁滞回线

当磁化磁场作周期性变化时,铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线,但磁化和退磁不在同一条曲线上,退磁要滞后于磁化曲线,这种现象叫做“磁滞” ,这条闭合线叫做磁滞回线。

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继续加上一个反向磁场,迫使材料的磁感应强度下降,直至失去磁性,这一段叫做“矫顽” ,即退磁过程。在B= 0时反向磁场强度H_c称为“矫顽力” ,表示材料保持磁化,反抗退磁的能力。

磁滞回线曲线围成的面积越大,矫顽力越大,要求的矫顽场强度越大,磁性材料就越硬。反之,曲线围成的面积越小,磁性材料就越软。

2.10 饱和磁化强度M_s

饱和磁化强度是指磁性材料在外加磁场中被磁化时所能达到的最大磁化强度。饱和磁化强度是铁磁性物质的一个特性。永磁材料要求M_s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。

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