铁磁材料
铁磁材料及其磁化特性
磁畴合并
随着外磁场增强，相邻的磁畴会逐渐合并，形 成一个大的磁畴。
饱和磁场
使铁磁材料完全磁化所需的最低外磁场强度称为饱和磁场。
03
铁磁材料的磁化特性
磁导率与磁化率
磁导率
描述铁磁材料在磁场中的磁化程度，与材料的磁化率有关。
磁化率
表示材料被磁化的难易程度，其值越大，材料越容易被磁化。
磁滞回线与矫顽力
磁晶各向异性是指铁磁材料在磁化过 程中，其磁畴结构和磁化行为与晶体 结构相关，呈现出各向异性的特点。
不同晶体结构的铁磁材料具有不同的 磁晶各向异性，这决定了其磁畴结构、 磁化强度和磁化过程。了解和利用磁 晶各向异性是设计和优化铁磁材料性 能的关键。
应力与应变对磁化的影响
应力与应变对铁磁材料的磁化特性具有显著影响。当铁磁材料受到外力作用时，其内部应力分布发生 变化，进而影响原子间相互作用和电子云分布，导致磁畴结构和磁化强度的变化。
铁磁材料具有高磁导率、低矫顽 力和高磁能积等特性，使其在磁 场中表现出优异的磁性能。
种类与应用
种类
常见的铁磁材料包括铁、钴、镍及其 合金等。
应用
铁磁材料广泛应用于电力、电子、通 信、航空航天、医疗器械等领域，如 变压器、电机、发电机、磁性记录和 磁悬浮列车等。
历史与发展
历史
铁磁材料的发现和应用可以追溯到19世纪初，随着科技的发展，铁磁材料的性能不断得到优化和提升 。
磁畴的转动与磁化
磁化过程
当外加磁场作用于铁磁材料时，磁畴会逐渐转向外磁 场方向，从而实现磁化。
磁畴转动机制
磁畴转动是通过交换相互作用实现的，即相邻磁畴之 间原子磁矩的交换作用。
磁化速率
磁化速率取决于温度、外磁场强度和铁磁材料的性质。
磁铁的材质及性能
磁铁的材质及性能一、磁铁的种类磁铁的种类很多，一般分为永磁和软磁两大类，我们所说的磁铁，一般都是指永磁磁铁，永磁磁铁又分二大分类：第一大类是：金属合金磁铁包括钕铁硼磁铁（Nd2Fe14B）、钐钴磁铁(SmCo)、铝镍钴磁铁（ALNiCO）第二大类是：铁氧体永磁材料（Ferrite）1、钕铁硼磁铁：它是目前发现商品化性能最高的磁铁，被人们称为磁王，拥有极高的磁性能，其最大磁能积(BHmax)高过铁氧体(Ferrite)10倍以上。
其本身的机械加工性能亦相当之好，工作温度最高可达200摄氏度。
而且其质地坚硬，性能稳定，有很好的性价比，故其应用极其广泛。
但因为其化学活性很强，所以必须对其表面凃层处理。
(如镀Zn,Ni,电泳、钝化等)。
2. 铁氧体磁铁：它主要原料包括BaFe12O19和SrFe12O19。
通过陶瓷工艺法制造而成，质地比较硬，属脆性材料，由于铁氧体磁铁有很好的耐温性、价格低廉、性能适中，已成为应用最为广泛的永磁体。
3. 铝镍钴磁铁：是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。
铸造工艺可以加工生产成不同的尺寸和形状，可加工性很好。
铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数，工作温度可高达600摄氏度以上。
铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域。
4、钐钴磁铁（SmCo）：依据成份的不同分为SmCo5和Sm2Co17。
由于其材料价格昂贵而使其发展受到限制。
钐钴（SmCo）作为稀土永磁铁，不但有着较高的磁能积（14-28MGOe）、可靠的矫顽力和良好的温度特性。
