第五章_材料的磁学性能100908

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1、 5.1 基本磁学性能基本磁学性能目目 录录 5.2 抗磁性和顺磁性抗磁性和顺磁性 5.3 铁磁性与反铁磁性铁磁性与反铁磁性 5.4 磁性材料的动态特性磁性材料的动态特性 5.5 磁性材料及其应用磁性材料及其应用教学目标及基本要求教学目标及基本要求n掌握磁性基本表征参数，各类磁性物质的掌握磁性基本表征参数，各类磁性物质的内部相互作用，磁性材料在交变磁场中的内部相互作用，磁性材料在交变磁场中的磁化过程及宏观磁性。磁化过程及宏观磁性。n熟悉磁性材料的动态特性，磁性材料的种熟悉磁性材料的动态特性，磁性材料的种类及软磁材料、硬磁材料、磁信息材料的类及软磁材料、硬磁材料、磁信息材料的特征。特征。n了解软

2、磁材料、硬磁材料及磁信息材料的了解软磁材料、硬磁材料及磁信息材料的应用及发展。应用及发展。 教学重点和难点教学重点和难点n（1）磁学基本物理量磁学基本物理量n（2）磁性材料的种类磁性材料的种类n（3）磁化曲线和磁滞回线）磁化曲线和磁滞回线n（4）软磁、硬磁、磁信息材料的特征）软磁、硬磁、磁信息材料的特征思考题思考题n1、名词解释：、名词解释： 磁化强度、磁导率、矫顽力、剩余磁感应强度、磁化强度、磁导率、矫顽力、剩余磁感应强度、饱和磁化强度、磁化率、磁滞损耗、磁畴、趋饱和磁化强度、磁化率、磁滞损耗、磁畴、趋肤效应。肤效应。n2、软磁材料、硬磁材料及磁信息材料各有何、软磁材料、硬磁材料及磁信息材料

3、各有何特性？特性？ 磁学现象的两个基本命题：n磁及磁现象的根源是电流，或者说是电荷 的运动。磁场对载流导体或运动电荷表现作用力；载流导体在磁场中运动要做功。n所有的物质都是磁性体。电流电流(或运动电荷或运动电荷)电流电流(或运动电荷或运动电荷)磁场磁场磁学初步认识：磁学初步认识：5.1 5.1 基本磁学性能基本磁学性能存在着磁力作用的特殊物质磁场强度磁场强度H：指空间某处指空间某处磁场磁场的大小，用的大小，用H表示，它表示，它的单位是安的单位是安/米（米（A/m）。）。磁化强度磁化强度M：指材料内部单位体积在某一方向的磁指材料内部单位体积在某一方向的磁矩矢量和，用矩矢量和，用M表示，单位是安表

4、示，单位是安/米（米（A/m）。）。 M = 原子/V磁感应强度磁感应强度B： 磁感应强度磁感应强度B的定义是：的定义是： B=0(H+M)0是一个系数，叫做真空磁导率。磁感应强度又称是一个系数，叫做真空磁导率。磁感应强度又称为磁通密度，单位是特（为磁通密度，单位是特（T），），在物质内部外磁场在物质内部外磁场和附加磁场的总和称为磁感应强度和附加磁场的总和称为磁感应强度B。 磁矩是表示磁体本质的一个物理量。任何一个封闭的电流都具磁矩是表示磁体本质的一个物理量。任何一个封闭的电流都具有磁矩。其方向与环形电流法线的方向一致，其大小为电流与有磁矩。其方向与环形电流法线的方向一致，其大小为电流与封闭环

5、形的面积的乘积（封闭环形的面积的乘积（I S）。）。磁矩是表征磁性物体磁矩是表征磁性物体磁性大小磁性大小的物理量。磁矩愈大，磁性愈强，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。即物体在磁场中所受的力也大。磁矩只与物体本身有关，与外磁矩只与物体本身有关，与外磁场无关。磁场无关。磁矩的概念可用于说明原子、分子等微观世界产生磁性的原因。磁矩的概念可用于说明原子、分子等微观世界产生磁性的原因。电子绕原子核运动，产生电子绕原子核运动，产生电子轨道磁矩电子轨道磁矩；电子本身自旋，产生；电子本身自旋，产生电子自旋磁矩电子自旋磁矩。这两种微观磁矩是物质具有磁性的根源。这两种微观磁矩是物质具有磁

6、性的根源。磁矩磁矩:I任何物质在外磁场作用下，除了任何物质在外磁场作用下，除了外磁场外磁场H外，外，由于物质内部原子磁矩的有序排列，还要产生由于物质内部原子磁矩的有序排列，还要产生一个一个附加的磁场附加的磁场M。磁化率磁化率 ： = M/H物体在磁场中被磁化的程度，与磁化场的强度物体在磁场中被磁化的程度，与磁化场的强度有关。（体积）磁化率为无因次量，表示单位有关。（体积）磁化率为无因次量，表示单位体积内磁场强度的变化，反映了物质被磁化的体积内磁场强度的变化，反映了物质被磁化的难易程度。难易程度。 磁导率磁导率 ： =B/H是磁化曲线上任意一点上是磁化曲线上任意一点上B和和H的比值。磁导的比值。

