5铁磁性物质

课题：铁磁性物质

铁磁材料的磁性能

铁磁材料的磁性能 1、铁磁性物质的磁化当把一根铁棒插入通有电流的线圈时，可以发现铁棒能够吸引铁屑，这是由于铁棒被磁化的缘故。所谓磁化是指使原来没有磁性的物质具有磁性的过程。只有铁磁性物质能够被磁化，非铁磁性物质不能被磁化。铁磁性物质能够被磁化的主要原因是其内部存在大量的磁性小区域，即磁畴。在无外磁场作用时，铁磁物质中磁畴的排列杂乱无章，磁性相互抵消，物质对外界并不显磁性。但是，在外磁场作用下，磁畴将沿着磁场的方向排列，从而产生附加磁场，如图 4.1所示。附加磁场与外磁场叠加在一起，使得总磁场增强。有些铁磁性物质在去掉外磁场后对外仍显磁性，于是它们变成了永久磁铁。（a）（b）图4.1铁磁性物质的磁畴 2、磁化曲线铁磁性物质在外磁场作用下，其内部将产生磁场。表征铁磁性物质内磁感应强度B随外磁场强度H变化的曲线，称为磁化曲线，也称为B-H曲线。如果铁磁性物质从完全无磁的状态进行磁化所得到的磁化曲线称为起始磁化曲线。磁化曲线是非线性的。起始磁化曲线应经过坐标原点，如图4.2所示。

图4.2铁磁性物质的磁化曲线在磁化曲线起始的Oa段，曲线上升缓慢，这是由于铁磁物质内部磁畴的惯性造成的，这个阶段称为起始磁化阶段。随着H的增大，B也增大，磁化曲线中ab段的变化接近于直线，这是由于大量的磁畴在外磁场作用下沿着磁场的方向排列，附加磁场增强。然后，在bc段，随着H的增大，B也增大，但增大的速度变慢，这是由于铁磁性物质内部只剩下了少数的磁畴。最后，在cd段，由于铁磁性物质几乎全部被磁化，继续增大H，B几乎没有变化，即B达到了饱和值。不同的铁磁性物质具有不同的磁化曲线。 3、磁滞回线上面介绍的磁化曲线只反映了铁磁性物质在外磁场由零逐渐增强时的磁化过程。但是，在实际使用中，许多铁磁性材料往往工作在大小和方向交替变化的磁场中，这时由于铁磁性物质具有滞后效应和粘滞性，使得B的值不仅与相应的H有关，还与物质之前的磁化状态有关。实验表明，如果B达到饱和值后，逐渐减小H，这时B并不是沿着图4.2中的磁化曲线减小，而是沿着另一条曲线下降，如图4.3所示的de段。当H减小至零时，B的值不是零，而是Br，Br称为剩磁。图4.3磁滞回线为了消除剩磁，必须施加反向的磁场。当反向磁场由零增大到Hc时，B的值为零。Hc 称为矫顽力，它反映了铁磁性物质保持剩磁的能力。继续增大反向磁场，B的值将从零变为负值，即B的方向发生改变，铁磁性物质被反向磁化。反向磁化使B达到饱和值后，减小反向磁场，磁化曲线将沿gk段变化，在k点处H为零。继续增大正向磁场，磁化曲线将沿khd变化。从磁化的整个过程可以看出，B的变化总是落后于H的变化，这种现象称为磁滞现象。磁化过程所形成的闭合的、对称于原点的曲线defgkhd，称为磁滞回线。