与钕铁硼磁铁相比，钐钴磁铁更适合工作在高温环境中。
二、磁铁使用注意事项下面是关于磁铁的使用注意事项，在使用磁铁产品之前请您务必先行阅读。
1．磁铁在使用过程中应确保工作场所洁净，以免铁屑等细小杂质吸附在磁铁表面影响产品的正常使用。
2．钕铁硼磁铁适宜存放在通风干燥的室内，酸性、碱性、有机溶剂、水中、高温潮湿的环境容易使磁体产生锈蚀，镀层脱落磁体粉化退磁。
电机中铁磁材料的特性
电机中铁磁材料的特性各类电机都是以磁场作为能量转换的媒介。
而电机中的磁场有的由永久磁铁产生，但大多是由电磁铁产生，我们在线圈中通入电流，电生磁，就会有磁场产生。
我们总是希望线圈中通入较小的电流，然后产生较强的磁场。
我们发现，我们在线圈中放入铁磁材料做成铁芯，相同的电流，会产生比空芯线圈强很多的磁场，为什么放入铁磁材料做成的铁芯磁场会显著增强呢？让我们一起了解一下铁磁材料的特性吧！铁磁材料包括铁、钴、镍及其合金（如电机和变压器中常用的硅钢片）。
非铁磁材料包括铜、铝、绝缘材料和木材等。
一、良好的导电性铁磁材料与电机中常用的导电材料（铜或铝）相比较，虽然其电阻率较大，但是它仍然是一种有较好导电性能的导电材料。
二、高的导磁性能与磁化曲线的非线性为什么线圈内放入铁磁材料做成的铁芯，通入电流后，产生的磁场显著增强呢？因为铁磁物质内部存在许多很小的天然磁化区，叫做磁畴。
这些磁畴用一些小磁铁来代表。
在没有外磁场时，这些磁畴的排列杂乱无章，磁效应相互抵消，对外不呈现磁性，而当有外磁场后，磁畴将翻转且方向渐趋一致形成一个附加磁场，与外磁场叠加，使磁场大大增强。
如图1所示。
图1 磁畴示意图所以当我们把铁磁材料做成的铁芯放入通电线圈后，磁场比空芯线圈的磁场增强了很多。
这也是铁磁材料的导磁系数μFe比非铁磁材料的导磁系数μ0大几百到几千倍的原因。
我们把将铁磁材料放入磁场中，磁场会显著增强，这个现象称为铁磁材料的磁化。
只有铁磁材料才能被磁化，非铁磁材料不能被磁化。
那么将铁磁材料放入外磁场中，铁磁材料磁化之后产生磁场的磁场密度与外磁场的磁场强度有怎样的关系呢？将外磁场作用于铁磁材料，改变外磁场磁场强度H，测出铁磁材料的磁通密度B 与与之对应的外磁场磁场强度H，得到B与H的关系曲线B=f(H)，称之为铁磁材料的磁化曲线。
图2铁磁材料的磁化曲线铁磁材料的磁化曲线如图2所示。
磁化曲线的横轴H为外磁场强度，与形成外磁场的电流I成正比，纵轴B为铁磁材料在外磁场作用下的磁通密度，与铁磁材料的磁通Ф成正比，所以磁化曲线B=f(H)实际上也是Φ=f(I)的关系。
铁磁材料实验报告
铁磁材料实验报告引言铁磁材料是一类具有铁磁性质的物质，其中最常见的是铁、镍和钴。
铁磁性是指这类物质在外加磁场的作用下，会在其内部产生稳定的磁畴结构，并表现出明显的磁性行为。
本实验旨在研究铁磁材料的磁性质，并探索其磁化曲线和饱和磁化强度的测量方法。
实验仪器与材料1. 铁磁材料样品（铁、镍、钴）2. 恒定直流电源3. 高斯计4. 恒流电源5. 磁化曲线测量仪实验步骤1. 实验一：磁性质的初步观察利用恒定直流电源和高斯计，观察不同铁磁材料在外加磁场下的磁性质。
1. 将不同铁磁材料样品分别放置在高斯计的磁场测量区域。
2. 逐渐增加外加磁场，观察材料的磁化情况，并记录相应的磁场强度和磁感应强度。
2. 实验二：磁化曲线测量使用磁化曲线测量仪，测量铁磁材料的磁化曲线。
