铁磁性材料的磁化机理
为什么铁可以磁化？
为什么铁可以磁化？
首先，我们需要了解一些基础知识。
铁可以磁化是因为铁是一种铁磁性材料，它由许多微小的磁矩组成。
磁矩是物质内部原子或分子的微小磁场，它们会相互作用并产生整体的磁性。
铁磁性材料的磁矩会在外部磁场的作用下对齐，从而产生磁化现象。
现在让我们来解答为什么铁可以磁化这个问题。
铁可以磁化的原因主要是由于其原子结构和电子排布的特性。
铁的原子结构中，每个铁原子都有自己的磁矩，这些磁矩会相互作用并在没有外部磁场的情况下呈现无规律的排列。
当外部磁场作用于铁材料时，磁矩会受到影响并开始逐渐对齐，最终形成一个整体的磁化状态。
这种对齐是由于铁原子内部的电子排布和自旋运动的特性所决定的。
铁原子的电子排布中，有一部分电子会处于未成对的状态，这些未成对的电子会产生自旋运动并形成磁矩。
当外部磁场作用于铁材料时，这些未成对的电子会受到力的作用并开始对齐，从而导致整个铁材料产生磁化。
综上所述，铁可以磁化的原因是由于其原子结构中存在磁矩，并且
未成对的电子会在外部磁场的作用下对齐，最终形成整体的磁化状态。
这种磁化现象是由铁的特定原子结构和电子排布所决定的。
为什么铁磁性材料能够吸附磁铁解析磁性材料的特性
为什么铁磁性材料能够吸附磁铁解析磁性材料的特性铁磁性材料的能够吸附磁铁是因为其特有的磁性特性。
铁磁性材料是一类可以被磁化的物质，具有吸附磁铁的能力。
本文将解析铁磁性材料的特性以及为何能够吸附磁铁。
一、铁磁性材料的基本特性铁磁性材料是由铁、镍、钴等元素组成的，具有独特的磁性特性。
其特点如下：1. 磁化能力强：铁磁性材料具有很强的磁化能力，可以被外界磁场所磁化。
一旦被磁化，铁磁性材料会生成一个磁化强度较大的磁场。
2. 磁化后能保持磁性：铁磁性材料在外界磁场的作用下，可以将一部分外界磁能转化为内部磁能，并能长时间地保持磁化状态。
3. 磁化方向可逆：铁磁性材料的磁化方向可以根据外界磁场的方向进行反转，即磁化方向可以由南极转变为北极，或由北极转变为南极。
4. 磁滞回线：铁磁性材料在磁化和去磁化过程中会有一段磁滞回线，表明了其在磁化和去磁化中的能量损耗。
二、铁磁性材料吸附磁铁的原理铁磁性材料能够吸附磁铁主要是由于其磁性特性所致。
当铁磁性材料靠近磁铁时，由于两者之间存在磁场的相互作用，铁磁性材料会被磁铁的磁场所磁化，从而形成一个磁场。
具体来说，当磁铁靠近铁磁性材料时，磁铁的磁场会使铁磁性材料内部的微小磁矩重新排列，从而使其磁矩方向与磁铁的磁场方向保持一致。
这种重新排列的磁矩形成一个强大的磁场，而这个磁场又与磁铁的磁场相互作用，使得铁磁性材料受到磁铁的吸附力。
此外，铁磁性材料还具有较高的导磁率，在磁化过程中能够吸收磁能，进一步增强了其吸附磁铁的能力。
三、铁磁性材料吸附磁铁的应用铁磁性材料的吸附磁铁的特性在实际应用中具有广泛的用途。
以下是几个应用案例：1. 磁性夹具：铁磁性材料可以用于制作磁性夹具，用于吸附和固定磁铁物体。
例如，在装配线上，磁性夹具可以将磁铁固定在需要的位置，方便人工操作。
2. 磁性卡扣：铁磁性材料可以制作用于吸附和固定物体的磁性卡扣。
例如，在家具制造中，可以使用磁性卡扣将家具的门板或抽屉固定在框架上，提高了操作的便利性和可靠性。
材料物理 龙毅版 3-7铁磁材料在交变磁场中的磁化
• 降低材料的能量损耗是研究动态磁化过程 的一个重要目的。
3.7.2 磁谱和截止频率
磁谱的定义： 1、广义：物质的磁性与磁场频率的关系 2、狭义：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。
P既决定于材料，也决定于该材料在交变场中的工作频率 f 及Bm， 所以讨论P 的大小指标时，须同时注明 f 、Bm以及温度T。