5.4 铁磁性物质的磁化

5．4 铁磁性物质的磁化一、选择题： 1、由铁磁性物质的磁化曲线可知，铁磁性物质的磁导率最大出现在磁化曲线的( ) A．起始段 B．直线段 C．饱和段 D．接近饱和段 2、如图1所示( ) A．(1)材料导磁性能强 B．(2)材料导磁性能强 C．两种材料的导磁性能一样 D．不能确定 3、如图2所示，退磁曲线为图中的（） A．ab B．bc C．cd D: de 图1 图2 4、半导体收音机的铁氧体磁棒是 ( ) A．硬磁性材料 B．软磁性材料 C．矩磁性材料 D．非铁磁性材料 5、下列说法正确的是（） A．电磁铁的铁芯是由软磁材料制成的 B．铁磁材料磁化曲线饱和点的磁导率最大； C．铁磁材料的磁滞回线越宽，说明它在反复磁化过程中的磁滞损耗和涡流损耗大； D．通入线圈中的电流越大，产生的磁场越强 6、电磁铁的铁心在交变电流作用下反复磁化，其内部的磁畴反复翻转，这种由翻转所产生的损耗叫( ) A.铜损 B．涡流损耗 C．磁滞损耗 D．漏磁损耗 7、录音磁头所用铁心材料和录音磁带所用磁性材料分别是( ) A．硬磁材料，软磁材料 B．硬磁材料，矩磁材料 C．软磁材料，矩磁材料 D．软磁材料，硬磁材料 8、适用制造永久磁铁的材料是( ) A．软磁性材料 B．硬磁性材料 C．矩磁性材料 D．顺磁性材料 9、正常工作时，电动机、变压器的铁芯一般工作在磁化曲线的 ( ) A．起始段 B．直线段 C．过渡段 D．饱和段 10、为减小剩磁，电磁线圈的铁心应采用( )。 A．硬磁性材料 B．非磁性材料 C．软磁性材料 D．矩磁性材料 11、铁磁性物质的磁滞损耗与磁滞回线面积的关系是( ) A．磁滞回线包围的面积越大，磁滞损耗也越大 B．磁滞回线包围的面积越小，磁滞损耗越大 C．磁滞回线包围的面积大小与磁滞损耗无关 D．以上答案均不正确 12、如果线圈的匝数和流过它的电流不变，只改变线圈中的媒介质，则线圈内 ( ) A．H不变，B变化 B．H变化，B不变

磁性材料期末复习

一、名词解释磁矩：反映磁偶极子的磁性大小及方向的物理量，定义为磁偶极子等效的平面回路的电流和回路面积的乘积μ=i.s 磁化强度:定义为单位体积磁偶极子具有的磁矩矢量和，是描述宏观磁体磁性强弱的物理量磁场强度：单位正电荷在磁场中受到的力，用H表示磁极化强度：单位体积磁偶极矩的矢量和磁感应强度:用来描述磁场强弱和方向的物理量，大小等于垂直于磁场方向长度为1m，电流为1A的导线所受力的大小；可逆磁化：畴壁位移磁化过程中磁位能的降低和铁磁体能的增加相等不可逆磁化：每个磁化状态都处于亚稳态且磁化状态不随时间改变涡流损耗：导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，导体的感生的电流导致的能量损耗磁滞损耗：铁磁材料在磁化过程中由磁滞现象引起的能量损耗交换作用：铁磁性物质中近邻原子之间通过电子间的静电交换作用实现的作用方式超交换作用：反磁性物质中的磁性离子以隔在中间的非磁性离子为媒介实现的交换作用磁化曲线：表征磁感应强度B，磁化强度M与磁场强度H之间的非线性关系的曲线磁滞回线：在外加磁场H从正的最大到负的最大，再回到正的最大这个过程中，M-H或B-H形成了一条闭合曲线，称为磁滞回线磁化率：置于外磁场中的磁体，其磁化率为磁化强度M与外磁场强度H的比值，是表征磁体磁性强弱的一个参量磁导率：磁导率是表征磁体的磁性，导磁率及磁化难易程度的磁学量，是磁感应强度B与外磁场强度H 的比值起始磁导率：磁中性化的磁性材料，当磁场强度趋近于零时磁导率的极限值最大磁导率：对应基本磁化曲线上各点磁导率的最大值退磁场：当一个有限大小的样品被外磁场磁化时，在他两端的自由磁极所产生的一个与磁化强度方向相反的磁场称为退磁场退磁场Hd的强度与磁体的强度及形状有关，Hd=-NM 退磁因子：仅与材料形状有关的影响材料退磁场强度的参数铁磁性：是指物质中相邻原子或离子的磁矩由于它们的相互作用而在某些区域致按同一方向排列，当所施加的磁场强度增大时，这些区域的合磁矩定向排列程度会随之增加到某一极限值的现象。反铁磁性：在原子自旋（磁矩）受交换作用而呈现有序排列的磁性材料中，如果相邻原子自旋间是受负的交换作用，自旋为反平行排列，则磁矩虽处于有序状态（称为序磁性），但总的净磁矩在不受外场作用时仍为零。这种磁有序状态称为反铁磁性。磁谱：指铁磁体在交变磁场中的复数磁导率的实部μ’和虚部μ“随频率变化的关系曲线自发磁化：磁有序物质在无外加磁场的情况下，由于近邻原子间电子的交换作用或其他相互作用，使物质中各原子的磁矩在一定空间围呈现有序排列而达到的磁化，称为自发磁化磁各向异性：单晶体的磁化曲线形状与单晶体的晶轴方向有关，即磁性随晶轴方向呈现各向异性磁畴:为降低表面退磁场能，改变自发磁化的分布状态而在铁磁体产生许多自发磁化区域，这样的每一个磁化区域称为磁畴单畴：具有强磁化强度的颗粒其自发磁化强度能随着体积增大而迅速增大。而在某些非常小的颗粒中，

