磁介质的磁化规律和机理

磁介质的磁化规律和机理磁介质的磁化规律和机理张张 炜炜磁介质的分类磁介质的分类磁介质大体分为磁介质大体分为3类类:顺磁质抗磁质铁磁质 电介质电介质011(10)ererr一般不大以内2310 1 1 0 1 1 0 1 (10 10)rmmrrmrrmr顺磁质:抗磁质:铁磁质:分子磁矩分子磁矩 m222222 ()2 222lseeeeISmeermISr nTeeermrrTLrmrmnmmrmLe 分子磁矩的说明分子磁矩的说明分子磁矩分子磁矩m分子分子是分子是分子内所有电子的轨道磁内所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量矩和自旋磁矩的矢量和和(忽略原子核磁矩忽略原子核磁矩).分子中所有电子的磁矩不分子中所有电子的磁矩不能完全抵消能完全抵消,具有固有磁矩具有固有磁矩;分子中所有电子的磁矩可分子中所有电子的磁矩可以完全抵消以完全抵消,不具有固有磁不具有固有磁矩矩.顺磁质顺磁质的磁化机制的磁化机制 由由具有具有固有磁矩的分子形固有磁矩的分子形成的物质成的物质;在外场作用下在外场作用下,每个磁矩都每个磁矩都受到一个力矩受到一个力矩,使分子磁矩使分子磁矩转向外磁场方向转向外磁场方向;各分子磁矩在一定程度上各分子磁矩在一定程度上沿外场排列沿外场排列;热运动对磁矩排列起破坏热运动对磁矩排列起破坏干扰作用干扰作用,温度越高顺磁效温度越高顺磁效应越弱应越弱.抗磁质抗磁质的磁化机制的磁化机制每个分子无固有磁矩每个分子无固有磁矩;(相互抵消相互抵消)在外场作用下在外场作用下,感生磁矩都与外场方向相反感生磁矩都与外场方向相反.顺磁质顺磁质:抗磁效应比顺磁效应小被掩盖抗磁效应比顺磁效应小被掩盖.超导体超导体的的迈斯纳效应迈斯纳效应超导体的基本特性：超导体的基本特性：在低于特定温度在低于特定温度Tc(转变温度转变温度),电阻为零电阻为零;完全抗磁完全抗磁(迈斯纳效应迈斯纳效应).抗磁效应机制抗磁效应机制:表面的超导电流产生的附加磁场将体内磁场完全表面的超导电流产生的附加磁场将体内磁场完全抵消抵消.铁磁质的磁化规律铁磁质的磁化规律铁磁质：磁性很强的一类物质铁磁质：磁性很强的一类物质.纯化学元素纯化学元素:铁Fe过渡族元素 钴Co 镍Ni稀土族元素 钆(g)Gd 镝(d)Dy 钬(hu)Ho铁与金属、非金属合金铁与金属、非金属合金某些包含铁的氧化物某些包含铁的氧化物(铁氧体铁氧体)确定确定B、H之间的关系之间的关系 闭合铁芯螺绕环闭合铁芯螺绕环(没有退磁场没有退磁场)螺绕环内磁场强度螺绕环内磁场强度H磁化场磁场强度磁化场磁场强度H0 H=H0=nI0 可计算可计算 磁感应强度磁感应强度B可通过次级线圈测量可通过次级线圈测量起始磁化曲线起始磁化曲线饱和磁化强度饱和磁化强度Ms0BMH-H 曲线曲线磁滞回线磁滞回线cORH剩余磁化强度(剩余磁感应强度)退磁曲矫起始磁化曲线顽力线局部的局部的小小磁滞回线磁滞回线局部的小磁滞回线到处可以产生局部的小磁滞回线到处可以产生去磁过程去磁过程磁滞损耗磁滞损耗000d ddddddddddd/dddddNSBtAItItItHANS BSlH BVH BN lAaH BVaaH B 磁滞回线磁滞回线电源抵抗感应电动势作功：单位体积铁芯，电源作功为：磁滞回线包围的面积铁磁质的分类铁磁质的分类-依据依据矫顽力矫顽力划分划分软磁材料软磁材料-适用于交变磁场适用于交变磁场磁滞损耗小;切断电流后无剩磁弱电:init高;强电:max高.硬磁材料硬磁材料铁磁质的分类铁磁质的分类-依据依据矫顽力矫顽力划分划分硬磁材料硬磁材料最大磁能积-有利于降低磁铁体积铁磁质的微观结构铁磁质的微观结构铁磁质的磁性主要来源于电子铁磁质的磁性主要来源于电子自旋自旋磁矩磁矩.无外场情况下无外场情况下,铁磁质中电子自旋磁矩可以铁磁质中电子自旋磁矩可以在在小范围小范围内内自发地排列自发地排列起来起来(自发磁化区自发磁化区).关于关于铁磁质铁磁质的说明的说明 饱和磁化强度饱和磁化强度MS就是磁畴中的磁化强度就是磁畴中的磁化强度;介质的惨杂和内应力阻碍磁畴恢复到退磁状态介质的惨杂和内应力阻碍磁畴恢复到退磁状态:磁滞现象磁滞现象;铁磁体会发生长度体积的改变铁磁体会发生长度体积的改变:磁致伸缩磁致伸缩;强烈震动强烈震动 高温剧烈热运动将瓦解磁畴高温剧烈热运动将瓦解磁畴,临界温度临界温度(居里点居里点);铁磁性铁磁性(Fe Co Ni)、反铁磁性、反铁磁性(FeO CoO NiO)、亚铁磁性亚铁磁性(Fe3O4)铁电体铁电体044623 NaKC H O4H O BaTiO ePE 多数电介质简单线性关系复杂非线性关系：电滞效应(铁电体)酒石酸钾钠钛酸钡石蜡(永电体)压电效应：石英 晶体谐振器压电效应压电效应石英晶体谐振器石英晶体谐振器石英表石英表(误差误差210-5s/Day)逆压电效应逆压电效应Thanks