磁性材料基本特性的研究
磁性材料的基本特性
一.磁性材料的基本特性1.磁性材料的磁化曲线磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。
磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。
即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。
材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。
2.软磁材料的常用磁性能参数•饱和磁感应强度Bs: 其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列；•剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs；•矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）；•磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关；•初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp；•居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度；•损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r；•在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散（亳瓦特）/表面积（平方厘米）3.软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换•设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料；•合理确定磁芯的几何形状及尺寸；•根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。
材料:B H,m 磁芯(S,l):f～F 器件(N):U～I,LI ～H: H = IN/l 磁势F =ò Hdl=Hl Nf = ò UdtL～m:L＝AL N2 =4N2m SK /D′10-9 U ～B:U = Ndf/dt = kfNBS ′10-6二、常用软磁磁芯的特点及应用(一).粉芯类1.磁粉芯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。
磁性材料的研究与应用
磁性材料的研究与应用磁性材料是一类能够产生磁场并且受到磁场作用的物质，广泛应用于科学研究、电子工程、医学、能源等领域。
本文将从磁性材料的基本概念、研究方法和应用领域等方面进行论述。
一、磁性材料的基本概念磁性材料是指在外加磁场下显现出磁性的物质。
据其不同磁性特点，磁性材料大致可分为铁磁材料、亚铁磁材料和顺磁材料三类。
铁磁材料具有强烈的磁性，能够持续保持自发磁化；亚铁磁材料在外加磁场下产生磁化，但在去除磁场后磁化会消失；顺磁材料只在外加磁场下磁化，去除磁场后不具磁性。
二、磁性材料的研究方法1. 磁性测试磁性材料的研究需要通过磁性测试来确定其磁场特性。
常用的磁性测试方法主要有霍尔效应法、磁滞回线法和超导量子干涉磁强计等。
这些方法可以测量材料的磁感应强度、磁场强度和磁化曲线等参数。
2. 微结构分析微结构分析是研究磁性材料的重要手段之一。
通过透射电镜、扫描电镜等显微镜观察材料的晶体结构、晶界和纳米级尺寸特征，可以揭示材料内部的磁性行为和性能表现。
3. 磁性理论模拟磁性材料的行为可以通过磁性理论模拟来解释和预测。
常用的理论模拟方法有量子力学、分子动力学和蒙特卡洛模拟等。
这些模拟方法能够模拟材料的磁结构、磁化强度和磁化动力学等。
三、磁性材料的应用领域1. 计算机科学与信息技术磁性材料在计算机科学和信息技术中的应用主要体现在磁存储领域。
硬盘、磁带等磁存储介质都采用了铁磁材料，利用其可持续的自发磁化特性实现信息的读写。
2. 电子工程磁性材料在电子工程中有着广泛的应用。
例如，磁性材料可用于电感元件、变压器、电能计量等领域，利用其良好的磁导率和磁饱和特性。
3. 医学磁性材料在医学领域有着重要的应用。
例如，磁共振成像（MRI）技术中需要用到磁性材料来产生强大的磁场，用于观察人体内部的结构和器官。
4. 能源磁性材料在能源领域的应用也越来越广泛。
磁性材料可以应用于发电装置、电动汽车、磁能回收等领域，利用其磁矩定向和磁致伸缩特性实现能量转换和存储。
中班儿童科学教案：探究磁性材料的特性
中班儿童科学教案：探究磁性材料的特性探究磁性材料的特性一、教材分析本教案通过磁性材料的实验，旨在让中班儿童对磁性材料的特性有一个初步认识，激发儿童对科学探究的兴趣和好奇心，同时培养儿童的观察力、思维力等。
根据中班儿童的特点，我们应采用生动形象的方式进行讲解，积极引导儿童思考和互动。
