磁性材料与器件-第一章-磁学基础知识课件.ppt

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1、第一章磁学基础知识基本磁学量磁化状态下磁体中的静磁能量磁性材料的磁化曲线和磁滞回线磁性和磁性材料的分类01020304第一节基本磁学量1.1.1磁矩m永磁体总是同时出现偶数个磁极当磁体无限小时，体系定义为元磁偶极子：指强度相等，极性相反并且其距离无限接近的一对“磁荷”磁偶极矩：方向：-m指向+m单位：Wb∙m+m-ml安培提出了磁偶极子与电流回路元在磁性上的相当性原理，并根据它认为宏观物质的磁性起源于“分子电流”假说，磁矩：单位：A∙m2二者的物理意义：表征磁偶极子磁性强弱与方向1.1.2磁化强

2、度M单位体积的磁体内,所有磁偶极子的jm或磁矩μm的矢量和，分别为：磁极化强度：磁化强度：说明：描述宏观磁体磁性强弱程度的物理量1.1.3磁场强度H与磁感应强度B1、磁场强度H(magneticintensity)：(静磁学定义)为单位点磁荷在该处所受的磁场力的大小，方向与正磁荷在该处所受磁场力方向一致。物理意义：均为描述空间任意一点的磁场参量（矢量）实际应用中，往往用电流产生磁场，并规定H的单位在SI制中：用1A的电流通过直导线，在距离导线r=1/2π米处，磁场强度即为1A/m。常见的几种电流产

3、生磁场的形式为：（1）、无限长载流直导线：方向是切于与导线垂直的且以导线为轴的圆周（2）、直流环形线圈圆心：r为环形圆圈半径，方向由右手螺旋法则确定。（3）、无限长直流螺线管：n：单位长度的线圈匝数，方向沿螺线管的轴线方向2、磁感应强度B(magneticfluxdensity):预备知识：SI(MKSA)单位制和Gauss(CGS)单位制A、SI单位制：主要磁学量都用电流的磁效应来定义，其中磁感应强度B为主导量（凡涉及到与其他物理量的相互作用，都必须使用B）磁感应强度B的定义可由安培公式得出：根

4、据安培环路定理可定义磁场强度H：B、Guass单位制（绝对电磁单位制）：早年使用的单位制，所有的磁学量都是通过磁偶极子的概念建立起来的其中磁化强度M被定义为：单位：Guass磁场强度H被定义为：单位：Oe引入磁感应强度B，使之满足如下关系：在Guass单位制中，M和H都有明确的物理意义，是基本物理量，而B只是一个导出量1.1.4磁化率与磁导率磁体置于外磁场中磁化强度M将发生变化（磁化）其中称为磁体的磁化率(susceptibility)，是单位磁场强度H在磁体内感生的M，表征磁体磁化难易程度

5、的物理量令：磁导率(permeability)=（1＋)=B/0H（相对磁导率，表征磁体磁性、导磁性及磁化难易程度）μHBMHsHMB磁导率的不同表达形式（不同磁化条件）：（1）起始磁导率i：磁中性状态下磁导率的极限值弱磁场下使用的磁体（2）最大磁导率max：材料磁化过程中的最大值（3）复数磁导率：磁体在交变磁场中磁化动态磁化中经常遇到（4）微分磁导率diff：起始磁化曲线上任意一点的斜率NOTE：所有磁导率都是磁场强度H的函数第二节磁化状态下磁体中的静磁能1.2.1静磁能任何磁体被

6、置于外磁场（稳恒磁场or交变磁场）中将处于磁化状态，此时磁体具有静磁能量Why??????F=mH-mHHl磁体由于本身的磁偶极矩Jm与H间的相互作用，产生一力矩：（逆时针方向为正）θ=0，L最小，处于稳定状态θ≠0，L≠0，不稳定，会使磁偶极子转到与H方向一致，这就要做功，相当于使磁体在H中位能降低。即：磁体在磁场中位能：F=mH-mHHl单位体积中静磁能（即磁场能量密度）说明：（1）当＝0°，jm与H方向一致，FHmin＝－0MH，处于能量最低状态（2）当逐渐增大时，需要外力来克服磁

7、场做功，磁体在磁场中的能量增加（3）当＝180°，能量密度达到最大值＋0MH上式在磁畴和技术磁化理论中经常用到1.2.2退磁场与退磁场能有限几何尺寸的磁体在外磁场中被磁化后，表面将产生磁极，从而使磁体内部存在与磁化强度M方向相反的一种磁场，起减退磁化的作用，称为退磁场Hd。如果磁体还同时受到外磁场的作用，这时磁性体内部的有效磁场为：Hd的大小与磁体形状及磁极强度有关。若磁化均匀，则Hd也均匀，且与M成正比：其中N为退磁因子(demagnetizationfactor)，只与磁体几何形状有关ab

8、cXYZ对于旋转椭球体，三个主轴方向退磁因子之和：旋转椭球的极限情况：退磁场能量:指磁体在它自身的Hd中所具有的能量：Fd是形状各向异性的能量第三节磁性材料的磁化曲线和磁滞回线1.3.1磁化曲线磁化曲线是表示磁场强度H与所感生的B或M之间的关系的曲线（非线性）。O点：H＝0、B＝0、M＝0，磁中性或原始退磁状态OA段：近似线性，起始磁化阶段AB段：较陡峭，表明急剧磁化HHm后，M逐渐趋于一定值MS（饱和磁化强度），而B则仍不断增大(原因?)由B－H（M