铁磁质
1 铁磁质
铁磁质的磁化曲线 装置:环形螺绕环;铁磁Fe,Co,Ni及稀 钍族元素的化合物,能被强烈地磁化。 原理:励磁电流I;用安培定理得H H 2TR 实验测量B,如用感应电动势测 量或用小线圈在缝口处测量; B 由1=得出A~H曲线。=H 当外磁场变化一个周期时,铁磁质 HH 内部的磁场变化曲线如图所示;
2 装置：环形螺绕环; 铁磁Fe,Co,Ni及稀 钍族元素的化合物，能被强烈地磁化。 R NI H 2 = 实验测量B,如用感应电动势测 量或用小线圈在缝口处测量； r ~ H H B r o 由 = 得出 曲线。 原理:励磁电流 I; 用安培定理得H。 R I I 当外磁场变化一个周期时，铁磁质 内部的磁场变化曲线如图所示； H B Hc Hc − Br BS 一、铁磁质的磁化曲线
起始磁化曲线为oc, B磁化曲线形 当外磁场减小时,介质中的磁场并 成一条磁滞 不沿起始磁化曲线返回,而是滞后 回线。 于外磁场变化, 磁滞现象 7C 当外磁场为0时,介质中的磁 B 场并不为0,有一剩磁Bn; 矫顽力加反向磁场H, O 使介质内部的磁场为0, H 结论 继续增加反向磁场,介质 达到反向磁饱和状态; 铁磁质的H不是一个常数, 改变外磁场为正向磁场,它是的函数 不断增加外场,介质又达 到正向磁饱和状态。 B的变化落后于H,从而具有 剩磁,即磁滞效应
3 起始磁化曲线为 oc , B H o c 当外磁场减小时，介质中的磁场并 不沿起始磁化曲线返回，而是滞后 于外磁场变化， Hc Br Hc 当外磁场为 0 时，介质中的磁 场并不为 0，有一剩磁 Br ; 矫顽力——加反向磁场Hc， 使介质内部的磁场为 0， 继续增加反向磁场，介质 达到反向磁饱和状态； 改变外磁场为正向磁场， 不断增加外场，介质又达 到正向磁饱和状态。 磁化曲线形 成一条磁滞 回线。 结论 铁磁质的 不是一个常数， 它是 H 的函数。 r B的变化落后于H，从而具有 剩磁，即磁滞效应。 —— 磁滞现象
铁磁质的磁化机制%K③ (1)磁畴:铁磁质中由于原子的强 烈作用,在铁磁质中形成磁场很 强的小区域—磁畴。磁畴的体 积约为1012m 在无外磁场时,各磁畴排列杂乱无章,铁磁质不 显磁性; 在外磁场中,各磁畴沿外场转向,介质内部的磁场 迅速增加,在铁磁质充磁过程中伴随着发声、发热。 B
4 在无外磁场时，各磁畴排列杂乱无章，铁磁质不 显磁性； Bo (1)磁畴：铁磁质中由于原子的强 烈作用，在铁磁质中形成磁场很 强的小区域 ——磁畴。磁畴的体 积约为 10-12 m3 。 在外磁场中，各磁畴沿外场转向，介质内部的磁场 迅速增加，在铁磁质充磁过程中伴随着发声、发热。 二、铁磁质的磁化机制
随着外磁场增加,能够提供转向的磁畴越来越少,铁磁 质中的磁场增加的速度变慢,最后外磁场再增加,介质 内的磁场也不会增加,铁磁质达到磁饱和状态。 磁饱和状态 d H 起始磁化曲线 饱和磁化强度M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H大的原因。 磁滞( hysteresis)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
5 随着外磁场增加，能够提供转向的磁畴越来越少，铁磁 质中的磁场增加的速度变慢，最后外磁场再增加，介质 内的磁场也不会增加，铁磁质达到磁饱和状态。 磁饱和状态 H B o a b c d 起始磁化曲线 饱和磁化强度MS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r大的原因。 磁滞 (hysteresis) 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
三、退磁方法 (1)加热法 当铁磁质的温度升高到某一温度时,磁性消失, 由铁磁质变为顺磁质,该温度为居里温度t。当温 度低于t时,又由顺磁质转变为铁磁质 铁的居里温度t=770°C; 30%的坡莫合金居里温度t=70°C; 原因:由于加热使磁介质中的分子、原子的振动加剧, 提供了磁畴转向的能量,使铁磁质失去磁性。 利用铁磁质具有居里温度的特点,可将其制作温 控元件,如电饭锅自动控温。 (②)敲击法:通过振动可提供磁畴转向的能量,使介质 失去磁性。如敲击永久磁铁会使磁铁磁性减小
