鐵磁物質(zhì)的磁化

1、第四節(jié)鐵磁性物質(zhì)的磁化第四節(jié)鐵磁性物質(zhì)的磁化 一、鐵磁性物質(zhì)的磁化 二、磁化曲線 三、磁滯回線 一、鐵磁性物質(zhì)的磁化 1磁化磁化 本來不具備磁性的物質(zhì)，由于受磁場的作用而具有了磁性的現(xiàn)象稱為該物質(zhì)被磁化。只有鐵磁性物質(zhì)才能被磁化。2被磁化的原因被磁化的原因 (1) 內(nèi)因：鐵磁性物質(zhì)是由許多被稱為磁疇的磁性小區(qū)域組成的，每一個(gè)磁疇相當(dāng)于一個(gè)小磁鐵。 (2) 外因：有外磁場的作用。 如圖5-7(a)所示，當(dāng)無外磁場作用時(shí)，磁疇排列雜亂無章，磁性相互抵消，對外不顯磁性；如圖5-7(b)所示，當(dāng)有外磁場作用時(shí)，磁疇將沿著磁場方向作取向排列，形成附加磁場，使磁場顯著加強(qiáng)。有些鐵磁性物質(zhì)在撤去磁場后，磁疇

2、的一部分或大部分仍然保持取向一致，對外仍顯磁性，即成為永久磁鐵。 圖 5-7 鐵磁性物質(zhì)的磁化 3不同的鐵磁性物質(zhì)，磁化后的磁性不同。 4鐵磁性物質(zhì)被磁化的性能，被廣泛地應(yīng)用于電子和電氣設(shè)備中，如變壓器、繼電器、電機(jī)等。二、磁化曲線1磁化曲線的定義磁化曲線的定義 磁化曲線是用來描述鐵磁性物質(zhì)的磁化特性的。鐵磁性物質(zhì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨磁場強(qiáng)度H變化的曲線，稱為磁化曲線，也叫BH曲線。2磁化曲線的測定磁化曲線的測定 圖5-8中，(a)是測量磁化曲線裝置的示意圖，(b)是根據(jù)測量值做出的磁化曲線。由圖5-8(b)可以看出，B與H的關(guān)系是非線性的，即 不是常數(shù)。HB 圖 5-8 磁化曲線的測定 (1)

3、0 1段：曲線上升緩慢，這是由于磁疇的慣性，當(dāng)H從零開始增加時(shí)，B增加緩慢，稱為起始磁化段。 (2) 1 2段：隨著H的增大，B幾乎直線上升，這是由于磁疇在外磁場作用下，大部分都趨向H方向，B增加很快，曲線很陡，稱為直線段。 (3) 2 3段：隨著H的增加，B的上升又緩慢了，這是由于大部分磁疇方向已轉(zhuǎn)向H方向，隨著H的增加只有少數(shù)磁疇繼續(xù)轉(zhuǎn)向，B增加變慢。 (4) 3點(diǎn)以后：到達(dá)3點(diǎn)以后，磁疇幾乎全部轉(zhuǎn)到了外磁場方向，再增大H值，B也幾乎不再增加，曲線變得平坦，稱為飽和段，此時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度叫飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度。 不同的鐵磁性物質(zhì)，B的飽和值不同，對同一種材料，B的飽和值是一定的。 電機(jī)和變壓器，通

4、常工作在曲線的2 3段，即接近飽和的地方。3分析分析 在磁化曲線中，已知H值就可查出對應(yīng)的B值。因此，在計(jì)算介質(zhì)中的磁場問題時(shí)，磁化曲線是一個(gè)很重要的依據(jù)。 圖5-9給出了幾種不同鐵磁性物質(zhì)的磁化曲線，從曲線上可看出，在相同的磁場強(qiáng)度H下，硅鋼片的B值最大，鑄鐵的B值最小，說明硅鋼片的導(dǎo)磁性能比鑄鐵要好得多。 圖 5-9 幾種鐵磁性物質(zhì)的磁化曲線 4磁化曲線的意義磁化曲線的意義三、磁滯回線 磁化曲線只反映了鐵磁性物質(zhì)在外磁場由零逐漸增強(qiáng)的磁化過程，而很多實(shí)際應(yīng)用中，鐵磁性物質(zhì)是工作在交變磁場中的。所以，必須研究鐵磁性物質(zhì)反復(fù)交變磁化的問題。1. 磁滯回線的測定磁滯回線的測定 圖5-10為通過實(shí)

5、驗(yàn)測定的某種鐵磁性物質(zhì)的磁滯回線。 (1)當(dāng)B隨H沿起始磁化曲線達(dá)到飽和值以后，逐漸減小H的數(shù)值，由圖可看出，B并不沿起始磁化曲線減小，而是沿另一條在它上面的曲線ab下降。 (2) 當(dāng)H減小到零時(shí)，B 0，而是保留一定的值稱為剩磁，用B r表示。永久性磁鐵就是利用剩磁很大的鐵磁性物質(zhì)制成的。 圖 5-10 磁滯回線 2分析分析 (3) 為消除剩磁，必須加反向磁場，隨著反向磁場的增強(qiáng)，鐵磁性物質(zhì)逐漸退磁，當(dāng)反向磁場增大到一定值時(shí)，B值變?yōu)?，剩磁完全消失，如圖bc段。bc段曲線叫退磁曲線，這時(shí)H值是為克服剩磁所加的磁場強(qiáng)度，稱為矯頑磁力，用HC表示。矯頑磁力的大小反映了鐵磁性物質(zhì)保存剩磁的能力。

6、(4) 當(dāng)反向磁場繼續(xù)增大時(shí)，B值從0起改變方向，沿曲線cd變化，并能達(dá)到反向飽和點(diǎn)d。(5) 使反向磁場減弱到0，BH曲線沿de變化，在e點(diǎn)H=0，再逐漸增大正向磁場，BH曲線沿efa變化，完成一個(gè)循環(huán)。 (6) 從整個(gè)過程看，B的變化總是落后于H的變化，這種現(xiàn)象稱為磁滯現(xiàn)象。經(jīng)過多次循環(huán)，可得到一個(gè)封閉的對稱于原點(diǎn)的閉合曲線(abcdefa)，稱為磁滯回線。 (7) 改變交變磁場強(qiáng)度H的幅值，可相應(yīng)得到一系列大小不一的磁滯回線，如圖5-11所示。連接各條對稱的磁滯回線的頂點(diǎn)，得到一條磁化曲線，叫基本磁化曲線。 圖 5-11 基本磁化曲線 鐵磁性物質(zhì)在交變磁化時(shí)，磁疇要來回翻轉(zhuǎn)，在這個(gè)過程中，產(chǎn)生了能量損耗，稱為磁滯損耗。磁滯回線包圍的面積越大，磁滯損耗就越大，所以剩磁和矯頑磁力越大的鐵磁性物質(zhì)，磁滯損耗就越大。因此，磁滯回線的形狀常被用來判斷鐵磁性物質(zhì)的性質(zhì)和作為選擇材料的依據(jù)