磁化率和磁导率的关系
磁化率
磁化率磁化率的概念magnetic susceptibility表征磁介质属性的物理量。
常用符号cm表示，等于磁化强度M与磁场强度H之比[1]，即M＝cmH对于顺磁质，cm＞0，对于抗磁质，cm＜0，其值都很小。
对于铁磁质，cm很大，且还与H有关（即M与H之间有复杂的非线性关系）。
对于各向同性磁介质，cm是标量；对于各向异性磁介质，磁化率是一个二阶张量。
在国际单位制（SI）中，磁化率cm是一个无量纲的纯数。
某一物质的磁化率可以用体积磁化率κ 或者质量磁化率χ来表示。
体积磁化率无量纲参数。
在CGS单位系统下的磁化率值是SI下的４π倍，即χ（CGS）=４πχ（SI）。
体积磁化率除以密度即为质量磁化率，亦即χ＝κ／ρ，其单位为m^3/kg．磁化率的特性物质在外磁场中，会被磁化并感生一附加磁场，其磁场强度H′与外磁场强度H之和称为该物质的磁感应强度B，即B= H + H′ (1)H′与H方向相同的叫顺磁性物质，相反的叫反磁性物质。
还有一类物质如铁、钴、镍及其合金，H′比H大得多（H′/H）高达10，而且附加磁场在外磁场消失后并不立即消失，这类物质称为铁磁性物质。
物质的磁化可用磁化强度I来描述，H′=4πI。
对于非铁磁性物质，I与外磁场强度H成正比I = KH(2)式中，K为物质的单位体积磁化率(简称磁化率)，是物质的一种宏观磁性质。
在化学中常用单位质量磁化率χm或摩尔磁化率χM表示物质的磁性质，它的定义是χm = K/ρ (3)χM = MK/ρ (4)式中，ρ和M分别是物质的密度和摩尔质量。
由于K是无量纲的量，所以χm和χM的单位分别是cm·g和cm·mol-1。
磁感应强度SI单位是特［斯拉］(T)，而过去习惯使用的单位是高斯(G)，1T=10 4G。
2.分子磁矩与磁化率物质的磁性与组成它的原子、离子或分子的微观结构有关，在反磁性物质中，由于电子自旋已配对，故无永久磁矩。
但是内部电子的轨道运动，在外磁场作用下产生的拉摩进动，会感生出一个与外磁场方向相反的诱导磁矩，所以表示出反磁性。
磁介质的热力学
磁介质是指能够在外加磁场下发生磁化的物质。
在热力学中，磁介质的热力学性质可以通过以下几个方面来描述：
磁化强度（Magnetization）：磁化强度是指单位体积内磁介质的磁矩总和。
它描述了磁介质在外加磁场下的响应程度。
磁化强度与外加磁场的关系可以通过磁化曲线（磁化强度与磁场强度的关系曲线）来表示。
磁化率（Magnetic Susceptibility）：磁化率是磁介质磁化强度与外加磁场强度之间的比值。
它表示了磁介质对外加磁场的敏感程度。
磁化率可以分为自由磁化率和有效磁化率，分别考虑了自由磁矩和与晶格相互作用的磁矩。
磁场强度（Magnetic Field Intensity）：磁场强度是指单位长度内磁场的总和。
它是磁场的物理量度，表示磁场的强弱。
磁场强度与磁化强度和磁介质的磁导率之间有关系。
磁导率（Permeability）：磁导率是磁介质对磁场的导磁性能的度量。
它表示磁介质相对于真空的磁导磁性能。
磁导率可以分为绝对磁导率和相对磁导率，前者是指磁介质相对于真空的磁导率，后者是指磁介质相对于某种参考物质的磁导率。
这些热力学参数描述了磁介质在外加磁场下的磁化特性和响应情况。
它们对于研究磁性材料的性质和应用具有重要意义，例如磁存储器、磁传感器和电磁设备等。
通过对磁介质的热力学性质的研究，可以深入理解磁介质的行为和特性，以及它们在实际应用中的应用潜力。
磁化物理知识点总结
磁化物理知识点总结磁化强度(H)是单位体积内物质的总磁矩。
磁化强度的方向总是与外部磁场的方向一致，其大小与外部磁场的强度成正比。
磁化强度与磁化率之间的关系可以用以下公式表示：H = M/χ_m其中，M为磁化强度，χ_m为磁化率。
