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铁磁质的性质_磁化规律_磁化机制_铁磁质的分类

时间:2016-01-24 16:37来源:未知 作者:admin 点击:
铁磁质的性质_铁磁质的磁化规律_铁磁质的磁化机制_铁磁质的分类
一、铁磁质的性质: 铁磁质的最主要特性是磁导率非常高,在同样的磁场强度下,与真空或弱磁材料相比,铁磁质中磁感强度大几百倍甚至几万倍。铁磁质还具有一些不同于弱磁材料的特性:铁磁质的磁感强度B与磁场强度H的关系是非线性关系,铁磁质的磁导率不是恒量,会随磁场强度H的改变而变化,而且铁磁质的磁化过程是不可逆的,具有磁滞现象,一般用磁滞回线来描述。
 
二.铁磁质的磁化规律: 用待测的铁磁质为芯制成螺线环,当线圈中通以电流I时,环内的磁场强度H =nI ,通过测量电流I,就知道了铁磁芯磁化的磁场强度H 。在螺线环的铁芯上切开一个小开口,因磁感应强度的法向分量在切口和铁芯中连续,故用小线圈在开口处测量的B就是环路中的磁感应强度。根据:,可以测出磁化率。因铁磁质的B~H 的关系不是线性的,故铁磁质的不是常数,它是随H的变化而变的。
       
磁化曲线表示磁场强度H 和磁感应强度B 的关系。实验开始时I = 0,未经磁化的铁芯中H = 0,B = 0,这一状态相当于B~H 图上的原点O,逐渐增大线圈中的电流I ,相应地H = nI 按比例增大,开始时(即oa段) B 增加较慢,接着(即ab段) B 很快增加,但过了b点后,B 增加减慢,过了c点,再增加H ,B几乎不再增加,这时铁芯磁化达到饱和。从O到达饱和状态c这一段B~H曲线称为磁芯的起始磁化曲线。当外加磁场由强逐步减弱至H =0时,铁磁质中的B不为零,而是B =Br ,Br称为剩余磁感应强度,简称剩磁。要消除剩磁,使铁磁质中的B恢复为零,需要加上反向磁场强度Hc,Hc称为矫顽力。 若使反向电流继续增加,以增加反向磁场强度H,磁化达到反向的饱和状态f点。若将电流改回原来方向,磁化曲线就会形成一闭合曲线。这就是铁磁质的磁滞回线。在铁磁质的磁化过程中,铁磁质磁化状态的变化总是落后于外加磁场的变化。这就是磁滞现象。 
 
三.铁磁质的磁化机制:铁磁性主要来源于电子的自旋磁矩。相邻原子的电子之间存在着很强的“交换作用”,这是一种量子效应。它促使自旋磁矩趋向能量较低的平行排列状态,形成磁畴(magnetic domain)。可见磁畴是自发的磁化区域。磁畴的体积约为10-12--10-8米3,其中含有约1017--1021个分子 。 磁畴可用全相显微镜观测。在无外磁场的作用下磁畴取向平均抵消,能量最低,不显磁性。 在外磁场较弱时,自发磁化方向与外磁场方向相同或相近的那些磁畴逐渐增大(畴壁位移),在外磁场较强时,磁畴自发磁化方向作为一个整体,不同程度地转向外磁场方向。当全部磁畴都沿外磁场方向时,铁磁质的磁化就达到饱和状态。饱和磁化强度等于每个磁畴中原来的磁化强度,该值很大,这就是铁磁质磁性强的原因。
 
磁滞现象是由于掺杂和内应力等的作用,当撤掉外磁场时磁畴的畴壁很难恢复到原来的形状,而表现出来。磁致伸缩是因磁畴在外磁场中的取向,改变了晶格间距而引起的。当温度升高时,热运动会瓦解磁畴内磁矩的规则排列;在临界温度(居里点)时,铁磁质完全变成了顺磁质。 
 
四.铁磁质的分类: 根据铁磁质的矫顽力Hc的大小,将铁磁材料分成软磁、硬磁和矩磁材料。
      
(1) 软磁材料: 磁纯铁,硅钢坡莫合金(Fe,Ni),铁氧体等。易磁化、易退磁。饱和磁感应强度大,矫顽力(Hc)小,磁滞回线呈细长型,在交变磁场中剩磁易于被清除,适用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒。
 
(2) 硬磁材料:钨钢,碳钢,铝镍钴合金等。磁滞回线宽肥,磁化后可长久保持很强磁性,适于制成磁电式电表中的永磁铁、耳机中的永久磁铁、永磁扬声器。
 
(3) 矩磁材料:锰镁铁氧体,锂锰铁氧体等。磁滞回线呈矩形,在两个方向上的剩磁可用于表示计算机二进制的“0”和“1”,故适合于制成“记忆”元件。另外,利用铁磁质的磁致伸缩效应,可用来做换能器,在超声及检测技术中大有作为。
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