目錄:
(一)、什么是磁矩和磁強化度
(二)、磁場強度和磁感應強度
(三)磁化曲線和磁滯回線
(四)磁化率和磁導率
(五)什么是矯頑力
(六)內稟矯頑力和磁感矯頑力有什么區別聯系
(七)退磁場是怎樣產生的 ,能克服嗎,對於實測的材料此話特性曲線如何進行退磁校正?
(八)物質磁性可以分為幾類 有什么特點
(九)磁性材料可以分為幾類,有什么特點
(一)、什么是磁矩和磁強化度
1. 描述載流線圈或微觀粒子磁性的物理量,平面載流線圈所受合力為零而所受力矩不為零,該力矩使線圈的磁矩m轉向與外磁場B的方向相同的方向;在均勻徑向分布外磁場中,平面載流線圈受力矩偏轉。許多電機和電學儀表的工作原理即基於此。
磁矩是磁鐵的一種物理性質。處於外磁場的磁鐵,會感受到力矩,促使其磁矩沿外磁場的磁場線方向排列。磁矩可以用矢量表示。磁鐵的磁矩方向是從磁鐵的指南極指向指北極,磁矩的大小取決於磁鐵的磁性與量值。不只是磁鐵具有磁矩,載流回路、電子、分子或行星等等,都具有磁矩
2.磁化強度是描述宏觀磁體磁性強弱程度的物理量
(二)、磁場強度和磁感應強度
1.人們一般將磁極受到作用力的空間稱為磁場,導體中的電流或永磁體都會產生磁場。空間中的磁場可以用H或B兩個參量來描述。H稱為磁場強度,B稱為磁感應強度,也稱磁通密度
(三)磁化曲線和磁滯回線
磁化曲線是表示磁感應強度B、強度M與磁場強度H之間非線性關系。
磁化曲線可以通過實驗實驗測量的方法畫出,在環形磁性材料樣品上纏繞上初級線圈N1和次級線圈N2 ,N1的兩端接上直流電源,N2的兩端接上電子磁通計。隨着初級線圈上的電流不斷增大,電子磁通計便會檢出相應的磁通大小,從而得到樣品的B-H的關系曲線
磁滯回線,當材料磁化到飽和以后,逐漸減小外磁場,材料中對應的M或B值也隨之減小,但是並不是沿着初始磁化曲線返回。並且當外部磁場減小到零時,材料仍保留一定大小的磁化強度,或磁感應強度,稱為剩余磁化強度或剩余磁感應強度,用Mr 或Br表示,簡稱剩磁。在反方向增加磁場M或B繼續減小時當反方向磁場達到一定數值時,滿足M=0 B=0那么該磁場強度就稱為矯頑力。書中的第11 12 頁磁滯回線在第二象限的部分稱為退磁曲線。由於退磁場的作用,在無外場作用下,永磁材料將第二象限上,因此退磁曲線是考察永磁材料性能的重要依據
磁化曲線和磁滯回線是磁性材料的重要特征。磁化曲線和磁滯回線反應了磁性材料的許多磁學特征,包括磁導率μ (min)、飽和磁化強度Ms剩磁Mr(Br)、矯頑力Hc 最大磁能積(BH)max
(四)磁化率和磁導率
磁導率:,英文名稱:magnetic permeability,表征磁介質磁性的物理量。表示在空間或在磁芯空間中的線圈流過電流后,產生磁通的阻力或是其在磁場中導通磁力線的能力。其公式μ=B/H 、其中H=磁場強度、B=磁感應強度,常用符號μ表示,μ為介質的磁導率
磁導率的測量是間接測量,測出磁心上繞組線圈的電感量,再用公式計算出磁芯材料的磁導率。所以,磁導率的測試儀器就是電感測試儀
磁化率:任何材料在磁場的作用下將被磁化,並顯示一定特征的磁性。這種磁性不僅僅由磁化強度或磁感應強度的大小來表征,而且應由磁化強度隨外磁場的變化特征來反映。為此,定義材料在磁場作用下,磁化強度M與磁場強度H的比值為磁化率
(五)什么是矯頑力