磁感应强度(B)是物质在外部磁场作用下的表现，它是由外磁场所引起的磁化与自由磁化引起的磁化叠加形成的。
磁感应强度与磁化强度之间的关系可以用以下公式表示：B = μ_0H + M其中，μ_0是真空中的磁导率，H是外部磁场的磁场强度，M为磁化强度。
磁化率(χ_m)是描述物质在外部磁场作用下磁化程度的量。
磁化率与磁感应强度之间的关系可以用以下公式表示：M = χ_mH在物理学中，磁化率又分为顺磁磁化率和铁磁磁化率两种。
顺磁磁化率是指物质在外磁场下磁化后与外磁场方向一致的情况，而铁磁磁化率是指物质在外磁场下磁化后与外磁场方向不一致的情况。
磁化率的大小与物质自身的特性有关，通常来说，顺磁磁化率远小于铁磁磁化率。
除了磁化率以外，磁矩也是描述物质磁化程度的一个重要物理量。
磁矩是物质在外部磁场作用下所产生的磁性矩阵，在宏观物理学中，磁矩通常使用J来表示。
磁矩的大小与方向都是与物质的磁化程度有关的，它的大小与物质的磁性有关，通常来说，磁性越强的物质磁矩也就越大。
在磁化物理中，不同物质在外部磁场的作用下产生的磁化效果也不同，可以分为铁磁、反铁磁、顺磁和抗磁四种情况。
铁磁：铁磁物质在外部磁场作用下产生磁化效果，且与外部磁场方向一致。
反铁磁：反铁磁物质在外部磁场作用下产生的磁化效果与外部磁场方向相反。
顺磁：顺磁物质在外部磁场作用下也会产生磁化效果，但是它与外部磁场方向一致，且磁化强度比较弱。
抗磁：抗磁物质在外部磁场作用下不会产生磁化效果，它对外部磁场的影响可以忽略不计。
此外，磁化物理还涉及到磁滞与磁滞回线的概念。
磁滞是指物质在外磁场的作用下产生磁化后再去掉外磁场和磁化迹象仍然存在的现象。
磁滞回线则是描述物质在外磁场的作用下产生的磁化与去磁后的磁化之间的关系的曲线。
08.磁学基础知识
6、复数磁导率
~ 'i ' '
原因是在交变场作用下，B、H间有相位差。 所有磁导率的值都是H的函数：
diff
max
rev
o
H
1.1.5
退磁能
1、退磁场 有限几何尺寸的磁体在外磁场中被磁化后，表面将产生磁极， 从而使磁体内部存在与磁化强度M方向相反的一种磁场，起减退磁化 的作用，称为退磁场Hd。 Hd 的大小与磁体形状及磁极强度有关。若磁化均匀，则Hd 也均 匀，且与M成正比：
我国磁性材料的生产在国际上占有重要的地位.其中,永磁铁氧体的产量达
1.1×105ｔ,居世界首位;软磁铁氧体产量4×104ｔ,居世界前列;稀土永磁产 量4300ｔ,居世界第二.
根据中国工程院的专项调查和预测,我国2008年磁性材料的需求量:永磁铁
氧体15×104ｔ,软磁铁氧体6×104ｔ,稀土永磁8000—10000ｔ.但是,目前我 国生产的磁性材料基本上是低性能水平的材料,与世界先进水平存在较大的
o 4 10－7 H m 1
b.方向：右手螺旋法则决定 c.电子的轨道运动相当于一个恒定的电流回 路，必有一个磁矩，但自旋不能用电流回路 解释，因此，最好将自旋磁矩视为基本粒子 的固有磁矩。
1.1.2 磁化强度 M
磁极化强度
J
jm V
(Wb m 2 )
磁化强度
3、退磁场能量 指磁体在它自身的Hd 中所具有的能量
Fd 0 H d dM
0
M
0 NM dM 0 1 0 NM 2 2
M
对椭球体：
H d N x M xi N y M y j N z M z k 2 2 Fd 1 / 2 0 N x M x N y M y N z M z2 N x N y N z 1
磁场对铁磁物质具有明显影响
磁场对铁磁物质具有明显影响磁场是由带电粒子或电流所产生的物理现象，通过空间中的磁力线表示。
在物质的微观结构中，磁场对于铁磁物质具有明显的影响。
铁磁物质是指具有自发磁化能力的物质，它们在外加磁场的作用下会出现明显的磁性行为。