在幅值较小的正弦变化的交变磁场作用下，B也是正弦 变化，但有一相位差。
H Hm sin t
(H% Hmeit )
B Bm sin t (B% Bmeit )
对于不同的铁磁体材料，磁化的难易程度各不相同，
可用磁导率 μ 来描述这种性质。 稳恒场中， μ 为实数。 交变场中， μ 为复数。原因在于：
幅值与外加H的频率变化，而且在不同的频段，决定 ˆ 的物
理机制也很不同。 ●各向同性的铁磁体在交变场（尤其是高频交变场）中，往 往处于交变磁场与交变电场的同时作用，而铁磁物质又往往 也是电介质（如铁氧体），因而处于交变场中的铁磁体往往 同时显示其铁磁性和电介性。
铁磁体的动态磁滞回线、磁化曲线及B、H表达式
在交变磁场作用下，各向同性的铁磁体的磁性能与在静 磁场作用下的磁性能有很大的不同，表现在以下几方面：
● 静磁场中，其磁导率μ为一实数，但在交变H中由于存在 磁滞效应、涡流效应、磁后效、畴壁共振及自然共振等，它 在交变H中的B比外加的交变H落后一相位，因而，其μ为复
数（ ˆ ）。
●各向同性的铁磁体在交变H中的复数磁导率，不仅随H的
用复数表示H
与B
磁性材料原理
磁性材料原理磁性材料是一类在磁场中具有特殊性质的材料。
它们在工业生产和科学研究中起着重要的作用。
本文将介绍磁性材料的原理及其应用。
一、磁性材料的概述磁性材料是指在外加磁场作用下，能够产生磁化现象的材料。
它们包括铁、钢、镍、钴等物质。
磁性材料有两种基本类型：铁磁性材料和非铁磁性材料。
铁磁性材料具有强烈的磁性，如铁、镍和钴等。
它们在强磁场中可以被永久磁化，形成磁体。
非铁磁性材料则具有较弱的磁性，它们一般不会被永久磁化。
二、磁性材料的原理1. 原子磁偶极矩磁性材料具有原子磁偶极矩。
原子内电子所带的自旋和轨道角动量导致了原子磁矩的形成。
在一个磁场中，这些原子磁矩会互相作用，从而形成磁性。
2. 域结构磁性材料中存在着不同的磁畴，每个磁畴具有自己的磁化方向。
在无外加磁场的情况下，这些磁畴的磁化方向是杂乱无序的。
当外加磁场作用于材料时，磁畴会逐渐重新排列，使整个材料形成统一的磁化方向。
3. 局域场和磁畴壁在磁性材料中，每个磁畴内的磁化强度是均匀的，但不同磁畴之间的磁化强度存在差异。
这种差异由局域场引起。
磁畴之间的过渡区域称为磁畴壁，磁畴壁上的磁化方向逐渐变化，使得整个材料的磁化过渡更加平滑。
三、磁性材料的应用1. 电磁设备磁性材料广泛应用于电磁设备中。
例如，铁磁性材料可以用于制造电动机、电磁铁和变压器等设备。
非铁磁性材料则用于制造电感器和传感器。
2. 数据存储磁性材料在数据存储领域有着重要的应用。
磁性材料通过改变磁化方向来储存和读取信息。
硬盘驱动器和磁带等设备都是基于磁性材料的数据存储原理。
3. 医疗应用磁性材料在医疗领域有广泛的应用。
例如，磁共振成像（MRI）利用磁性材料的特性来观察人体内部结构。
磁性材料也可以用于制造人工关节和植入式医疗器械。
4. 环境保护磁性材料在环境保护中的应用也越来越多。
例如，利用磁性材料可以制造高效的垃圾处理设备，帮助减少废物产生和环境污染。
四、磁性材料的发展前景随着科学技术的不断发展，磁性材料的应用领域将会不断扩大。
2019-铁磁性材料的自发磁化理论和磁畴结构-文档资料
2014年4月25日
汇报内容
●物理学基础 ●自发磁化理论 ●磁畴结构
2
1.物理学基础
1.1基本磁学量
磁矩μm 微观量，矢量，μm=iS，磁偶极子磁性的强弱和方向。
磁化强度M 宏观量，矢量，M=Σμm/ΔV。
磁场强度H 描述空间内任意一点的磁场参量。
磁感应强度B 与介质有关，B=μ0（H+M） 磁化率χ χ=M/H，表征材料磁化难易程度。
1.物理学基础
1.3磁性起源
●原子的总角动量和总磁矩：
是电子的轨道角动量（磁矩）和自旋角动量（磁矩）以矢量叠加方式 合成的。
μl
?