1. 将铁磁材料样品放置在磁化曲线测量仪的磁场测量区域。
2. 通过调节恒流电源，逐渐增大电流，从而改变外加磁场。
3. 记录不同电流下的磁感应强度，并绘制磁化曲线图。
实验结果与分析实验一：磁性质的初步观察实验中观察到不同铁磁材料在外加磁场下都显示出明显的磁性质。
其中，铁表现出最强的磁性，紧随其后的是镍和钴。
这符合铁磁材料的铁磁性质特点。
实验二：磁化曲线测量通过磁化曲线测量仪测得铁磁材料的磁化曲线数据，并绘制出相应的磁化曲线图。
根据实验数据可以得到以下结论：1. 随着外加磁场的增大，铁磁材料的磁感应强度也逐渐增大。
2. 当外加磁场达到一定值时，磁感应强度开始趋于饱和，进一步增加外加磁场对磁感应强度的影响较小。
3. 不同铁磁材料的磁化曲线略有差异，铁磁材料的饱和磁化强度也有所不同。
实验结论通过实验观察和数据分析，我们得出以下结论：1. 铁磁材料在外加磁场下表现出明显的磁性质。
2. 铁磁材料的磁化曲线随外加磁场的增大而增大，并在一定程度上趋于饱和。
3. 不同铁磁材料的磁性质和磁化曲线略有差异，其饱和磁化强度也不同。
实验改进与展望本实验是对铁磁材料磁性质的初步研究，未来可以进一步深入研究铁磁材料的磁化机制和不同磁场条件下的磁性行为。
第二节 常用的铁磁材料及其特性
铁磁物质包括铁、镍、钴等以及它们的合金。将这些材料 放入磁场中，磁场会显著增强。铁磁材料在外磁场中呈现很 强的磁性，此现象称为铁磁物质的磁化（图示）。
Fe (2000 ~ 6000 )0
二、磁化曲线和磁滞回线
1．起始磁化曲线
c
d
B
将一块尚未磁化的铁
2．硬磁材料
碰滞回线宽，剩磁Br和矫顽力Hc都大的铁磁材 料称为硬磁材料，如图1-11b所示。由于剩磁大， 可用以制成永久磁铁，因而硬磁材料亦称为永磁 材料，如铝镍钻、铁氧体、稀土钴、钕铁硼等。
四、铁心损耗
1．磁滞损耗 铁磁材料置于交变磁场中，材料被反复交变磁化， 磁畴相互不停地摩擦而消耗能量，并以产生热量 的形式表现出来，造成的损耗称为磁滞损耗。
简称剩磁密度；
Bm a
b
Hc称为矫顽力，
Br
铁磁材料所具有的这种磁
通密度B的变化滞后于磁 场强度H变化的现象，叫
Hm c
Hc
做磁滞。
e
f Hm H
呈现磁滞现象的B-H闭合 回线，称为磁滞回线，
d
Bm
图1-8 铁磁材料的磁滞回线
3．基本磁化曲线
对同一铁磁材料， 选择不同的磁场强度进
B
行反复磁化，可得一系
列大小不同的磁滞回线,
再将各磁滞回线的顶点
联接起来，所得的曲线。
（图示）
基本磁化曲线与起始 磁化曲线的差别很小
基 本 磁 化 曲 线
H
三、铁磁材料
按照磁滞回线的形状不同， 铁磁材料可分为软磁 材料和硬磁 (永磁)材料两大类。
1．软磁材料
磁滞回线窄，剩磁和 矫 顽力都小的材料，称 为软磁 材料，如图1-11a 所示。 常用的软磁材料有电工 硅钢片、铸铁、 铸钢等。 软磁材料磁导率较高。
铁磁材料的性质
铁磁材料的性质
铁磁材料具有很强的被磁化特性，它们集电环在外磁场的作用下，能产生远大于外磁场的附加磁场。
只有铁心的线圈，其磁场远比无铁心线圈的磁场强，所以电机、电器等设备都要采用铁心。
这碳刷样就可以用较小的电流来产生较强约磁场，使线圈的体积、重量都大为减小。
铁成材料主要具恒压簧有如下的磁性能：
①高导磁性。
铁磁材料的磁导率4在—投情况下远比非铁磁材料大。
②剩磁性。
铁磁材料经磁无刷无环启动器化后，若励磁电流降低到o，铁磁材料中仍能保留一定的剩磁。