矯頑力(coercive force)是指磁性材料在飽和磁化后,當外磁場退回到零時其磁感應強度B並不退到零,只有在原磁化場相反方向加上一定大小的磁場才能使磁感應強度退回到零,該磁場稱為矯頑磁場,又稱矯頑力
使已磁化的鐵磁質失去磁性而必須加的與原磁化方向相反的外磁場強度。不僅與鐵磁質的性質有關,還依賴於鐵磁質原先的磁化強度。在制造變壓器的鐵芯或電磁鐵時,需要選擇矯頑力小的材料(如軟鐵、硅鋼等),以使電流切斷后盡快消失磁性。在制造永磁體時,需要選擇矯頑力大的材料(如鋁鎳鈷等),以求盡可能保存磁性,不使其消失
(六)內稟矯頑力和磁感矯頑力有什么區別聯系
矯頑力單位是奧斯特(Oe)或安/米(A/m) 1A/m=79.6Oe.分為磁感矯頑力(Hcb)和內稟矯頑力(Hcj).磁體在反向充磁時,使磁感應強度降為零所需反向磁場強度的值稱之為磁感矯頑力.但此時磁體的磁化強度並不為零,只是所加的反向磁場與磁體的磁化強度作用相互抵消.(對外磁感應強度表現為零)此時若撤消外磁場,磁體仍具有一定的磁性能.使磁體的磁化強度降為零所需施加的反向磁場強度,我們稱之為內稟矯頑力.內稟矯頑力是衡量磁體抗退磁能力的一個物理量,是表示材料中的磁化強度M退到零的矯頑力.在磁體使用中,磁體矯頑力越高,溫度穩定性越好
區別,使磁體的剩余磁化強度Mr將為零所需施加的反向磁場強度,稱為稟矯頑力。磁體在反向充磁時,使磁感應強度將為零所需方向磁場強度的值稱為磁感矯頑力
(七)退磁場是怎樣產生的,能克服嗎,對於實測的材料此話特性曲線如何進行退磁校正?
材料的磁化狀態,不僅依賴於它的磁化率,也依賴於樣品的形狀.當一個有限大小的樣品被外磁場磁化時,在它兩端出現的自由磁極將產生一個與磁化強度方向相反的磁場,該磁場被稱為退磁場.退磁場Hd的強度與磁體的形狀及磁化強度有關,存在關系:
當樣品被外加磁場磁化時,其兩端的自由磁極將產生一個與磁化強度方向相反的磁場,既推磁場,退磁場僅與材料的形狀及大小有關,但尺寸限制使得退磁場無法避免,由於受到退磁場的影響有磁場Heff比外加磁場Hex要小,既Heff=Hex-MN
(八)物質磁性可以分為幾類 有什么特點
能對磁場作出某種方式反應的材料稱為磁性材料。按照物質在外磁場中表現出來磁性的強弱,可將其分為抗磁性物質、順磁性物質、鐵磁性物質、反鐵磁性物質和亞鐵磁性物質。大多數材料是抗磁性或順磁性的
抗磁性:在外磁場作用下,原子系統活得於外磁場方向相反向磁矩現象
順磁性:某些物質在書外磁場作用后,感生出與外磁場同向的磁化強度,其磁化率大於零但數值很小,這種磁性稱為順磁性
鐵磁性:是指物質中相鄰原子或離子的磁矩由於他們的相互作用而在某些區域致按同一方向排列,當所施加的磁場強度增大時,這些區域的合磁矩定向排列程度會隨
之增加到某一極限的現象
反鐵磁性:在原子自旋(磁矩)受交換作用而呈現有序排列的磁性材料中,如果相鄰原子自旋間是受負的交換作用,自旋為反平行排列,則磁矩雖處於有序狀態
(稱為序磁性),但總的凈磁矩不在受外場地作用時仍為零。這鍾磁有序狀態稱為反鐵磁性
亞鐵磁性:亞鐵磁性宏觀與鐵磁性基本相同,只是磁化率相比更低,只有1-1000數量級
(九)磁性材料可以分為幾類,有什么特點
從實用觀點出發,磁性材料可以分成以下幾種:軟磁材料 永磁材料 信磁材料 特磁材料