二、教学目标1.了解磁性材料的特性。
2.培养儿童观察力和思维力。
3.激发儿童对科学探究的兴趣。
三、教学过程（一）导入环节教师用生动形象的图片或实物引入，引导儿童探究磁性材料的特性：“大家看看这是什么？”（出示磁铁）。
“有没有人见过这个东西？”“这是磁铁，普通的铁是没有吸力的，而磁铁却可以吸住它，是不是很神奇呢？”随后，教师可以引导儿童自己去尝试，让他们过程中有所发现，同时也有趣味性和探究性。
（二）实验环节1.实验一：不同材料的吸附实验教师将磁铁放在桌子上，供儿童自由选择各种不同的材料，如铜、铁、木块、纸张、铝箔等，让他们一个一个来试着去吸住磁铁，看看能否吸上去。
并引导儿童思考：为什么铜、铁块等可以吸跑磁铁？而木块、纸张、铝箔等则不行？2.实验二：查找隐藏材料将一些材料放在盒子里，如纸张、石头、木棍、铁、铝箔、硬币等，其中有一个隐藏了一个磁铁。
教师让儿童动手摸索，找出隐藏的磁铁，了解磁铁的特殊性。
3.实验三：磁铁与磁铁之间总是相互吸引教师让儿童拿两个磁铁在空中自由移动，让他们观察磁铁之间的相对位置和磁极的特殊特性。
同时，让儿童感知磁力的强度与磁极朝向的重要性。
（三）总结环节教师引导儿童思考：从今天的实验中，我们了解了什么？（指出磁铁特性、不同材料的吸附实验、隐藏磁铁的查找、磁铁与磁铁之间总是相互吸引）为什么会这样？（讲解原理）我们为什么要学习这个呢？如何运用这些知识呢？四、教学反思通过这节磁性材料实验，中班儿童不仅掌握了磁性材料的特性，而且积极参与实验，感受到了科学探究的乐趣，培养了儿童的观察力、思维力和动手能力。
而且，通过探究实验，儿童逐渐认识到探索知识、理解世界的重要性，进一步激发了他们学习科学的兴趣和好奇心。
磁性材料基本特性测量二
（3）记录下示波器x、y轴的单位量，测出饱 和点、剩磁点、去磁点应测的各物理量。
（饱4）和求磁出感剩应余强磁度感BS应和强磁度场B强r，度为H矫S。顽HC，
实验数据
f
R2
R1 UBS UHS UBr UHC U-BS U-HS U-Br U-HC
(kH) (kΩ) (Ω) (V) (mv) (V) (m v) (V)度和磁感应 强度，而是通过测量相关的电压，再经过 关系式计算相应的磁场强度和磁感应强度。
思考题
1.如何正确调试磁滞回线?关键步骤是哪些? 2.通过实验,磁化过程中磁性材料的磁感应强
HS时，B值几乎不再增加，
磁化趋于饱和．如使得H
A'
减少，B将不再沿着原路返
回，而是沿另一条曲线
AC'A'下降，当H从-HS增
加时，B将沿着A'CA曲线
到达A形成一闭合曲线．
C
0
Hc
Hs
H
-Br -Bs
其中当H = 0时，|B| = Br，B r称为剩 余磁感应强度。要使得Br为零，就必
须加一反向磁场，当反向磁场强度增 加到H = -HC时，磁感应强度B为零， 达到退磁，HC称为矫顽力。各种铁磁 材料有不同的磁滞回线，主要区别在
度B是否随外部磁场H增大而增大?为什么?
于矫顽力的大小，矫顽力大的称为硬 磁材料，矫顽力小的称为软磁材料。
实验原理
1.实验电路图
2.二个重要关系式
▪ X端电压输出：
UX
UR1
R1i1
R1L H N1
▪
Y端电压输出
Uy UC
N2S R2C
磁性材料的基本特性
一.磁性材料的基本特性1.磁性材料的磁化曲线磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。
磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。
即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。
材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。
2.软磁材料的常用磁性能参数∙饱和磁感应强度Bs: 其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列；∙剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs；∙矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）；∙磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关；∙初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp；∙居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度；∙损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r；∙在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散（亳瓦特）/表面积（平方厘米）3.软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换∙设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料；∙合理确定磁芯的几何形状及尺寸；∙根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。
