磁学性能只是分享.ppt

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1、磁学性能研究材料磁性的最基本的任务是确定材料的磁化强度M与外磁场强度H和温度T的关系,在一定温度下,定义:M=χHχ称为物质的磁化率,即单位外磁场强度下材料的磁化强度。它的大小反映了物质磁化的难易程度,是材料的一个重要的磁参数。同时,它也是物质磁性分类的主要依据。基本磁化曲线:不同磁介质其磁化曲线不同,曲线上任意一点都对应着材料的某种磁化状态,它与坐标原点连线的斜率即表示材料在该磁场下的磁化率。磁化率三种表示形式:χV表示单位体积的磁化率,χA表示每摩尔的磁化率,χg表示单位质量(每克)的磁化率。根据磁化率符号和大小,可把磁介质分为五类。2.磁化率与物质

2、磁性的分类M铁磁性材料亚铁磁性材料顺磁性材料反铁磁性材料抗磁性材料H02.磁化率与物质磁性的分类1)抗磁体χ为甚小负常数,约在10-6数量级,即M与H方向相反,在磁场中使磁场稍减弱,受微弱斥力,约有一半的简单金属是抗磁体。分为:(1)“经典”抗磁体,χ不随T变化,如铜、银、金、汞、锌等。(2)反常抗磁体,χ随T变化,为前者10~100倍,如铋、镓、锑、锡等。2)顺磁体χ为正常数,约为10-3~10-6数量级,即M与H方向相同,在磁场中使磁场稍增强,受微弱引力,分为:(l)正常顺磁体,χ随T变化,且符合与T反比关系,如铂、钯、奥氏体不锈钢、稀土金属等。(2

3、)χ与T无关的顺磁体,如锂、钠、钾、铷等。3)反铁磁体χ是甚小的正常数,当T高于某个温度时(尼尔温度TN),转换为顺磁体,T-χ曲线?如α-Mn、铬、氧化镍、氧化锰等。4)铁磁体χ为很大的正变数,约在10~106数量级,且不大的H就能产生很大的M,在磁场中被强烈磁化,受强大的吸力,如铁、钴、镍等。其M-H、χ-H曲线?5)亚铁磁体类似铁磁体,但χ值没有铁磁体大,如磁铁矿(Fe3O4)等。3.磁导率磁感应强度(B):通过磁场中某点,垂直于磁场方向单位面积的磁力线数。单位:特斯拉。在真空中:-真空磁导率。磁场中有磁介质时(非真空):磁介质被磁化,使该处的磁场

4、发生变化,则,总磁感应强度:称为附加磁场强度,其值等于磁化强度M。令称为相对磁导率,无纲量。称为介质的磁导率(绝对磁导率),反应磁感应强度随外磁场的变化速率,单位与相同,为亨/米。其大小与磁介质和外加磁场强度有关。1)磁化曲线对原先不存在宏观磁性的材料,施加一由0逐渐增大的磁场,所得到的M-H曲线,即材料磁化强度随外磁场变化的曲线。铁磁性材料的磁化曲线:M、B、μ随H变化曲线。微弱H阶段:B、M随H的增大缓慢增加,M与H近似呈直线关系,磁化可逆。H继续增大:B、M随H急剧增加,μ增加很快并出现极大值,即达到最大磁导率μmax,过程不可逆(去掉H后,仍保持

5、部分磁化)。H再进一步增大:B、M随H增加变缓,磁化进行越来越困难,当H达到Hs时,μ逐渐趋近于μ0,M达到饱和值Ms。Ms称为饱和磁化强度,对应的磁感应强度称为饱和磁感应强度Bs。H>Hs时,M不变,B继续缓慢增大。所有铁磁性材料的磁化曲线都有以上规律,只是各阶段区间、Ms大小及上升的陡度不同。铁磁性材料从完全退磁状态到饱和之前的磁化过程称为技术磁化。起始磁导率μi:H=0时的磁导率。4.铁磁性材料的磁化曲线和磁滞回线4.铁磁性材料的磁化曲线和磁滞回线2)铁磁性材料的磁滞回线:铁磁性材料从饱和磁化状态逐渐降低H时,M不再沿原来的基本磁化曲线降低,而是降

6、低的慢得多,当H降至0时,M≠0,而保留一定的值Mr,Mr称为剩余磁化强度,这种现象称为剩磁现象。要使M降至0,必须施加一反向磁场-Hc,Hc称为磁矫顽力。继续增加反向磁场至-Hs,磁化强度达到-Ms。从-Ms改为正向磁场,随H的增加,M沿另一曲线逐渐增大至Ms。可见,整个过程中M的变化总是落后于H的变化,这种现象称为磁滞效应。由于磁滞效应的存在,磁化一周,得到一关于原点对称的闭合曲线,称为磁滞回线。是铁磁性材料的重要特征之一。磁滞现象表明,铁磁性材料的磁化过程存在着不可逆过程,磁化过程要消耗能量。磁滞回线包围的面积相当于磁化一周所产生的损耗,称为磁滞损

7、耗。3)铁磁性材料的退磁:磁滞回线的起点不是饱和点,而在饱和点以下时,H减小时,Mr和Hc减小,即磁滞回线变得短而窄,若施加的交变磁场幅值H趋于0时,则回线将成为趋于坐标原点的螺线,直至交变磁场的H=0,铁磁体将完全退磁。4)铁磁性参数、软磁材料与硬磁材料铁磁性参数主要包括μ、Mr、Hc、Ms,它们的大小决定了其磁滞回线的形状,主要取决于材料的化学组成与相组成,同时与材料的组织结构有关,即与制备工艺有关。不同铁磁性材料,磁滞回线的形状不同,据此将铁磁性材料分为软磁材料和硬磁(永磁)材料。软磁材料:磁滞回线瘦长,μ高、Ms高、Hc小、Mr低,如变压器铁芯,

8、常用材料如工业纯铁、硅铁、铁镍合金、铁钴合金等。硬磁(永磁)材料:磁滞回线短粗,

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