3磁饱和性。
铁磁材料内的磁场增加到一定后，这时磁场增强变得极为缓慢，达到了饱和值。
④磁滞性。
铁磁材料在交变磁化过程中，磁感应强度的变化滞后于磁场强度的变化且亩磁滞损耗。
铁磁材料常分成两类，软成材料和硕磁材料。
软磁材料的剩磁、磁滞损耗等均较小，常用的软磁材料有硅钢片(电上钢板)、铸钢和铸铁等。
硬磁材料的剩磁、磁滞损耗等均较大。
硬磁材料经过磁化后，能得到很强的剩磁，而且不易退磁。
常用的硬磁材料有钨钢、铝镍钻合金等，主要用于制造永久磁铁。
/。
第二节常用的铁磁材料及其特性
第二节常用的铁磁材料及其特性常用的铁磁材料有：铁、钢和铁氧体等。
它们具有铁磁性，即在外加磁场作用下会发生磁化现象，且具有磁滞回线的特性。
铁是最常见的铁磁材料之一，其主要成分是铁元素。
铁的晶体结构为面心立方结构，其电子自旋排列的原因以及自旋向上和向下的不平衡导致了其铁磁性。
铁磁材料的磁性取决于晶体的晶粒大小、形状和组织状态等因素。
通常情况下，铁具有较高的磁导率，可以作为电感、电机、发电机等电磁设备中的磁心材料。
钢是铁磁材料中最重要的一种。
它是由铁和碳组成的合金，其中碳的含量通常在0.2%~2.1%之间。
钢的铁磁性主要取决于晶体结构、碳含量和加工工艺等因素。
钢具有高的磁导率、高磁强度和低的磁滞损耗，可以作为电机、变压器、电磁铁等电磁设备的核心材料。
铁氧体是一种由氧化铁（Fe3O4）组成的复合材料，它是一种陶瓷材料。
铁氧体的铁磁性主要是由其中的铁离子和氧离子之间的磁性耦合作用所导致的。
铁氧体具有良好的耐磁性、高的饱和磁感应强度和较低的磁滞损耗，可以作为励磁线圈、磁记录和磁芯等应用于电子器件和通信设备中的磁性材料。
这些铁磁材料在应用中具有一些共同特性。
首先，它们都具有较高的饱和磁感应强度，即在外加磁场强度达到一定值后，材料的磁化强度将不再增加。
其次，它们都具有一定的磁滞回线特性，即在外加磁场强度发生变化时，材料的磁化强度也会随之变化，但在去磁场后，材料的磁化强度不会完全恢复到无磁场时的状态。
最后，这些材料都可以通过改变加工工艺或添加其他元素来调整其磁性能，以适应不同的应用需求。
总的来说，铁、钢和铁氧体等铁磁材料在电磁设备和通信设备中具有广泛的应用，它们的磁性能取决于材料的组织结构和物理性质。
随着科技的不断进步，铁磁材料的性能得到了不断提升，使得电磁设备和通信设备在功能上、性能上都得到了显著的提升。
铁磁材料的特性
铁磁材料的特性铁磁材料是一类在外加磁场作用下表现出强磁性的材料。
它们具有许多独特的特性，这些特性使得它们在许多工业和科学应用中发挥着重要作用。
本文将深入探讨铁磁材料的特性，包括磁化、磁滞回线、饱和磁化强度、磁导率等方面。
首先，铁磁材料的一个重要特性是磁化。
当外加磁场作用于铁磁材料时，材料内部的微观磁矩会发生重新排列，从而导致材料整体上出现磁化。
这种磁化是可逆的，即在去除外加磁场后，材料会恢复到无磁化状态。
这种特性使得铁磁材料可以用于制造磁铁和电磁设备。
其次，铁磁材料还表现出磁滞回线。
在外加磁场的作用下，铁磁材料的磁化不是完全线性的，而是存在一定的滞后效应。
这意味着在去除外加磁场后，材料的磁化并不会立即消失，而是会留下一定的残留磁化。
这种特性对于制造电感器和磁记录材料非常重要。
另外，铁磁材料的饱和磁化强度也是其重要特性之一。
在外加磁场的作用下，铁磁材料的磁化会随着磁场的增加而增加，但当磁场达到一定强度时，材料的磁化将不再增加，达到饱和状态。