6 (1)加热法 当铁磁质的温度升高到某一温度时，磁性消失， 由铁磁质变为顺磁质，该温度为居里温度 tc 。当温 度低于 tc 时，又由顺磁质转变为铁磁质。 铁的居里温度 tc = 770°C； 30%的坡莫合金居里温度 tc = 70°C； 利用铁磁质具有居里温度的特点，可将其制作温 控元件，如电饭锅自动控温。 原因：由于加热使磁介质中的分子、原子的振动加剧， 提供了磁畴转向的能量，使铁磁质失去磁性。 (2)敲击法：通过振动可提供磁畴转向的能量，使介质 失去磁性。如敲击永久磁铁会使磁铁磁性减小。 三、退磁方法
(3)加反向磁场法:加反向磁场,提供一个矫顽力H 使铁磁质退磁。 (4)加交变衰减的磁场:使介质中的磁场逐渐衰减为0, 应用在录音机中的交流抹音磁头中。 四、铁磁材料分类 1)软磁材料 磁滞回线细长,剩磁很小。 象软铁、坡莫合金、硒钢片、铁铝合金、铁镍合金等。 由于软磁材料磁滞损耗小,适合用在交 变磁场中,如变压器铁芯、继电器、电动机 转子、定子都是用软件磁性材料制成。 (2)硬磁性材料 磁滞回线较粗,剩磁很大,这种材料 充磁后不易退磁,适合做永久磁铁。 7
7 (4)加交变衰减的磁场：使介质中的磁场逐渐衰减为 0 ， 应用在录音机中的交流抹音磁头中。 (3)加反向磁场法：加反向磁场，提供一个矫顽力Hc , 使铁磁质退磁。 (1)软磁材料 磁滞回线细长，剩磁很小。 B o H 象软铁、坡莫合金、硒钢片、铁铝合金、铁镍合金等。 由于软磁材料磁滞损耗小，适合用在交 变磁场中，如变压器铁芯、继电器、电动机 转子、定子都是用软件磁性材料制成。 (2)硬磁性材料 B o H 磁滞回线较粗，剩磁很大，这种材料 充磁后不易退磁，适合做永久磁铁。 四、铁磁材料分类
硬磁性材料如碳钢、铝镍钴合金和铝钢等。 可用在磁电式电表、永磁扬声器、耳机以及雷达中 的磁控管等。 B (3)非金属氧化物一铁氧体 磁滞回线呈矩形,又称矩磁材 料,剩磁接近于磁饱合磁感应强 度,具有高磁导率、高电阻率。 H 它是由Fe2O3和其他二价的金属氧化物(如NO ZnO等粉末混合烧结而成。 可作磁性记忆元件 五、超导体 1911年,荷兰物理学家HK昂纳斯及其助手首先 发现在温度降至液氦的沸点(4.2K)以下时,水银的 电阻为0
8 (3)非金属氧化物----铁氧体 磁滞回线呈矩形，又称矩磁材 料，剩磁接近于磁饱合磁感应强 度，具有高磁导率、高电阻率。 B o H 它是由Fe2O3和其他二价的金属氧化物（如NiO， ZnO等粉末混合烧结而成。 可作磁性记忆元件。 硬磁性材料如碳钢、铝镍钴合金和铝钢等。 可用在磁电式电表、永磁扬声器、耳机以及雷达中 的磁控管等。 1911年，荷兰物理学家H·K ·昂纳斯及其助手首先 发现在温度降至液氦的沸点（4.2K）以下时，水银的 电阻为0。 五、超导体
在低温下某些物质失去电阻的性质,为超导体。 1913年昂纳斯因他在低温物理和超导领域所做的杰 出贡献,获诺贝尔物理学奖。 1超导体的基本性质: 1零电阻率 超导体在临界温度以下时,电阻为零,所以它 可以通过很大的电流,而几乎无热损耗。 2迈斯纳效应一完全抗磁性 1933年德国物理学家 W迈斯纳发现, 将超导体放入磁场中, 表面产生超导电流,超导电流产生的磁场与外磁场 抵消,使超导体内的磁感应强度为0
9 在低温下某些物质失去电阻的性质，为超导体。 1913年昂纳斯因他在低温物理和超导领域所做的杰 出贡献，获诺贝尔物理学奖。 1.超导体的基本性质： 1.零电阻率 超导体在临界温度以下时，电阻为零，所以它 可以通过很大的电流，而几乎无热损耗。 2.迈斯纳效应 将超导体放入磁场中， — 完全抗磁性 1933年德国物理学家 W.迈斯纳发现， B0 表面产生超导电流，超导电流产生的磁场与外磁场 抵消，使超导体内的磁感应强度为 0
B=uo(M+H)=O M=-H 超导体在磁场中由于超导电流产 生的磁场与外磁场的斥力作用, 使超导体可悬浮在空中。 2超导体的应用 由于超导体内电阻为0,超导电流不会产生热量,超 导电流也就不会消失,超导体一直会悬浮在磁场中。 利用这种现象可制成超导重力仪,用来预测地震,当 地震发生之前,地表面的重力场会发生变化,超导球 的位置也会发生变化,由此来预测地震 °还可制造超导磁悬浮列车,世界上最快的磁悬浮列 车时速超过500公里小时。 10
10 ( ) B 0 M H = + = 0 超导体在磁场中由于超导电流产 生的磁场与外磁场的斥力作用， 使超导体可悬浮在空中。 N mg M H F = − 由于超导体内电阻为0，超导电流不会产生热量，超 导电流也就不会消失，超导体一直会悬浮在磁场中。 •利用这种现象可制成超导重力仪，用来预测地震，当 地震发生之前，地表面的重力场会发生变化，超导球 的位置也会发生变化，由此来预测地震。 •还可制造超导磁悬浮列车，世界上最快的磁悬浮列 车时速超过500公里/小时。 2.超导体的应用