材料:B H,m 磁芯(S,l):f～F 器件(N):U～I,LI ～H: H = IN/l 磁势F =ò Hdl=Hl Nf = ò UdtL～m:L＝AL N2 =4N2m SK /D′10-9 U ～B:U = Ndf/dt = kfNBS ′10-6二、常用软磁磁芯的特点及应用(一).粉芯类1.磁粉芯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。
磁性材料在生物医学领域中的应用研究
磁性材料在生物医学领域中的应用研究近年来，磁性材料在生物医学领域中的应用引起了越来越多的关注。
磁性材料具有独特的物理和化学性质，在生物医学领域中有广泛的应用。
本文将探讨磁性材料在生物医学领域中的应用研究，从基础研究到临床应用，介绍其应用的前景和挑战。
一. 磁性材料的基本特性磁性材料是指具有磁性的材料，包括铁、钴、镍及其合金和氧化物等，以及铁磁性、顺磁性和反磁性等。
其中，铁磁性材料表现出强磁性，能够吸引磁铁，而顺磁性和反磁性材料则不能吸引磁铁。
磁性材料在医学领域中的应用主要来源于其特殊的磁性性质及其可控制的性质，如磁化强度、大小、方向等。
其特点使其具有高灵敏度、高选择性、低侵入性、无辐射、体积小等优点，同时也有一些不足，如磁场强度受到局限、测量精度不够等。
二. 磁性材料在生物医学领域中的应用1.磁性纳米粒子在生物医学成像中的应用磁性纳米粒子具有磁性、生物相容性、生物惯性等性质，可以作为医学成像技术中的对比剂，如MRI、CT等。
此外，磁性纳米粒子还可以有效地作为药物运输器，将药物靶向输送到病变部位，从而提高药物活性和抗肿瘤效果。
2.磁性纳米粒子在生物医学中的治疗应用磁性纳米粒子可以通过磁场控制其运动，从而导向到特定的目标组织。
通过刺激电磁场，可以在特定的位置释放药物、放射性标记物质，从而达到治疗效果。
此外，还可以通过热疗、光疗等方式对病变组织进行恶性病变细胞的破坏。
3.磁性材料在生物医学中的检测和诊断应用磁性材料的磁性常数对物理环境的敏感性十分重要，可以用来检测和诊断疾病。
例如，磁性纳米颗粒可以被修饰成绑定与某些抗体或蛋白质结合，被绑定的抗体或蛋白质可识别以特定抗原或患者的分子，从而用于疾病诊断和监测。
三. 磁性材料在医学领域中的应用前景和挑战磁性材料在生物医学领域中的应用在未来具有广阔的前景。
其中，具有明显优势的磁性纳米粒子，已经在某些医学领域中得到了应用。
但同时，其面临着以下挑战：1.磁性材料的制备和表征技术有待发展。
磁性材料的基本特性
一.磁性材料的基本特性1.磁性材料的磁化曲线磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。
磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。
即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值M s，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsM r曲线变化。
材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。
2.软磁材料的常用磁性能参数∙饱和磁感应强度Bs: 其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列；∙剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs；∙矫顽力Hc:是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）；∙磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关；∙初始磁导率m i、最大磁导率m m、微分磁导率m d、振幅磁导率m a、有效磁导率m e、脉冲磁导率m p；∙居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度.它确定了磁性器件工作的上限温度；∙损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r；∙在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散（亳瓦特）/表面积（平方厘米）3.软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换∙设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料；∙合理确定磁芯的几何形状及尺寸；∙根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。