这种特性对于制造磁性材料和磁存储器件具有重要意义。
此外，铁磁材料的磁导率也是其重要特性之一。
磁导率是衡量材料对磁场的响应能力的物理量，它描述了材料中磁感应强度和磁场强度之间的关系。
铁磁材料通常具有较高的磁导率，这使得它们在电磁设备和变压器等领域得到广泛应用。
总之，铁磁材料具有许多独特的特性，这些特性使得它们在许多领域都发挥着重要作用。
通过对铁磁材料特性的深入了解，人们可以更好地利用这些材料，从而推动科学技术的发展。
希望本文能够帮助读者更好地理解铁磁材料的特性，并进一步推动相关领域的研究和应用。
铁磁性材料的性质及应用
铁磁性材料的性质及应用铁磁性材料是指在外磁场的作用下，能够发生磁畴重排，产生磁滞回线现象的材料，具有磁滞现象和磁畴结构。
常见的铁磁性材料有铁、钴、镍、铁氧体、钕铁硼等。
本文将从铁磁性材料的基本性质入手，探讨它们在磁学、电子学、通信和医疗等领域广泛的应用。
一、铁磁性材料的基本性质1. 磁滞现象铁磁性材料在外磁场的作用下，磁化强度呈线性增加，当磁场达到一定强度时，材料开始饱和磁化，此时再增加磁场强度，磁化强度并不增加，而是呈现出磁滞现象。
磁滞回线是指在逆转磁场时，磁化强度比正向磁场的磁化强度要小，构成了一个封闭的环形线，称作磁滞回线。
2. 磁畴结构铁磁性材料的微观结构一般由众多磁畴构成。
其中，每个磁畴代表着一定方向上的磁矩，相邻的磁畴方向可以相互垂直或平行。
在没有外磁场作用下，相邻磁畴的方向是随机存在的。
当外磁场作用于铁磁性材料时，磁畴会重新排列，使得外磁场的方向和磁畴中磁矩的方向尽量平行。
这种重新排列使得铁磁性材料能够表现出特殊的磁性质。
3. 电阻变化在外磁场的作用下，部分铁磁性材料的导电性会发生改变。
即在磁场的作用下，电阻率也会发生变化，这种现象被称为磁电阻效应。
这种性质使铁磁性材料在磁传感器和磁存储器等应用中得到广泛的应用。
二、铁磁性材料的应用1. 磁性材料在电子学中的应用铁磁性材料在电子学中应用广泛，如磁场感应器、磁头、薄膜电阻器、铁氧体材料等。
铁磁性材料的应用在磁传感器和磁存储器等领域很有前途。
比如在磁存储器中，铁磁性材料可以用于制造读写头，大幅度提高了存储容量。
铁磁性材料借助磁电阻效应还能被用于电子元器件的制造，如一些磁电阻存储器的芯片，能够大大提高存储容量和数据速率。
2. 磁性材料在通信中的应用磁性材料的应用不仅仅局限在电子学领域，它们也广泛应用于通信产业。
铁氧体材料在通信中的应用十分广泛，比如镍铁氧体材料可以用于生产微波器件、快速磁相移器等，而锰铁氧体材料可以用于生产载波通讯系统、防电磁波干扰器、天线等，是通信领域必不可少的材料。
铁磁性材料有哪些
铁磁性材料有哪些
铁磁性材料是一类在外加磁场作用下会产生显著磁化的材料。
它们通常具有高磁导率和低电阻率，并且在一定温度范围内会表现出磁性。
铁磁性材料在许多领域都有重要的应用，比如电子设备、磁记录和磁传感器等。
那么，铁磁性材料都有哪些呢？
首先，铁是最常见的铁磁性材料之一。
它在室温下是铁磁性的，具有很强的磁性。
铁被广泛用于制造电动机、变压器和磁性材料等。
其次，镍也是一种常见的铁磁性材料。
它在室温下也是铁磁性的，具有很高的磁导率和低的电阻率。
镍常用于制造磁芯、磁头和其他磁性元件。
除了铁和镍，钴也是一种重要的铁磁性材料。
它在室温下同样表现出铁磁性，并且具有很高的矫顽力和磁导率。