軟磁材料,矯頑力很低,因而既容易受外加磁場磁化,又容易退磁的材料稱為軟磁材料。軟磁材料主要用於制造發電機和電動機的定子和轉子:變壓器電感機、電抗器、繼電器、和鎮流器的鐵芯,計算機磁芯:磁記錄的磁頭與磁介質,磁屏蔽 電磁鐵的鐵芯,極頭與極靴,磁路與導磁體等。他們是電氣工程、無線電、通訊、計算機 家用電器,和高新技術領域的重要材料(軟磁材料制造的設備與器件大多數是在交變磁場條件下工作,要求其體積小,重量輕、功率大、靈敏度高,發熱量小,穩定性好 壽命長)
軟磁材料:矯頑力很低且容易受外加磁場磁化又容易退磁的磁性材料
特點:(1)高的初始磁導率μ i 和最大磁導率μ max
(2)低的矯頑力Hc
(3)高飽和磁化強度Ms和低的剩余磁感應強度Br
(4)低鐵損,高電阻率以及低磁致伸縮系數
硬磁材料:外加磁場后除去外磁場仍保留較強磁性的一類磁性材料
(1)高的剩余磁化強度Br
(2)高矯頑力Hc
(3)具有較高的最大磁能積(BH)max
(4)良好的穩定性
永磁材料 永磁材料又稱硬磁材料,這類材料經過外加磁場化再去掉外磁場以后能長時間保留較高的剩余磁性,並能經受不太強的外加磁場和其他環境因素的干擾。因此這類材料能長期保留其剩磁,故稱永磁材料;而應為較高的矯頑力,能經受外加不太強的磁場干擾,又稱硬磁材料
永磁材料的應用主要利用永磁體在氣隙產生足夠的磁場,利用磁極與磁極的相互作用磁場對帶電物體或離子或載電流導體的相互作用來做工,而實現能量信息的轉換,(永磁材料已經在通訊,自動化,音像、計算機、電機 儀器儀表、石油化工、磁分離、磁生物,磁醫療。與健身器材,玩具等領域得到廣泛的應用)
信磁材料:在信息技術中獲得磁性材料的統稱信息磁性材料,簡稱信磁材料。具有將磁性材料轉化為其他信號的能量
目前電子計算機/微波通訊和光通訊等高新技術中研究和應用的信磁材料(主要有磁記錄材料、磁存儲材料和磁光效應材料)
磁紀錄材料是磁記錄技術所用的磁性材料,包括磁記錄介質材料和磁記錄頭材料(簡稱磁頭材料) 在磁記錄(稱為寫入)過程中,首先將聲音、圖像、數字等信息轉變為電信號再通過記錄磁頭轉化為磁信號,記錄磁頭便將磁信號保存(記錄)在磁記錄介質材料中在需要取出記錄在磁記錄介質材料中的信息時,只要經過同磁記錄(寫入)過程相反的過程(稱為讀出過程)即將磁記錄介質材料中的磁信號通過讀出磁頭,將磁信號轉變為電信號再將電信號轉變為聲音(類似於電話)圖像(類似於)電視或數字(類似計算機)
磁存儲材料是電子計算機儲存器所用的磁性材料。較早應用的是磁滯回線接近矩形的距磁材料 利用兩個剩磁+Br和-Br表示計算機中的1 和0再利用兩個電流重合寫入和突出二進制的1 和0
磁微波材料是微波電子學技術中常用的材料。雷達、衛星通訊電子戰和射天文學等都是微波電子學技術的重要應用(在這些應用中一般應用三大類磁性材料第一類是旋磁材料,應用於各種正反傳播方向的特性不同的非互易微波器件,如正反傳播方向阻抗很不相同的旋磁材料隔離和旋磁環形器等,所有的旋磁材料主要是高旋磁性高電阻率的旋磁鐵氧體材料。如石榴石型釔鐵氧體)
特磁材料,除了以上幾種磁性材料外,還有多種具有各種特殊磁性功能和各種特別應用的磁性功能材料,統稱為特種功能磁性材料,簡稱特磁材料,
研究的特磁材料主要有,磁致伸縮材料,磁電阻材料,磁性液體,磁致冷材料和復合性材料等