科学实验教案：探索磁性材料的特性和应用
科学实验教案：探索磁性材料的特性和应用1. 引言1.1 概述本文旨在介绍一个科学实验教案，探索磁性材料的特性和应用。
磁性材料是一类具有吸引铁、镍等金属或其他物质的能力的材料。
对于学生来说，了解磁性材料的基本特性以及掌握相关应用是很重要的。
通过开展多种有趣的科学实验，学生可以亲身体验磁力的产生与变化规律，观察磁性材料对铁粉的吸引现象，并探索电流在磁场中受力情况与生成规律。
1.2 文章结构本文将按以下结构进行组织：首先，在第二部分中将介绍磁性材料的基本特性，包括磁性概念与原理、不同种类磁性材料以及磁场对磁性材料的影响和测量方法。
接下来，在第三部分中将重点讨论磁性材料在科学实验中的应用，包括研究磁力产生与变化规律、观察磁铁吸引铁粉现象解释以及探索电流在磁场中的受力情况与生成规律。
第四部分将提供科学实验设计和教学活动的具体安排，包括实验设备和材料清单、实验步骤和操作指导以及预期结果与讨论指导。
最后，在第五部分中，我们将对实验结果进行总结与分析，并从磁性材料特性及应用角度展开思考，并探讨科学实验教育的重要性和可持续发展性。
1.3 目的本文的目的是通过介绍一个科学实验教案，引发读者对于磁性材料特性及其应用的兴趣，并提供了一套完整的实践方案，帮助教师在教学中更好地引导学生进行有趣且富有启发性的科学实验。
这些实验旨在培养学生的观察力、思考能力和解决问题的能力，同时强调科学知识与现实生活之间的联系。
通过完成这些实验，学生可以深入了解磁性材料并增加他们对科学方法以及科学探索过程的理解。
2. 磁性材料的基本特性:2.1 磁性概念与原理:磁性是物质表现出吸引或排斥其他物质的能力。
磁性源于物质中微观磁偶极子的排列和相互作用。
磁偶极子由带电粒子（如原子和电子）的自旋和轨道运动产生。
磁性可分为三种类型：顺磁性、铁磁性和抗磁性。
顺磁性物质受外部磁场影响时产生弱的吸引力，而铁磁性物质则在外部磁场中形成强大的吸引力，抗磁性物质则被外部磁场所排斥。
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3.二个重要关系式
X端电压输出：
U X U R1
Y端电压输出
R1 L R1i1 H N1
N2 S U y UC B R2C
4.实验原理图
实验原理图如下
实验设备参数说明
N1、N2表示线圈的匝数：N1=N2=100 2 S表示样品的截面积 ：S=16. 48mm L表示平均磁路：L=44.08mm
1.如何正确调试磁滞回线?关键步骤是哪些? 2.通过实验,磁化过程中磁性材料的磁感应强度 B是否随外部磁场H增大而增大?为什么?
实验数据
R1 UBS UHS UBr UHC U-BS U-HS U-Br U-HC (kH) (kΩ) (Ω) (V) (mv) (V) (m v) (V) (mv) (V) (mv) f R2
预习题
1.何为剩磁？何为退磁？何为矫顽力？ 2.示波器为什么能反映外部磁场强度H和磁感应 强度B？
思考题
实验原理
1．磁滞性质
铁磁材料除了具有高的磁导率外，另一 重要的特性是磁滞现象．当铁磁材料磁化时， 磁感应强度B不仅与当时的磁场强度H有关， 而且与磁化的历史有关。
B
2.磁化曲线
曲线OA表示铁磁材料从没 有磁性开始磁化，B随H的 增加而增加，称为磁化曲 线．当H值到达某一个值 HS时，B值几乎不再增加， 磁化趋于饱和．如使得H 减少，B将不再沿着原路返 回，而是沿另一条曲线 AC'A'下降，当H从-HS增 加时，B将沿着A'CA曲线 到达A形成一闭合曲线．
C' -Hs -Hc
Bs Br
A
C 0 Hc Hs H
-Br -Bs A'
其中当H = 0时，|B| = Br，B r称为剩 余磁感应强度。要使得Br为零，就必 须加一反向磁场，当反向磁场强度增 加到H = -HC时，磁感应强度B为零， 达到退磁，HC称为矫顽力。各种铁磁 材料有不同的磁滞回线，主要区别在 于矫顽力的大小，矫顽力大的称为硬 磁材料，矫顽力小的称为软磁材料。
实验简介 实验目的
实验原理 实验仪器
实验内容 实验数据 预习题 思考题实Βιβλιοθήκη 简介 磁性材料在外加磁场H
作用下，必有相应的 磁感应强度B，B随磁场强度H 的变化曲线称 为磁化曲线。通过实验理解磁性材料的磁化 特点，加深认识磁性材料的特性。
实验目的
1.利用示波器观察并测量磁化曲线与磁滞回线 2.测出剩磁Br、饱和磁感应强度BH、矫顽力 HC 及达到饱和时磁场强度大小HS。
实验仪器
数字万用表
实验接线板 功率函数信号发生器 双踪示波器 实验配件：磁性材料及线圈、电阻各可变电
阻、电容及若干导线
实验内容
（1）按图6自连电路，在示波器上调节出饱和 的磁化曲线和磁滞回线； （2）按1：1比例在坐标纸上画出饱和的磁化 曲线和磁滞回线； （3）记录下示波器x、y轴的单位量，测出饱和 点、剩磁点、去磁点应测的各物理量。 （4）求出剩余磁感应强度Br，为矫顽HC，饱 和磁感应强度BS和磁场强度HS。