1、7313 铁磁质的磁化规律铁磁质是制造永久磁体、电磁铁、变压器及各种电机不可缺少的材料，研究磁性材料的学科称之为磁学。不同的铁磁质其性质可能很不相同，对于磁性材料研究 关系十分重要。HB对于铁磁质成立的关系为： ，若使用 ，则需注意MBH0HB0不是常量，它与磁场 有关。下面首先研究铁磁质的磁化规律，其中用到磁通计 G 或冲击电流计，由测得 q 或 而推算出 。m一、铁磁质的磁化规律1、 关系的测定HB(1) ：可由励磁电流 决定。如图 7-8，样品做成环状，外面密绕 匝0I 1N线圈，有 0nIH其中 由电流表测出，n 已知，则可知 H ；而 ，故改变0I 0IR决 定、 （包括改变电源的极
2、性连接） 。R即 改 变、 图 7-8(2) ：副线圈匝数 少些，外接磁通计，因为B2NR K 原 副 G N1 N2 I0 732BSN2故 S2测得磁通，再由已知副线圈匝数、截面积，便可得 。B由以上给定 ；若改变BHI测0 HRI改 变）、（ 即 改 变 0，描点作图即可研究样品铁磁质的磁化规律。B测 各 对 应 的2、起始磁化曲线开始应使样品处于未磁化状态：因磁化与历史有关，为方便研究，要求在研究前应除去已有磁性，方法为:(1) 样品被加热到居里温度之上，磁性消失，然后冷却至居里温度之下研究；(2) 反复逐渐退磁法使样品处于未磁化状态。，描点作曲线，如图 7-9 所示。）， 测 出 数
3、 组 （， 使调 BHHR解释起始磁化曲线非线性： 。)(0M因为 的非线性函数，所以M是。非 线 性 项间 接 项 ： ；线 性 项直 接 项 ：引 起 )(, 0HBH， 线 性 。，） ：大 时 （当 ；非 线 性 ， 而 有 ，倍一 般 为段 ，） ：小 时 （当 BMsSss 062)1B O A 非线性 线性区 S C HS H 733图 7-9注 ，如图 7-10(a)所示。关 系 基 础 上 研 究关 系 可 在至 于 HBM。图 7-10(b)给出磁非 常 量不 成 立 ， 若 使 用 ， 则铁 磁 质 HB00导率 随 H 变化的关系曲线。 图 7-10 (a)图 7-10
4、 (b) 3、磁滞回线H 正向增大，达 ，但不沿起始曲线回， 亦）（ 即； 当 BRHMS也不能复原，即当 不趋于 0，而有剩磁： ，则需 HB时 ，0 0R， 若 要反MOA C B S H MS B O ) HS H OIOM 0 H Q S C HC O B R BR B1 B1 H1 S HS 退磁段 反向磁化 正向磁化 734图 7-11向磁化：“矫枉过正” 。对应 称之为矫顽力。如图 7-11，其cHB的0中 点及上、下支曲线关于原点对称，此曲线为磁化一周的情况，闭合曲线s,被称为磁滞回线。说明(1)“磁滞”的含义指： ，111 BBHs 成 为， 而 是 高 于不 减 至，减 至
5、由这种“跟不上”并非时间上滞后，是非线性、非单值所致。(2) 上述回线为对应顶点 之最大磁滞回线，当 而即减小时，s, sH达 不 到回线也小，如图 7-12 所示。图 7-12(3) 当回线对应顶点 为磁饱和时，若 （对一定材料磁饱s, 时趋 近 sH和一定） ，则上升、下降沿同一虚线，如 SQ 段的变化。综上可见：铁磁质的 的关系不但非线性，而且非单值。或曰：HBM与、的数值除了与 数值有关外，还决定于该介质的磁化历史。BM、二、磁滞损耗铁芯在交变磁场中有能量损耗铁损。铁损包括两个方面。被 外 场 反 复 磁 化 所 耗 能磁 滞 损 耗 ： 起 因 于 铁 芯 章 已 论 ，涡 流 损
6、耗 ： 电 磁 感 应 一论证 图中磁滞回线所包围“面积”代表在一个反复磁化循环中单HBSBHS0735位体积的铁芯内损耗的能量。考虑样品做成铁环螺绕环实验电路：参见图 7-8。设原边线圈 N 匝（副边可不考虑） ，截面为 S，励磁电流 ，则 0I002IRNnIH设某时刻 t 介质处于某一磁化状态 p 点（见图 7-13） ，这里 。当 增大时，在0,BH0I ， 则时 间 内 ， 使 dBpdt ， NS从 而 磁 通 增 量图 7-13线圈产生电动势来阻碍电流的增加 dtBNStL为维持电流的数值不变（即不减小） ，则电源需做额外的功HVdBnItIdAL00式中用到 为铁芯体积。故对于
7、单位体积RSlVRnNnHI 2,2,0 而铁芯，电源所做的额外功为 HdBAa此恰为图 7-13 中阴影部分的面积。因此，磁化一周，对于单位体积铁芯，电源需做额外功为磁 滞 回 线 所 围 “面 积 ”回 线回 线 dBa注 考虑一周循环时，有时 ，有时 ，因而面积有正有负，00但最终结果如上。电源额外所做之功，这些能量最终以热量的形式耗散掉。B D R dB O R S H P P C“ S736三、铁磁质分类及微观结构简介1、分类按矫顽力 的大小划分：cH(1) 软磁质： ，磁滞回线狭长，磁滞损耗小，适于交变磁场。mA/1(2) 硬磁质： ，如永磁体，剩磁大，指标有：最大磁能c/064积。2、微观结构磁性主要来源与电子自旋磁矩。在无外场时，电子自旋磁矩形成一个个小的“自发磁化区”磁畴，形成磁畴是因电子之间存在一种交换作用（纯量子效应） ，它使电子自旋在平行排列时能量最低。未磁化时，各磁畴内自发磁化方向不同，宏观不显磁性；加外磁场则显示宏观磁性磁畴扩大疆界，磁饱和时 等于每个磁畴中原有磁化sM强度。
