铁磁质的特性及应用

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1、铁磁质的特性在磁场作用下能发生变化并能反过来影响磁场的媒质叫做磁介质。磁介质在磁场作用下的变化叫做磁化。铁磁质是一种性能特异、用途广泛的磁介质，铁、钻、镍及其许多合金以及含铁的氧化物(铁氧体)都属于铁磁质。铁磁质的主要特点有三个方面:高导磁率;非线性;磁滞。高磁导率是铁磁质应用特别广泛的主要原因。从铁磁质的性能和使用方面来说，它主要按矫顽力的大小分为软磁材料和硬磁材料两大类:矫顽力很小的叫做软磁材料，矫顽力很大的叫做硬磁材料，矫顽力小就意味着磁滞回线狭长，它所包围的“面积”小，从而在交变磁场中的磁滞损耗小;矫顽力大说明磁质回线接近矩形，它所包围的“面积”大，从而在交变

2、磁场中的磁滞损耗大。对于铁磁材料的磁滞损耗可以计算出来，当磁场强度变化完整的一周期时，每立方米的总能量损失是由磁滞回线的面积来代表的，每个周期的这种能量损失可更具体地用数学表示为：从上式可看出，磁滞回线的面积越大，磁滞损耗越大。铁磁性，是指一种材料的磁性状态，具有自发性的磁化现象的性质。什么是自发性的磁化现象?简单的说，对于某种材料而言，他们受到外界磁场的影响而被磁化，然而当外部磁场取消之后却依然能够保持这种磁性，那么我们就说，这种材料具有自发性的产化现象，也就是具有铁磁性了’这样说来，就可以很容易地把永久磁铁和这种性质相联系吧?是的，永久磁铁都具有铁磁性或亚铁磁性。

3、在磁场的作用下能发生变化并能反过来影响磁场的媒介叫做磁介质。磁介质在磁场作用下的变化叫做磁化。铁磁质是一种性能特异、‘用途广泛的磁介质，铁、钻、镍及其许多合金、稀上族金属(在低温下)以及含铁的氧化物(如Cr02)等铁介质都属于铁磁质.磁场对磁场中的物质的作用称为磁化，在磁场中影响原磁场的物质称为磁介质。磁化后介质内部的磁场与附加磁场和外磁场的关系为(B是总磁感强度，Bo是外加磁感强度，B'是附加磁感强度):（1）顺磁质的磁化顺磁体的特征是组成这些物质的原子具有恒定的与外磁场无关的磁矩，在无外加磁场(H=0)时，由于热运动的扰乱作用，这些恒定的原子磁矩没有特定的取向，只

4、有引入和加大磁场时，磁化强度才开始产生并逐渐增长。如果磁场不很强，以致分供休的磁拒u在磁场中的能最与它们的平均热能kT相比小，即顺磁体的磁化强度随外磁场的值成比例的增长顺磁磁化率X.按照居里定律随着沮度而变化其中，上式中C是居里常数。这个规律最早是由朗之万用经典的热力学方法导出，他没有考虑原子之间的相互作用，只认为每个分子具有固有磁矩声，类似于理想的由磁针组成的经典气体，他推出的顺磁磁化率Xm为但只有少数几种顺磁体(如02,NO)准确符合这个定律，大多数顺磁体服从于更为复杂的居里一外斯定律;常数△可以大于零，也可以小于零。某些铁族金属(如Sc,Ti,Ba,Cr)，某些

5、稀土金属(如La,Ce,Pr,Nd,Sm)，某些过渡族元素的化合物(如MnSO4.4H20)，金城Pa,Pt以及某些气体(如02,NO,NO2)都属于顺磁性物质。（1）抗磁质的磁化抗磁体和顺磁体统称为弱磁性物体，弱磁性仅在具有外磁场的情况下才能表现出来.并随磁场增大而增强。抗磁性物质的主要特点是Xm<0，即它在外磁场中产生的磁化强度与磁场反向.如果进场不均匀，这类物质的受力方向指向磁场减弱方向.抗磁物质的磁化率不随着温度的变化而变化.抗磁物质的起因是电磁感应，即原子的电子轨道运动在磁场N中产生电磁感应效应，同时电子壳层就得到拉莫尔旋进附加角速度由于这个附加角速度产生的

6、附加磁矩可得：上式中，e是电子电荷，m是电子的静止质盆:A是电子轨道面在垂直于磁场平面上的投影面积:NO是真空磁导串.AM的方向与磁场方向相反，所以是抗磁性，式中的抗磁磁化率。（1）铁磁质的居里点所有铁磁性物质都存在着铁磁性消失的沮度.称为居里温度.以Ｔc表示.当沮度低于Ｔc时，它呈现铁磁性:当温度高于Ｔc时呈现顺磁性.当温度高于Ｔc时，自发磁化被破坏，铁磁性消失。进一步研究表明，当温度通过居里点时，某些物理量表现出反常行为，如比热突变、热膨胀系数突变、电阳的温度系数突变等。铁磁质的应用（1）硬磁材料在正弦交流电路中，产生随时间而周期性变化的磁场，由于硬磁材料所包围的

7、磁滞回线的“面积”大，使磁畴来回翻转产生大量的磁滞损耗，而使散热问题难以解决。硬磁材料(永磁体)也是在外磁化场去掉后仍保留一定的剩余磁感应强度B的材料，各种电表、扬声器、电话机、计算机等都需要这种特性的永磁体。永磁体的另一作用是在它的铁心中产生一个稳定的磁场。可以证明，当气隙中的磁场强度和气隙的体积给定之后，所需磁铁的体积与磁能积(BH)成反比。所以BH大，就可以使磁铁本身的体积缩小，这不仅可以节省磁性材料，还对器件的小型化有着特殊的意义。（2）软磁材料；是磁滞回线包围“而积”小的铁磁材料，在正弦交流电路中，变化的电流产生变化的磁场，由于软磁材料的磁