铁磁性材料

铁磁性材料铁磁性物质属强磁性材料，它在电工设备和科学研究中的应用非常广泛，按它们的化学成分和性能的不同，可以分为金属磁性材料和非金属磁性材料（铁氧体）两大族。 1 金属磁性材料金属磁性材料是指由金属合金或化合物制成的磁性材料，绝大部分是以铁、镍或钴为基础，再加入其他元素经过高温熔炼、机械加工热处理而制成，这种磁性材料在高温、低频、大功率等条件下，有广泛的应用，但在高频范围，它的应用则受到限制。金属磁性材料还可分为硬磁、软磁和压磁材料等，实验表明，不同铁磁性物质的磁滞回线形状有很大差异，图示给出了三种不同铁磁材料的磁滞回线，其中，软磁性材料的面积最小；硬磁材料的矫顽力较大，剩磁也较大；而铁氧体材料的磁滞回线则近似于矩形，故亦称矩磁材料。软磁材料的特点是相对磁导率r 和饱和磁感强度max B 一般都比较大，但矫顽力c H 比硬磁质小得多，磁滞回线所包围的面积很小，磁滞特性不显著如图(a)，软磁材料在磁场中很容易被磁化，而由于它的矫顽力很小，所以也容易去磁，因此，软磁材料是很适宜于制造电磁铁、变压器、交流电动机、交流发电机等电器中的铁心的另一个原因。硬磁材料又称永磁材料，它的特点是剩磁r B 和矫顽力c H 都比较大，磁滞回线所包围的面积也就大，磁滞特性非常显著如图(b)，所以把硬磁材料放在外磁场中充磁后，仍能保留较强的磁性，并且这种剩余磁性不易被消除，因此硬磁材料适宜于制造永磁体。在各种电表及其他一些电器设备中，常用永磁铁来获得稳定的磁场。1998年6月3日，由美国“发现者号”航天飞机携带的、美籍华裔物理学家丁肇中教授组织领导的阿尔法磁谱仪上所用的永磁体，就是由中国科学院电工研究所等单位研制的稀土材料钕铁硼永磁体，其磁感强度高达0. 14T ，该永磁体的直径为1. 2m ，高0. 8m ，而阿尔法磁谱仪是用来探测宇宙中反物质和暗物质的，这是人类第一次将大型永磁铁送入宇宙空间，对宇宙中的带电粒子进行直接观测，它极有可能给人类开拓一个全新的科学领域而带来一次新的科学突破。压磁材料具有强的磁致伸缩性能，所谓磁致伸缩是指铁磁性物体的形状和体积在磁场变化时也会发生变化，特别是改变物体在磁场方向上的长度。当交变磁场作用在铁磁性物体上时，它随着磁场的增强，可以伸长，或者缩短，如钴钢是伸长，而镍则缩短，不过长度的变化是十分微小的，约为其原长的1/100000，磁致伸缩在技术上有重要的应用，如作为机电换能器用于钻孔、清洗，也可作为声电换能器用于探测海洋深度、鱼群等。 2 非金属磁性材料——铁氧体铁氧体，又叫铁淦氧，是一族化合物的总称，它由三氧化二铁（Fe 2O 3）和其他二价的金属氧化物（如

