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，對丁磁性材料研究BH關(guān)系十分重要。對丁鐵磁質(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G或沖擊電流計，由測得q或m而推算出B。一、鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律1、BH關(guān)系的測定(1)H:可由勵磁電流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，因為n2bs故Bn2s測得磁通，再由已知副線圈匝數(shù)、截面積，便可得B。由以上給定IoH測B;若改變1。（即改變R、）改變H測各對應(yīng)的B,描點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，測出數(shù)組（H,B）,描點作曲線，如圖7-9所示。解釋起始磁化曲線非線，性：BoHoM（H）。因為M是H的非線性函數(shù)，所以直接項：oH

3、線性項；H，引起B(yǎng)（匕間接項：0M（H）非線性項。當H小時（HHs）：0s段，MH（一般為102106倍）,BH非線性，而有B0M；當H大時（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MMS;當H(即R)B亦，但不沿起始曲線回,也不能復(fù)原，即當H0時，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：“矯枉過正”。對應(yīng)B0的HHc稱之為矯頑力。如圖7-11，其中s,s點及上、下支曲線關(guān)丁原點對稱，此曲線為磁化一周的情況，閉合曲線被稱為也滯回線。說明(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”并非時間上滯后，是非線性、非單值所致。(2)上述回線為對應(yīng)頂點s,s之最大磁滯回線，當H達不到Hs而即減小時,回線也小，如圖7-12所示。iBS圖7-12當回線對應(yīng)頂點s,s為磁飽和時，若H趨近HsW(對一定材料磁飽和定)，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中有能量損耗鐵損。鐵損包括兩個方面/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)實驗電路：參見圖7-8。設(shè)原邊線圈N匝（副邊可不考慮），截面為S,勵磁電流I0,則NHn|o赤、設(shè)某時刻t介質(zhì)處丁某一磁化狀態(tài)p點（見圖7-13），這里H0,B0。當I。增大時，在dt時間內(nèi)，使pp,則BBdB，從而磁通增量NSdB,B，RdBP，OPHCR，S圖7

6、-13線圈產(chǎn)生電動勢來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，有時dB0,有時dB0,因而面積有正有負，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，磁滯損耗小，適于交變磁場。(2) 硬磁質(zhì)：Hc104106A/m,如永磁體，剩磁大，指標有：最大磁能積。2、微觀結(jié)構(gòu)磁性主要來源與電子自旋磁矩。在無外場時，電子自旋磁矩形成一個個小的“自發(fā)磁化區(qū)”磁疇，形成磁疇是