第1章磁学与磁性材料基础知识

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1、 静磁现象 材料的磁化 磁性与磁性材料的分类磁矩磁化强度M磁场强度H和磁感应强度B磁化率和磁导率退磁场静磁能磁化曲线磁滞回线物质的磁性分类磁性材料分类电荷周围存在电场，可以用电力线来表示电荷之间存在相互作用122q qFkr那么磁场呢？是否有和电场相似的性质呢？磁场磁极和电流周围都存在磁场，磁场可以用磁力线表示：磁力线特点：从从N N极出发，进入与其最邻近的极出发，进入与其最邻近的S S极，并形成闭合回路；极，并形成闭合回路；通常呈直线或曲线，不存在呈直角拐弯的磁力线；通常呈直线或曲线，不存在呈直角拐弯的磁力线；任意二条同向磁力线之间相互排斥，因此不存在相交的磁力线；任意二条同向磁力线之间相互

2、排斥，因此不存在相交的磁力线；如果一个小磁体能够用无限小的电流回路如果一个小磁体能够用无限小的电流回路来表示，我们就称为来表示，我们就称为磁偶极子磁偶极子。用磁偶极。用磁偶极矩矩jm表示：表示：磁偶极子和磁矩与磁偶极子等效的平面回路的电流和回路与磁偶极子等效的平面回路的电流和回路面积的乘积定义为面积的乘积定义为磁矩磁矩，用，用m表示：表示：jm=mlm=iS i+m-mliSm 磁偶极矩和磁矩具有相同的物理意义，存在关系：磁偶极矩和磁矩具有相同的物理意义，存在关系：jm=0m ，o=410-7Hm-1 ，真空磁导率，真空磁导率m为磁极强度磁化强度M定义单位体积磁体内磁偶极子具有的磁偶极矩矢量和

3、称为定义单位体积磁体内磁偶极子具有的磁偶极矩矢量和称为磁极化强度磁极化强度，用，用Jm 表示；表示； 单位体积磁体内磁偶极子具有的磁矩矢量和称为单位体积磁体内磁偶极子具有的磁矩矢量和称为磁化强度磁化强度，用用M表示。表示。2mmjJW b mV1mMAmVJ m和和M亦有如下关系：亦有如下关系： Jm=0M 磁化强度可以看成是磁偶极子的集合磁化强度又可以看成是闭合电流环的集合磁场强度H和磁感应强度B磁场中的磁极会受到力的作用，表示为： F=m H， m为磁极强度定义磁场强度H：单位强度的磁场等于单位磁极受到1牛顿的力。 在更多场合，确定场效应的量是磁感应强度B（磁通密度）。在SI单位制中，B的

4、定义为： B o（HM） 应用中常用电流来产生磁场，有以下三种形式： 无限长载流直导线的磁场强度 HI/2pr 载流环行线圈圆心的磁场强度 HI/2r 无限长载流螺线管的磁场强度 Hn I磁化强度M和磁场强度H存在如下关系： Mc H 或 cM/Hc称为磁体的磁化率，表征磁体磁性强弱的参量。由此 B=0(H+c H)0(1+c)H 定义（1c）为相对磁导率，即B/ 0 H。 磁导率是表征磁体的磁性、导磁性及磁化难易程度的磁学量。磁化率和磁导率在不同的磁化条件下，磁导率被分为以下四种： (1)起始磁导率 ： (2)最大磁导率： (3)增量磁导率： (4)可逆磁导率：001limiHBHmax0m

5、ax1BH01BH0limrevHBHmaxiH0B退磁场材料被磁化时，两端的自由磁极会产材料被磁化时，两端的自由磁极会产生与磁化反方向的磁场，即生与磁化反方向的磁场，即退磁场退磁场dHNM ，N为退磁因子为退磁因子仅与材料形状有关仅与材料形状有关只有具有高对称性的简单体可以求出只有具有高对称性的简单体可以求出N的大小：的大小：球形体球形体N=1/3细细长长圆圆柱柱体体N=1/2无限大平板无限大平板N=1MHd静磁能磁场中的磁体受到力的作用，力矩为：磁场中的磁体受到力的作用，力矩为：sinsinLFlmlH具有的能量密度为：具有的能量密度为：0cosHFMH +m-mHF=mHF=mHl高能量

6、态高能量态HF=mHF=mH+m-m低能量态低能量态磁化曲线磁化曲线磁化曲线是表示磁感应强度是表示磁感应强度B和磁化强度和磁化强度M与磁场强度与磁场强度H之间的非线性关系之间的非线性关系 图为铝镍钴合金的磁化曲线图为铝镍钴合金的磁化曲线磁滞回线Br，Mr表示剩磁M=0时的矫顽力，称为内禀矫顽力B=0时的矫顽力，称为磁通矫顽力矫顽力是表征材料在磁化以后保持磁化状态的能力通常将BHC81038105的材料称为硬磁材料硬磁材料；介于120kA m-1之间的为半硬磁材料退磁曲线退磁曲线上每一点的B和H的乘积(BH)为磁能积，表征永磁材料中能量大小的物理量。(BH)的最大值为最大磁能积(BH) max

7、按磁化率的大小，可将物质磁性分为五个种类：抗磁性 普遍性 且绝对值也很小顺磁性 遵守居里-外斯定律：反铁磁性 存在奈尔温度铁磁性 绝对值很大，存在亚铁磁性 绝对值比铁磁体稍低， 但磁结构却不同0dc0PPCTTcNT0fcCT0mc物质的磁性分类HexeWABWAAWBBABWiiWiiWijBA（a）抗磁性（b）顺磁性（c）反铁磁性（d）铁磁性（e）亚铁磁性五种磁性材料的基本磁结构磁磁性性材材料料信信磁磁材材料料永永磁磁材材料料软软磁磁材材料料特特磁磁材材料料磁磁记记录录材材料料磁磁存存储储材材料料磁磁微微波波材材料料磁磁光光效效应应材材料料磁磁致致伸伸缩缩材材料料磁磁致致电电阻阻材材料料磁磁致致冷冷材材料料磁性材料分类