中职铁磁性物质的磁化教案教学设计

【课题名称】 5.3 铁磁性物质的磁化【课时安排】 1课时（45分钟）【教学目标】 1．了解磁化现象，能识读磁化曲线、磁滞回线、基本磁化曲线。 2．了解磁滞损耗产生的原因及降低损耗的方法。 3．了解常用铁磁材料。【教学重点】重点：铁磁性物质的特性及其在工程技术中的应用【教学难点】难点：磁化曲线、磁滞回线、基本磁化曲线概念的理解【关键点】了解铁磁性物质的特点【教学方法】多媒体展示法、讲授法、谈话法、理论联系实际法【教具资源】多媒体课件、铁磁性材料【教学过程】一、导入新课教师可利用多媒体演示或实物演示软铁棒磁化实验，引导学生仔细观察实验现象，并解释现象原因。进而引出本课的学习内容——铁磁性物质的磁化。二、讲授新课教学环节1：认识磁化现象，识读磁化曲线、磁滞回线、基本磁化曲线教师活动1：教师可利用多媒体展示软铁棒磁化实验，讲解铁磁性物质具有被磁化的特性。学生活动1：学生在教师的引导与讲解下，结合课本学习、理解磁化现象。教师活动2：教师可利用多媒体展示磁化曲线、磁滞回线和基本磁化曲线，讲解各种曲线的含义，引导学生正确理解、识读。

学生活动2：学生在教师的引导与讲解下，结合课本学习、理解各种曲线的含义，并学会正确识读知识点： 1．磁化：本来不具磁性的物质，由于受到磁场的作用而具有了磁性的现象叫该物质被磁化。只有铁磁性物质才能被磁化，而非铁磁性物质是不能被磁化的。只有铁磁性物质才能被磁化。 2．磁化曲线：磁性物质的B随H而变化的曲线叫做磁化曲线，又叫做B－H 曲线。 3．磁滞回线：从铁磁性物质整个磁化过程看，B的变化总是落后于H的变化，这种现象叫做磁滞现象。经过多次循环，可以得到一个封闭的对称于原点的闭合曲线，叫做磁滞回线。 4．基本磁化曲线：在反复交变磁场中，可相应得到一系列大小不一的磁滞回线，连接各点对称的磁滞回线的顶点，得到的一条曲线叫做基本磁化曲线教学环节2：磁滞损耗产生的原因及降低损耗的方法教师活动：教师可利用多媒体展示磁滞回线，引导学生明白磁滞损耗产生的原因及降低损耗的方法。学生活动：学生可根据展示的曲线，并在教师的引导下，了解磁滞损耗产生的原因及降低损耗的方法。知识点：磁滞损耗：铁磁性物质的反复交变磁化，会损耗一定的能量，这是由于在交变磁化时，磁畴要来回翻转，在这个过程中，产生了能量损耗，这种损耗叫做磁滞损耗。提示：磁滞损耗在交流电机一类设备中是不希望的。软磁材料的磁滞回线狭窄，其磁滞损耗相对较小。硅钢片因此而广泛应用于电机、变压器、继电器等设备中。教学环节3：常用铁磁性材料教师活动：教师可利用多媒体展示三类铁磁材料的磁滞回线，引导学生明白铁磁性材料的分类，以及不同铁磁性材料的特性。学生活动：学生可根据展示的各种磁滞回线，并在教师的引导下，了解铁磁