首先，磁场可以改变铁磁物质的磁化状态。
当外加磁场强度较弱时，铁磁物质在其自发磁化方向的基础上略微偏离，形成所谓的磁畴结构。
磁畴是由大量具有相同磁化方向的微观磁矩组成的区域。
但是相邻磁畴之间的磁化方向是相反的，从而相互抵消了彼此的磁化作用。
而当外加磁场强度增大时，磁化方向会逐渐倾向于与外磁场方向一致，从而使整个铁磁物质的自发磁化方向发生改变，形成新的磁畴结构。
这种改变磁化状态的行为称为磁化反转。
其次，磁场对铁磁物质的磁化强度和磁化率有显著影响。
磁化强度是指单位体积内的磁矩总和，而磁化率则是描述物质在外加磁场下磁化程度的物理量。
当外加磁场的强度增加时，铁磁物质的磁矩也会随之增加，因此磁化强度也会相应增加。
同时，铁磁物质的磁化率也会增加，即物质在磁场下磁化的程度增强。
这是因为磁场会使铁磁物质中的磁矩相互排列得更加有序，从而增强了磁化程度。
此外，磁场还会影响铁磁物质的磁导率和磁化曲线的形状。
磁导率是描述物质对磁场的响应能力的物理量，而磁化曲线则是描述磁化强度与外磁场强度之间关系的曲线。
在磁场作用下，铁磁物质的磁导率会发生变化。
当外磁场强度较小时，磁导率增加；而当外磁场强度达到饱和磁场强度时，磁导率达到最大值，并保持不变。
此外，在磁化曲线上，外磁场强度在变化时，磁化强度也会随之变化。
具体而言，当外磁场强度增加时，磁化强度也会随之增加，直到饱和点；而当外磁场强度减小时，磁化强度也会相应减小。
这种非线性的磁化曲线形状是铁磁物质独特的特性之一。
总而言之，磁场对铁磁物质具有明显的影响。
它可以改变铁磁物质的磁化状态，影响磁化强度和磁化率的大小，同时还会改变铁磁物质的磁导率和磁化曲线的形状。
这些影响使得铁磁物质具有一系列独特的磁性行为，对于研究和应用磁性材料具有重要意义。
磁性材料简介
反铁磁物质主要是一些过渡族元素的氧化物、卤化物、 硫化物， 如：
FeO, MnO, NiO, CoO, Cr2O3
FeCl2, FeF2, MnF2, FeS, MnS
右图是1938 年测到的MnO 磁化率温度曲线，它是被 发现的第一个反铁磁物质， 转变温度 122K。
该表取自Kittel 书2005中文版p236，从中看出反铁磁物质的 转变温度一般都很低，只能在低温下才观察到反铁磁性。
C T
C C 或： = T Tp T Tp
C 称作居里常数，
Tp 称作居里顺磁温度
服从居里-外斯定律的物质都是在某一个温度之上才显示顺磁 性，这个温度之下，表现为其它性质。 典型顺磁性物质的基本特点是含有具有未满壳层的原子 （或离子），具有一定的磁矩，是无规分布的原子磁矩在外磁 场中的取向产生了顺磁性。此外，传导电子也具有一定的顺磁 性。
见Kittel 固体物理学8版p227，姜书p52也有此数据，稍有差别。
4. 反铁磁性（antuferromagnetism)
反铁磁性是1936年首先由法国科学家Neel从理论上预言、 1938年发现，1949年被中子实验证实的，它的基本特征是存在 一个磁性转变温度，在此点磁化率温度关系出现峰值。
4、亚铁磁性，χ处于铁磁体与顺磁体之间，即通常所说 的磁铁矿、铁氧体等。 5、反铁磁性， χ为小正数，高于某一温度时其行为与顺 磁体相似，低于某一温度磁化率与磁场的取向有关。
1. 抗磁性（Diamagnetism)
0, 1
这是19世纪后半叶就已经发现并研究的一类弱磁性。它的最 基本特征是磁化率为负值且绝对值很小，显示抗磁性的物质在 外磁场中产生的磁化强度和磁场反向，在不均匀的磁场中被推 向磁场减小的方向，所以又称逆磁性。典型抗磁性物质的磁化 率是常数，不随温度、磁场而变化。有少数的反常。 深入研究发现，典型抗磁性是轨道电子在外磁场中受到电磁 作用而产生的，因而所有物质都具有的一定的抗磁性，但只是 在构成原子（离子）或分子的磁距为零，不存在其它磁性的物 质中， 才会在外磁场中显示出这种抗磁性。在外场中显示抗磁 性的物质称作抗磁性物质。除了轨道电子的抗磁性外，传导电 子也具有一定的抗磁性，并造成反常。
