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1、2第七章第七章.稳恒磁场稳恒磁场7.5.3-铁磁质铁磁质3456789（3） 有剩磁、磁饱和及磁滞现象。有剩磁、磁饱和及磁滞现象。（2） 有很大的磁导率。有很大的磁导率。 放入线圈中时可以使磁场增强放入线圈中时可以使磁场增强102 104倍。倍。（4）温度超过温度超过居里点居里点时，铁磁质转变为顺磁时，铁磁质转变为顺磁质。质。(1) 磁导率磁导率不是一个常量不是一个常量，它的值不仅决定于，它的值不仅决定于原线圈中的电流，原线圈中的电流，还决定于铁磁质样品磁化的还决定于铁磁质样品磁化的历史。历史。B 和和H 不是线性关系。不是线性关系。3.3.铁磁质的铁磁质的宏观宏观特性：特性：10铁磁质的居里
2、点11(5) . 磁致伸缩磁致伸缩方向改变方向改变变变磁畴磁畴MB晶格间距改变晶格间距改变铁铁磁磁体体长长度度和和体体积积改改变变 磁致伸缩。磁致伸缩。长度相对改变约长度相对改变约10-5量级，量级，温下可达温下可达10 -1；某些材料在低某些材料在低磁致伸缩有一定固有频率磁致伸缩有一定固有频率，化频率和固有频率一致时，发生共振，化频率和固有频率一致时，发生共振，当外磁场变当外磁场变可用于制作激振器、超声波发生器等可用于制作激振器、超声波发生器等。12各种铁磁材料的磁滞回线各种铁磁材料的磁滞回线【演示动画】【演示动画】13常见的铁磁材料141）软磁材料）软磁材料 磁滞回线窄、磁滞回线窄、矫顽力
3、矫顽力小的材料。小的材料。 如电工纯铁、如电工纯铁、硅钢片，铁氧体等。硅钢片，铁氧体等。广泛应用于变广泛应用于变压器，互感器，接触器，继电器等的铁心。压器，互感器，接触器，继电器等的铁心。铁铁磁磁质质软磁材料软磁材料硬磁材料硬磁材料矩磁材料矩磁材料二二.铁磁质的分类及其应用铁磁质的分类及其应用15(2)硬磁材料硬磁材料作永久磁铁作永久磁铁钨钢，碳钢，铝镍钴合金钨钢，碳钢，铝镍钴合金HBCHCH 矫顽力矫顽力(Hc)大（大（102A/m)，剩磁剩磁Br大大磁滞回线的面积大，损耗大。磁滞回线的面积大，损耗大。还用于磁电式电表中的永磁铁。还用于磁电式电表中的永磁铁。耳机中的永久磁铁，永磁扬声器耳机中
4、的永久磁铁，永磁扬声器，指南针等。，指南针等。16(3)矩磁材料矩磁材料作存储元件作存储元件Br=BS ，Hc不大，磁滞回线是矩形。不大，磁滞回线是矩形。用于用于记忆元件记忆元件，当，当+脉冲产生脉冲产生HHC使使磁芯呈磁芯呈+B态，态，则则脉冲产生脉冲产生H HC使使磁芯呈磁芯呈 B态，可做为二进制态，可做为二进制的两个态。的两个态。锰镁铁氧体，锂锰铁氧体锰镁铁氧体，锂锰铁氧体HBCHCH 17 根据现代理论，铁磁质的磁性主要来源于电子根据现代理论，铁磁质的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很强的的自旋磁矩。相邻原子的电子之间存在很强的“交交换耦合作用换耦合作用”，使得在无
5、外磁场作用时，电子自旋，使得在无外磁场作用时，电子自旋磁矩能在小区域内自发地平行排列，形成自发磁化磁矩能在小区域内自发地平行排列，形成自发磁化达到饱和状态的微小区域。这些区域称为达到饱和状态的微小区域。这些区域称为“磁畴磁畴”三三. .铁磁质的微观结构和磁化机理铁磁质的微观结构和磁化机理单晶磁畴结构示意图单晶磁畴结构示意图多晶磁畴结构示意图多晶磁畴结构示意图18纯铁纯铁硅铁硅铁钴钴三种铁磁性物质的磁畴三种铁磁性物质的磁畴19铁磁质磁化微观机制20续14 各磁各磁畴磁化畴磁化方向混方向混乱，整乱，整体不显体不显磁性。磁性。 磁畴的自发磁化磁畴的自发磁化方向与外场方向相方向与外场方向相同或相近的磁