磁性材料基本知识

磁性材料基本知识磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料.由于铁磁性颗粒很小(高频下使用的为0.5~5 微米),又被非磁性电绝缘膜物质隔开,因此,一方面可以隔绝涡流,材料适用于较高频率;另一方面由于颗粒之间的间隙效应,导致材料具有低导磁率及恒导磁特性;又由于颗粒尺寸小,基本上不发生集肤现象,磁导率随频率的变化也就较为稳定.主要用于高频电感.磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺等. 常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种. 磁芯的有效磁导率μe及电感的计算公式为: μe = DL/4N2S × 109 其中:D 为磁芯平均直径(cm),L为电感量(享),N 为绕线匝数,S为磁芯有效截面积(cm2). 常用铁粉芯是由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成.在粉芯中价格最低.饱和磁感应强度值在1.4T左右;磁导率范围从22~100;初始磁导率μi随频率的变化稳定性好;直流电流叠加性能好;但高频下损耗高. 铁粉芯是磁性材料四氧化三铁的通俗说法,主要应用于电器回路中解决电磁兼容性(EMC)问题.实际应用时,根据不同波段下对滤波要求不同会添加各种不同的其他物质(一般为企业机密). 电磁兼容是指电器回路中由于各种不同原因产生的杂波,这些杂波不仅对电器回路的正常运转有妨害,而且其辐射对人体有一定害处.所以各国(尤其是欧盟)对此有各种规定,即电磁兼容性(EMC). 电线上面的杂波主要通过磁环来解决其电磁兼容性问题.当一定波段的杂波通过磁环时,磁环的电磁特性导致这一波段的电流被转化为磁力以及部分热量从而被消耗掉.来达到降低杂波的目的. 磁环的材料目前比较多的是铁粉芯(价格低廉,应用广泛),高级的还有稀土材料等. 实验表明,任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化,只是磁化的程度不同．根据物质在外磁场中表现出的特性,物质可粗略地分为三类:顺磁性物质,抗磁性物质,铁磁性物质．根据分子电流假说,物质在磁场中应该表现出大体相似的特性,但在此告诉我们物质在外磁场中的特性差别很大．这反映了分子电流假说的局限性．实际上,各种物质的微观结构是有差异的,这种物质结构的差异性是物质磁性差异的原因．我们把顺磁性物质和抗磁性物质称为弱磁性物质部铁磁性物质称为强磁性物质．通常所说的磁性材料是指强磁性物质．磁性材料按磁化后去磁的难易可分为软磁性材料和硬磁性材料．磁化后容易去掉磁性的物质叫软磁性材料,不容易去碰的物质叫硬磁性材料．一般来讲软磁性材料剩磁较小．硬磁性材料剩磁较大．磁性材料按化学成份分,常见的有两大类:金属磁性材料和铁氧体．铁氧体是以氧化铁为主要成分的磁性氧化物．软磁性材料的剩磁弱,而且容易去磁．适用于需要反复磁化的场合．可以用来制造半导体收音机的天线磁棒、录音机的磁头、电子计算机中的记忆元件,以及变压器、交流发电机、电磁铁和各种高频元件的铁芯等．常见的金属软磁性材料有软铁、硅钢、镍铁合金等,常见的软磁铁氧体有锰锌铁氧体、镍锌铁氧体等．硬磁性材料的剩磁强,而且不易退磁,适合制成永磁铁,应用在磁电式仪表、扬声器、话筒、永磁电机等电器设备中．常见的金属硬磁性材料有碳钢、钨钢、铝镍钴合金等,常见的硬磁铁氧体为钡铁氧体和锯铁氧体．Saturation (CoEv) 饱和当磁化力(H)增加时,如果磁性材料中的磁通密度(B)没有相应地随之增加,这时称作饱和.饱和与磁芯的磁性有关.每种材料都只能储存一定数量的磁通密度.超出这个磁通密度,磁芯的导磁率将急遽下降,结果导致电感量下降.