高导磁芯、功率磁芯的区别
高导磁芯、功率磁芯的区别功率磁芯和高导磁芯表象区别在于电感,高导就是磁导率高的意思,一般磁导率都有5K---10K,而功率磁芯的磁导率都在2K---3K之间.实质上:功率磁芯注重的是功率传输过程中的功率损耗或发热现象,越好的功率磁芯如P4、的功率损耗就越严格,否则就越差,高导材料注重的是电感值,尤其是电感在高频下的稳定性.第二,功率材料和高导材料还有一个很重要的区别:居里温度,一般P4的居里温度为240度,而高导的居里温度为130度左右.通常情况下，材料磁导率越低，适用的频率范围越宽；材料磁导率越高，适用的频率范围越窄。
磁导率是磁阻的倒数,磁阻大了,磁导率就小了。
磁阻的倒数称作磁导。
在SI制中，它的单位是亨利(H)。
磁阻（magnetic reluctance）是指含有永磁体的磁路中的一个参量。
源于磁路中存在漏磁。
利用永磁体来产生一工作磁场时，需要有永磁体、高导磁软磁体和适当大小的空隙三部分，总称为磁路。
永磁体提供磁通，经过软磁体连接后在空隙处产生磁场。
磁路中的总磁通量是守恒的，但在空隙处的磁通密度相对降低，因有部分磁通在非空隙处流失，称之为漏磁，导致磁路中的磁阻。
磁导率μ等于磁介质中磁感应强度B的微分与磁场强度H的微分之比，即μ=dB / dH通常使用的是磁介质的相对磁导率μr，其定义为磁导率μ与真空磁导率μ0之比，即μr=μ/μ0相对磁导率μr与磁化率χ的关系是:μr=1+χ磁导率μ，相对磁导率μr和磁化率χ都是描述磁介质磁性的物理量。
对于顺磁质μr>1;对于抗磁质μr<1，但两者的μr都与1相差无几。
在大多数情况下,导体的相对磁导率等于1.在铁磁质中，B与H 的关系是非线性的磁滞回线，μr不是常量，与H有关，其数值远大于1。
例如，如果空气(非磁性材料)的相对磁导率是1，则铁氧体的相对磁导率为10，000，即当比较时，以通过磁性材料的磁通密度是10,000倍。
铸铁为200~400;硅钢片为7000~10000;镍锌铁氧体为10~1000。
ccm磁化率
ccm磁化率磁化率（CCM）是描述材料在外加磁场下磁化程度的物理量。
它反映了磁场对材料的磁响应能力。
磁化率是磁性材料的重要参数，对于磁性材料的设计和应用具有重要的指导作用。
下面将介绍CCM的定义、计算方法、磁化率对材料性能的影响以及一些与CCM相关的实验方法和应用领域。
磁化率定义：磁化率是材料在外加磁场下，单位体积内的磁矩和磁场强度之间的比值。
它用于描述材料对外加磁场的响应程度。
磁化率分为磁场强度的线性磁化率和非线性磁化率，分别表示材料对弱磁场的响应和强磁场的响应。
计算方法：线性磁化率可以通过磁化曲线测量得到。
实验中，通过对材料施加不同大小的磁场，测量材料的磁化强度，然后通过计算磁化强度和磁场强度的比值得到线性磁化率。
非线性磁化率则是通过非线性磁化曲线得到的。
磁化率对材料性能的影响：磁化率与材料的磁性能密切相关。
磁化率越大，表示材料的磁化程度越高，其对外磁场的敏感度也更高。
高磁化率的材料可以用于制造强磁场设备和磁性储存器等。
此外，磁化率还与材料的磁滞损耗、饱和磁感应强度等指标有关。
常见的实验方法：1. 振荡式法：通过测量材料在交变磁场中的磁化状态，对磁化率进行测量。
该方法适用于高频范围内的材料磁性测试。
2. 霍尔效应法：利用霍尔效应原理，测量材料在磁场中的磁电势差和霍尔电流，从而得到磁化率。
该方法适用于表面和体积电导率差异大的材料。
3. 样品共振法：通过测量样品在变磁场中的共振频率和品质因数，推导出材料的磁化率。