6、畴体同或相近的磁畴体积扩大，反之缩小积扩大，反之缩小。磁畴壁发生运动。磁畴壁发生运动。 磁畴的磁畴的自发磁自发磁化方向化方向转向外转向外场方向场方向。 全部全部磁畴方磁畴方向均转向均转向外场向外场方向。方向。21 自发磁化的原因自发磁化的原因是由于相邻原子中电子之间存在是由于相邻原子中电子之间存在着一种交换作用（一种量子效应），使电子的磁矩着一种交换作用（一种量子效应），使电子的磁矩平行排列起来而达到自发磁化的饱和状态平行排列起来而达到自发磁化的饱和状态22 当存在外磁场时，当存在外磁场时，在外场的作用下磁畴的在外场的作用下磁畴的取向与外磁场一致，取向与外磁场一致，显现一定的磁性。显现一定的磁
7、性。23外磁场对磁畴的影响【演示动画】外磁场对磁畴的影响【演示动画】24临界温度临界温度(铁磁质的铁磁质的居里点居里点) 每种磁介质当温度升高到一定程度时，每种磁介质当温度升高到一定程度时，由高磁导率、磁滞、磁致伸缩等一系列特殊由高磁导率、磁滞、磁致伸缩等一系列特殊状态全部消失，而变为顺磁性。状态全部消失，而变为顺磁性。不同铁磁质具有不同的转变温度不同铁磁质具有不同的转变温度如：铁为如：铁为 1040K，钴为，钴为 1390K， 镍为镍为 630K 用磁畴理论可以解释用磁畴理论可以解释铁磁质的磁化过铁磁质的磁化过程程、磁滞现象磁滞现象、磁滞损耗磁滞损耗以及以及居里点。居里点。25H 在外磁场作
8、用下在外磁场作用下，磁矩与外磁场同方向排列时，磁矩与外磁场同方向排列时的磁能将低于磁矩与外磁反向排列时的磁能，结果的磁能将低于磁矩与外磁反向排列时的磁能，结果是自发磁化磁矩和外磁场成小角度的磁畴处于有利是自发磁化磁矩和外磁场成小角度的磁畴处于有利地位，这些地位，这些磁畴体积逐渐扩大磁畴体积逐渐扩大，而自发磁化磁矩与，而自发磁化磁矩与外磁场成较大角度的外磁场成较大角度的磁畴体积逐渐缩小磁畴体积逐渐缩小。随着外磁。随着外磁场的不断增强，取向与外磁场成较大角度的场的不断增强，取向与外磁场成较大角度的磁畴全磁畴全部消失，部消失，留存的磁畴将向外磁场的方向旋转，以后留存的磁畴将向外磁场的方向旋转，以后再
9、继续增加磁场，所有磁畴都沿外磁场方向整齐排再继续增加磁场，所有磁畴都沿外磁场方向整齐排列，这时列，这时磁化达到饱和。磁化达到饱和。26a：未磁化时状态：未磁化时状态b：畴壁的可逆位移阶段：畴壁的可逆位移阶段 OM段段c：不可逆的磁化：不可逆的磁化 MN 段段d：磁畴磁矩的转动：磁畴磁矩的转动 NS 段段e：趋于饱和的阶段：趋于饱和的阶段 SP 段段 在外磁场撤消后，在外磁场撤消后，在外磁场撤消后，铁磁质内掺杂在外磁场撤消后，铁磁质内掺杂和内应力或因为介质存在缺陷和内应力或因为介质存在缺陷, ,阻碍磁畴恢复到原来的阻碍磁畴恢复到原来的状态状态，有剩磁。，有剩磁。 a b c d e S271935年年 朗道和栗朗道和栗佛希兹佛希兹从磁场能从磁场能量的观点量的观点说明了磁说明了磁畴的成因畴的成因28欢欢迊迊指导指导谢谢谢谢今天是今天是20222022年年7 7月月2323日星期六日星期六