63鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律3

1、鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律鐵磁質(zhì)是制造永久磁體、電磁鐵、變壓器及各種電機(jī)不可缺少的材料，研究磁性材料的學(xué)科稱之為磁學(xué)。不同的鐵磁質(zhì)其性質(zhì)可能很不相同，對(duì)丁磁性材料研究BH關(guān)系十分重要。對(duì)丁鐵磁質(zhì)成立的關(guān)系為：HM,若使用B°H,則需注意不是常量，它與磁場(chǎng)H有關(guān)。下面首先研究鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律，其中用到磁通計(jì)G或沖擊電流計(jì)，由測(cè)得q或m而推算出B。一、鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律1、BH關(guān)系的測(cè)定(1)H:可由勵(lì)磁電流1°決定。如圖7-8，樣品做成環(huán)狀，外面密繞Ni匝線圈，有HH°nI°其中10由電流表測(cè)出，n已知，則可知H;而R、決定1°,故改變R、即改變H(包括改變

2、電源的極性連接)。圖7-8B:副線圈匝數(shù)疆少些，外接磁通計(jì)，因?yàn)閚2bs故Bn2s測(cè)得磁通，再由已知副線圈匝數(shù)、截面積，便可得B。由以上給定IoH測(cè)B;若改變1。（即改變R、）改變H測(cè)各對(duì)應(yīng)的B,描點(diǎn)作圖即可研究樣品鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律。2、起始磁化曲線開始應(yīng)使樣品處丁未磁化狀態(tài)：因磁化與歷史有關(guān)，為方便研究，要求在研究前應(yīng)除去已有磁性，方法為：（1）樣品被加熱到居里溫度之上，磁性消失，然后冷卻至居里溫度之下研究；（2）反復(fù)逐漸退磁法使樣品處丁未磁化狀態(tài)。調(diào)R,使H，測(cè)出數(shù)組（H,B）,描點(diǎn)作曲線，如圖7-9所示。解釋起始磁化曲線非線，性：BoHoM（H）。因?yàn)镸是H的非線性函數(shù)，所以直接項(xiàng)：oH

3、線性項(xiàng)；H，引起B(yǎng)（匕間接項(xiàng)：0M（H）非線性項(xiàng)。當(dāng)H小時(shí)（HHs）：0s段，MH（一般為102106倍）,BH非線性，而有B0M；當(dāng)H大時(shí)（H>Hs）：MMS,BH,線性。注至于MH關(guān)系可在BH關(guān)系基礎(chǔ)上研究，如圖7-10(a)所示鐵磁質(zhì)B0H不成立，若使用，則°B非常量。圖7-10(b)給出磁導(dǎo)H率隨H變化的關(guān)系曲線。Ms圖7-10(a)4/岬pM1L0HsH圖7-10(b)3、磁滯回線H正向增大，達(dá)MMS;當(dāng)H(即R)B亦，但不沿起始曲線回,也不能復(fù)原，即當(dāng)H0時(shí)，B不趨丁0,而有剩磁：Br,若要B0,則需HB退磁段C1_RHeOB1，_S-B1.-7:I/Jf/Br一/

4、一/Hii/Q，s，反向磁化7*正向磁化圖7-11向磁化：“矯枉過(guò)正”。對(duì)應(yīng)B0的HHc稱之為矯頑力。如圖7-11，其中s,s點(diǎn)及上、下支曲線關(guān)丁原點(diǎn)對(duì)稱，此曲線為磁化一周的情況，閉合曲線被稱為也滯回線。說(shuō)明(1)“磁滯”的含義指：H由Hs減至H，B不減至B，而是高于B1成為B1,這種“跟不上”并非時(shí)間上滯后，是非線性、非單值所致。(2)上述回線為對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)s,s之最大磁滯回線，當(dāng)H達(dá)不到Hs而即減小時(shí),回線也小，如圖7-12所示。iBS圖7-12當(dāng)回線對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)s,s為磁飽和時(shí)，若H趨近HsW(對(duì)一定材料磁飽和定)，則上升、下降沿同一虛線，如SQ段的變化。綜上可見：鐵磁質(zhì)的M、B與H的關(guān)系不但非

5、線性，而且非單值?；蛟唬篗、B的數(shù)值除了與H數(shù)值有關(guān)外，還決定丁該介質(zhì)的磁化歷史。二、磁滯損耗鐵芯在交變磁場(chǎng)中有能量損耗鐵損。鐵損包括兩個(gè)方面/渦流損耗：電磁感應(yīng)一章已論，"磁滯損耗：起因丁鐵芯被外場(chǎng)反復(fù)磁化所耗能論證BH圖中磁滯回線所包圍“面積”代表在一個(gè)反復(fù)磁化循環(huán)中單位體積的鐵芯內(nèi)損耗的能量考慮樣品做成鐵環(huán)一一螺繞環(huán)實(shí)驗(yàn)電路：參見圖7-8。設(shè)原邊線圈N匝（副邊可不考慮），截面為S,勵(lì)磁電流I0,則NHn|o赤、設(shè)某時(shí)刻t介質(zhì)處丁某一磁化狀態(tài)p點(diǎn)（見圖7-13），這里H0,B0。當(dāng)I。增大時(shí)，在dt時(shí)間內(nèi)，使pp,則BBdB，從而磁通增量NSdB,B，RdBP，OPHCR，S圖7

6、-13線圈產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)來(lái)阻礙電流的增加為維持電流的數(shù)值不變dLdt（即不減?。㎞S理dt則電源需做額外的功NS,dAIoLdtI0NSdBHdBHVdBnH式中用到I0，N2Rn,而VSlS2R為鐵芯體積。故對(duì)丁單位體積鐵n芯,電源所做的額外功為,dA,daHdBV此恰為圖7-13中陰影部分的面積。因此，磁化一周，對(duì)丁單位體積鐵芯，電源需做額外功為a°da°HdB磁滯回線所圍“面積”回線回線注考慮一周循環(huán)時(shí)，有時(shí)dB0,有時(shí)dB0,因而面積有正有負(fù)，但最終結(jié)果如上。電源額外所做之功，這些能量最終以熱量的形式耗散掉。三、鐵磁質(zhì)分類及微觀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介1、分類按矯頑力Hc的大小劃分：(1) 軟磁質(zhì)：HclA/m，磁滯回線狹長(zhǎng)，磁滯損耗小，適于交變磁場(chǎng)。(2) 硬磁質(zhì)：Hc104106A/m,如永磁體，剩磁大，指標(biāo)有：最大磁能積。2、微觀結(jié)構(gòu)磁性主要來(lái)源與電子自旋磁矩。在無(wú)外場(chǎng)時(shí)，電子自旋磁矩形成一個(gè)個(gè)小的“自發(fā)磁化區(qū)”磁疇，形成磁疇是