钴被广泛应用于制造永磁材料、磁性合金和磁性元件等。
除了这些常见的铁磁性材料，还有一些稀土元素和其化合物也表现出铁磁性。
比如钆、铽、镝等稀土元素，它们的化合物在低温下会表现出铁磁性，并且具有很高的磁矩和磁导率。
这些稀土铁磁性材料在高性能磁性材料领域有着重要的应用。
此外，铁磁性材料还包括一些合金材料，比如铁-铝合金、铁-硅合金等。
这些合金材料在特定成分和热处理条件下会表现出铁磁性，并且具有一些特殊的磁性特性，被广泛应用于电力工程、通讯设备和航空航天等领域。
总的来说，铁磁性材料种类繁多，具有广泛的应用前景。
它们在现代工业和科技领域发挥着重要作用，不断推动着人类社会的发展进步。
随着科学技术的不断进步，相信铁磁性材料的应用领域会越来越广泛，性能也会不断提升。
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常见铁磁材料的应用
• 软磁材料
• 硬磁材料
• 矩磁材料
第五章 电与磁
课堂小结
1．使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称 为磁化。只有铁磁物质才能被磁化。 2．B随H变化的关系曲线称为磁化曲线。 3．铁磁材料被反复磁化所形成的闭合曲线，称 为磁滞回线。由于铁磁材料在反复磁化过程中，B 的 变化总是滞后于H 的变化，所以称这一现象为磁滞。 磁滞损耗的大小与磁滞回线所包围的面积成正比。
变化总是滞后于H的变化，这一现象称为磁滞。
第五章 电与磁
磁滞回线
第五章 电与磁
四、铁磁材料的磁性能
（1）能被磁体吸引。 （2）能被磁化，并且有剩磁和磁滞损耗。 （3）磁导率μ不是常数，每种铁磁材料都
有一个最大值。 （4）磁感应强度B有一个饱和值Bm。
第五章 电与磁
五、铁磁材料的分类及其应用
1.软磁材料：剩磁和矫顽力均很小的铁磁材料。 特点：易磁化，易去磁，磁滞回线窄，磁滞损耗小。
铁 磁 材 料
2.硬磁材料：剩磁和矫顽力均很大的铁磁材料。 特点：不易磁化，也不易失磁，磁滞回线很宽。 3.矩磁材料：磁滞回线接近矩形的磁性材料 。 特点：在很小的外磁场作用下就能磁化，一经磁化 便达到饱和值，去掉外磁后，磁性仍能保持 在饱和值。
第五章 电与磁
不同铁磁材料的磁滞回线
第五章 电与磁
第五章 电与磁
4．通常铁磁材料可分为三大类：
（1）软磁材料。硅钢片常用来制做电机等电器
的铁心。坡莫合金适合于做灵敏继电器等设备的铁心。 软磁铁氧体适合于制作高频磁路中的磁心。 （2）硬磁材料。主要用来制做各式永久磁铁等。 （3）矩磁材料。主要用来做记忆元件，如电子
计算机中储存器的磁心。
第五章 电与磁
§5-4
学习目标
铁磁材料
1．了解铁磁材料的磁化。 2．了解磁化曲线和磁滞回线。 3．掌握铁磁材料的性质和分类方法。
4．掌握铁磁材料的应用。
第五章 电与磁
一、铁磁材料的磁化
使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称
为磁化。
第五章 电与磁
二、磁化曲线
B随H变化的过程可用曲线来表示，称为磁
化曲线。
磁化实验钢、铸铁的磁化曲线
第五章 电与磁
在铁磁材料磁化过程中，磁导率
B H
是变化的，不是常数。只有在曲线的线性段， 磁导率才可认为是一个常数。
第五章 电与磁
三、磁滞回线
磁滞回线——铁磁材料被反复磁化，形成
的闭合曲线。
磁滞——铁磁材料在反复磁化过程中，B的