L-S耦合 Z<=32
μs PL=Σpli PS=Σpsi
μJ PJ=PL+PS
铁磁物质大多采用 此种方式！
Z>=82 j-j耦合
pj=pl+ps
PJ=Σpj
8
2.自发磁化理论
χ<0
抗磁性
χ>0
顺磁性
（无磁矩 ）
弱磁性
χ>0 反铁磁性
χ》1
铁磁性
χ》1 亚铁磁性
（有磁矩 ）
Tn Tc 强磁性
4
1.物理学基础
1.3磁性起源
物质的磁性来源于原子的磁性；
原子的磁性来源于原子中电子及原子核的磁矩；
原子核磁矩很小，在我们所考虑的问题中可以忽
略。 电子轨道运动产
生电子轨道磁矩
原子的
A i*rijriirj * jrj e ri2j e ri2e r2 j d1 d2
rij：电子i与j间的距离； ri(rj)：i(j)电子与自己核间的距离。
5.4铁磁性物质的磁化
2、硬磁性物质
硬磁性物质的磁滞回线宽 而平，回线所包围的面积比 较大，如图所示。因而交变 磁场中的磁滞损耗大，必须 用较强的外加磁场才能使它 磁化，但磁化以后撤去外磁 场，仍能保留较大的剩磁， 而且不易去磁，即娇顽磁力 也较大。
这种物质适合于制成永久磁 铁。硬磁性物质主要有钨钢、 铬钢、钴钢和钡铁氧体等
(2) 1 ~ 2段：随着H的增大，B几乎直线上升，这是由于 磁畴在外磁场作用下，大部分都趋向H方向，B增加很快，曲 线很陡，称为直线段。
(3) 2 ~ 3段：随着H的增加，B的上升又缓慢了，这是由 于大部分磁畴方向已转向H方向，随着H的增加只有少数磁畴 继续转向，B增加变慢。
图 5-8 磁化曲线的测定
三、磁滞回线
磁化曲线只反映了铁磁性物质在外磁场由零逐渐增强的 磁化过程，而很多实际应用中，铁磁性物质是工作在交变磁 场中的。所以，必须研究铁磁性物质反复交变磁化的问题。
1. 磁滞回线的测定
2．分析
图5-10为通过实验测定的某种铁磁性物质的磁滞回线。 (1)当B随H沿起始磁化曲线达到饱和值以后，逐渐减小H 的数值，由图可看出，B并不沿起始磁化曲线减小，而是沿另 一条在它上面的曲线ab下降。 (2) 当H减小到零时，B 0，而是保留一定的值称为剩磁， 用B r表示。永久性磁铁就是利用剩磁很大的铁磁性物质制成的。
图5-8中，(a)是测量磁化曲线装置的示意图，(b)是根据 测量值做出的磁化曲线。由图5-8(b)可以看出，B与H的关系 是非线性的，即 B 不是常数。
H
图 5-8 磁化曲线的测定
3．分析
(1) 0 ~ 1段：曲线上升缓慢，这是由于磁畴的惯性，当H 从零开始增加时，B增加缓慢，称为起始磁化段。
4．磁化曲线的意义
2、铁磁质的磁化规律和磁化机理-13
磁场较弱时，畴壁扩张 (2)磁畴转向
磁场较强时，磁矩转向
3、规律解释 B ~ H 非线性关系 外场增加 可转向磁畴数变少 达到磁饱和
磁场增加变慢
磁滞和剩磁 磁畴转向需克服阻力
居里温度
温度升高时分子热运动加剧，磁畴被破坏
§14-3
铁磁质的磁化规律和磁化机理
一、铁磁质的磁化规律
基本实验装置：
A
R
磁 通 计 H = nI 测B
提供 I
1、非铁磁性材料的磁化曲线 (1) m m0，B ~ H曲 B
线斜率 tana = m0 ； (2) B ~ H曲线具有可逆性。
2、铁磁性材料的磁化曲线
a
H
(1) 起始磁化曲线： Oa：起始段 ab：直线段
为非线性，且mr >> 1； (2)有剩磁存在；
(3)存在居里温度。
二、磁性材料介绍 1、软磁性材料
B
H O
回路细窄，损耗小；
易退磁，易磁化。
适用制造电机、变压器等
2、硬磁性材料 B H
O
回路宽粗，损耗大； 不易退磁，剩磁大。 适用制造永久磁铁等。
3、矩磁材料 Bm
B Br
O
H
bc：饱和段
B b O a
c H
(2)磁滞回线
当I = 0时，H = 0，但有剩磁
当B = 0时，H = Hc， 称矫顽力，反映铁磁质保存剩磁的能力
磁滞现象：B 的变化
总是落后于 H 的变化。 磁滞损耗与磁滞回线 包围的面积成正比 d
Br
B b
Hc -Br
a H
-Hc c O
3、铁磁质磁化规律的特点 (1) B m H 仍成立，但m = m (H)，
铁磁性物质被磁化的外因