7、磁导率实际上代表了磁性材料被磁化的容易程度，率实际上代表了磁性材料被磁化的容易程度，或者说是材料对外部磁场的灵敏程度。或者说是材料对外部磁场的灵敏程度。测定物质的摩尔磁化率实验表明，对非铁磁（强磁）物质，在实验表明，对非铁磁（强磁）物质，在 T 与与 不太不太高也不太低时磁化强度高也不太低时磁化强度M，磁化率，磁化率X与磁场强度与磁场强度H满满足线性关系。足线性关系。M H B B M H 131,:molGCmmolGemuM131,:molCmmolemumTOeGH,:对于一般磁介质，无外加磁场时，其内部各磁对于一般磁介质，无外加磁场时，其内部各磁矩取向不一，宏观无磁性。矩取向不一，宏观

8、无磁性。磁化：磁化：在外磁场作用下，各磁矩有规则地取向，在外磁场作用下，各磁矩有规则地取向，使磁介质宏观显示磁性。有自发磁化和技术磁使磁介质宏观显示磁性。有自发磁化和技术磁化。化。居里温度居里温度Tc ：对于所有的磁性材料来说，并不对于所有的磁性材料来说，并不是在任何温度下都具有磁性。一般地，磁性材是在任何温度下都具有磁性。一般地，磁性材料具有一个临界温度料具有一个临界温度Tc，在这个温度以上，由，在这个温度以上，由于高温下原子的剧烈热运动，原子磁矩的排列于高温下原子的剧烈热运动，原子磁矩的排列是混乱无序的。在此温度以下，原子磁矩排列是混乱无序的。在此温度以下，原子磁矩排列整齐，产生自发磁化，

9、物体变成铁磁性的。整齐，产生自发磁化，物体变成铁磁性的。物质磁性物质磁性:物质放入磁场中会表现出不同的磁学特性，称为物质的磁性。反磁性反磁性:轻微排斥轻微排斥顺磁性顺磁性:轻微吸引轻微吸引完全抗磁性完全抗磁性:强烈排斥强烈排斥铁磁性铁磁性:强烈吸引强烈吸引 n宏观磁体由许多具有宏观磁体由许多具有固有固有磁矩的原子组磁矩的原子组成。成。n当原子磁矩同向平行排列时，宏观磁体当原子磁矩同向平行排列时，宏观磁体对外显示的磁性最强。对外显示的磁性最强。n当原子磁矩紊乱排列时，宏观磁体对外当原子磁矩紊乱排列时，宏观磁体对外不显示磁性。不显示磁性。 按化学组成分类按化学组成分类金属磁性材料、非金属金属磁性材

10、料、非金属(铁氧体铁氧体)磁性材料磁性材料 按磁化率大小分类按磁化率大小分类顺磁性、抗磁性、铁磁性、反铁磁性、亚顺磁性、抗磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性铁磁性 按功能分类按功能分类软磁材料、硬磁材料、半硬磁材料、矩软磁材料、硬磁材料、半硬磁材料、矩磁材料、旋磁材料、压磁材料、磁材料、旋磁材料、压磁材料、 泡磁材料、泡磁材料、磁光材料、磁记录材料磁光材料、磁记录材料 （1）抗磁体抗磁体，为甚小的为甚小的负数负数（-10-6），在磁场中受微），在磁场中受微弱的斥力，如金、银弱的斥力，如金、银 。（2）顺磁体顺磁体，为正数（为正数（10-310-6）在磁场中受微弱的）在磁场中受微弱的引力，如铂、钯

11、、奥氏体不锈钢。引力，如铂、钯、奥氏体不锈钢。（3）铁磁体铁磁体，为很大的正数，为很大的正数，在较弱磁场作用下可以在较弱磁场作用下可以产生很大的磁化强度，如铁、钴、镍。产生很大的磁化强度，如铁、钴、镍。（4）亚铁磁体亚铁磁体，处于铁磁体与顺磁体之间，即通常所处于铁磁体与顺磁体之间，即通常所说的磁铁矿、铁氧体等。说的磁铁矿、铁氧体等。（5）反铁磁体反铁磁体， 为小正数，高于某一温度时其行为为小正数，高于某一温度时其行为与顺磁体相似，低于某一温度磁化率与磁场的取向有关与顺磁体相似，低于某一温度磁化率与磁场的取向有关.按磁化率大小分类按磁化率大小分类铁磁性材料铁磁性材料亚铁磁性材料亚铁磁性材料顺磁性