该方法适用于高频范围和高精度磁化率测量。
4. 磁滞回线法：通过测量材料在不同磁场强度下的磁化曲线，得到材料的磁滞回线和磁化率。
该方法适用于磁性材料的综合性能评估。
磁化率的应用：1. 电子设备：磁化率的大小和调控能力与电子设备的性能有关，如储存器、传感器、电感等。
2. 电力工程：磁化率是电力传输与配电系统中重要的电磁参数，在电力设备和变压器的设计和运行中起到重要作用。
3. 材料科学：通过了解材料的磁化率，可以推导出材料的导电性、磁导率等与磁性相关的物理量。
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磁化率和磁导率的关系
一、引言
磁性材料是指具有磁性的物质，其磁性是由于物质内部存在着微观电流所产生的。
磁化率和磁导率是描述磁性材料特性的两个重要参数，它们之间存在着密切的关系。
本文将从以下几个方面展开讨论：什么是磁化率和磁导率？它们各自的定义和计算方法是什么？它们之间的关系如何？
二、什么是磁化率和磁导率？
1. 磁化率
磁化率是指在外加一个恒定的外场下，物质中单位体积内所感受到的平均磁场强度与外加恒定场强度之比。
其数学表达式为：
χ=ΔM/ΔH
其中，ΔM表示单位体积内所发生的平均自发极化强度变化量，ΔH表示外加恒定场强变化量。
2. 磁导率
磁导率是指在外加一个交变电场下，物质中单位截面积内所感受到的平均感应电流密度与交变电场强度之比。
其数学表达式为：
μ=J/H
其中，J表示单位截面积内所感受到的平均感应电流密度，H表示交变
电场强度。
三、磁化率和磁导率的计算方法
1. 磁化率的计算方法
磁化率可以通过实验测量得到。
实验时需要先将待测物质置于外加恒定场强中，使其达到磁饱和状态。
然后，在保持外加恒定场强不变的情况下，测量物质中单位体积内所发生的平均自发极化强度变化量ΔM，最后根据上述公式计算出磁化率。
2. 磁导率的计算方法
磁导率同样可以通过实验测量得到。
实验时需要将待测物质放置于外加交变电场中，并测量单位截面积内所感受到的平均感应电流密度J 和交变电场强度H，最后根据上述公式计算出磁导率。
四、磁化率和磁导率之间的关系
1. 理论推导
根据安培定律和法拉第电磁感应定律，可以得到以下两个方程：
B=μ0(H+M)
E=-dΦ/dt
其中，B表示磁场强度，μ0表示真空中的磁导率，H表示外加恒定场强，M表示物质中的磁化强度，E表示感应电动势，Φ表示磁通量。
将上述两个方程联立起来，并假设物质中的电流密度J与磁化强度M
成正比，即J=σM（其中σ为比例系数），则可以得到以下关系：B=(μ0+χ)H
E=-dΦ/dt=-μ0dH/dt-σdM/dt
根据上述式子可以看出，当物质处于静态状态下时，即外加场强恒定不变时，有B=μ0H+μ0χH。
因此可以得到：
χ=B/(μ0H)-1
这就是磁化率的计算公式。
同时也可以看出，在交变电场下，物质的感应电流密度J与外加电场强度成正比。
因此可以得到：
μ=B/(μ0H)-1/σω
其中ω为交变电场频率。
这就是磁导率的计算公式。
2. 实验验证
实验表明，在静态情况下，物质中的磁化率和磁导率之间存在着线性关系。
而在交变电场下，则存在着非线性关系。
这是由于在交变电场下，物质中自发极化强度和感应电流密度的变化是由于外加电场强度变化所引起的。
因此，随着电场频率的增加，物质中自发极化强度和感应电流密度的变化速率也会增加，从而导致磁化率和磁导率之间的关系变得更加复杂。
五、结论
总之，磁化率和磁导率是描述磁性材料特性的两个重要参数。
它们之间存在着密切的关系。
在静态情况下，物质中的磁化率和磁导率之间
存在着线性关系。
而在交变电场下，则存在着非线性关系。
因此，在实际应用中需要根据具体情况选择合适的参数来描述材料特性。