铁磁性物质被磁化的外因铁磁性物质是一种有磁性的物质，它们具有通过外力被磁化的能力。
磁化是一种物质处于特殊情况下时物质的局部电的结构发生改变的现象，对于铁磁性物质而言，它们会在被施加外力时被磁化。
外力会产生一个磁场，这个磁场会在铁磁性物质中产生分布电荷，也就是被磁化。
铁磁性物质被磁化的外因主要有三个：一是通过磁场外力，通常由外部电磁机构产生；二是由于金属结构受损引起的机械损伤；三是材料特性对外部磁场改变的响应能力，即当物质中的电子被外部磁场扰乱时，电子的极化变化会使物质的磁强度发生变化。
首先，外力可以通过磁场来磁化铁磁性物质，外力是指任何可以使外部物体受到影响的力，例如电磁场。
当有一个磁场的存在，磁场的作用力对物质的内部自然而然的，如果外界磁场强度足够大，那么这个磁场会使物质内部的电子受到扰乱，从而产生磁化效应，使物质变成具有一定磁强度的磁性物质。
其次，因为金属结构受损，也可以引起铁磁性物质被磁化，这种情况下的磁化是由于这些金属结构受到机械损伤而引起的。
由于这些金属结构的断裂，其物理性质也会产生磁化，因为当金属结构受损时，里面的电子会变得稀疏，使得里面的电子容易受到外部磁场的影响，从而使铁磁性物质被磁化。
最后，铁磁性物质被磁化的外因还有一个是材料特性对外部磁场改变的响应能力，这就是指物质中电子受外部磁场的影响时会发生极化变化，使其磁强度发生改变。
不同的物质，在外部磁场的影响下，响应的能力也是不同的，有的材料会变得非常易磁化，而有的材料可能不会被外部磁场影响。
综上所述，铁磁性物质被磁化的外因主要有三个：一是由于外力产生的磁场，可以使得外部物质受到影响；二是由于金属结构受损，导致机械损伤引起的磁化；三是材料特性对外部磁场改变的响应能力，也会导致物质被磁化。
这三种外因构成了铁磁性物质被磁化的外因。
当这几种外因发挥作用时，就会使得铁磁性物质被磁化，从而改变它们的物理性质。
此外，当磁化的效果达到一定程度的时候，有时会出现反磁化的现象。
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金属材料检测技术课程
铁磁性材料的磁化机理
主讲教师：李来军 兰州石化职业技术学院
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
目 录
1
磁畴
2
磁化机理
金属材料检测技术
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
•一、磁畴
为什么铁磁性物质能被强烈磁化？
中子 原子核 质子
原子
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
小 结
1. 原子磁矩在一个个微小区域内“自发地”整齐排列
起来而形成自发磁化小区域，称为磁畴；
2. 铁磁物质在外磁场的作用下显示出磁性称为技术磁
化。对于铁磁物质，技术磁化是通过磁畴的两种变动进行
的，一种是磁畴磁矩的转动，一种是畴壁的位移 。
金属材料检测技术
在小的区域内相互作用，取得
电子 电子
自旋磁矩
一致的排列方向
金属材料检测技术
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
B
无 外 磁 场 有 外 磁 场
原子磁矩在一个个微小区域内“自发地”整齐排列起来而形成 自发磁化小区域，称为磁畴。 在无外磁场作用下，各个磁畴的自发磁化取向是不相同的，对 外效果抵消，因而整体对外不显磁性。 当铁磁物质处于外磁场中时，各个磁畴的磁矩转向外磁场方向 ，并产生一个很强的磁化强度，这就是铁磁物质的磁化比顺磁物质 强得多的原因。
金属材料检测技术
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
二、磁化机理
• 铁磁物质在外磁场的作用下显示出磁性称为技术磁化。对 于铁磁物质，技术磁化是通过磁畴的两种变动进行的，一 种是磁畴磁矩的转动，一种是畴壁的位移 。
H
a) b) c)
H
（磁化场）H d)
饱和 e)
H
技术磁化过程示意图
金属材料检测技术