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铁磁质的分类及其应用
铁磁质的分类及其应用
软磁材料作变压器的。
纯铁，硅钢坡莫合金(Fe，Ni)，铁氧体等。
r大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。饱和磁感应强度大，矫顽力(Hc)小，磁滞回线的面积窄而长，损耗小（HdB面积小）。
还用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒。
(1)软磁材料
(2)硬磁材料——作永久磁铁
钨钢，碳钢，铝镍钴合金
(3)矩磁材料——作存储元件
Br=BS ，Hc不大，磁滞回线是矩形。
用于记忆元件，当+脉冲产生H>HC使磁芯呈+B态，则–脉冲产生H< – HC使磁芯呈– B态，可做为二进制的两个态。
矫顽力(Hc)大（>102A/m)，剩磁Br大
磁滞回线的面积大，损耗大。
还用于磁电式电表中的永磁铁。
耳机中的永久磁铁，永磁扬声器。
锰镁铁氧体，锂锰铁氧体
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。
超导体——在低温下电阻为零的物质。
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
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。
有人曾用超导体做成一个圆环，当把它冷却到临界温度以下后，突然去掉磁场，由于电磁感应，在超导体环内产生一个相当强的电流，这个电流在持续两年半的时间内仍没发现可观的变化。
迈斯纳效应— 完全抗磁性
Bo
1933年德国物理学家W.迈斯纳发现完全抗磁性。
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。
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
F
mg
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。
超导体的应用
无损耗输电。传统输电过程中总要产生一部分焦耳热损耗，一般在 10%~20%，如果采用超导体输电，几乎没有电能损失，而且不需要升压，可以不用变压器设备，也不必架设高压线，可以在地下管道中。甚至可以直接传输直流电。
产生强磁场。因超导体无热损耗，可通过很大电流，如用超导芯线为Nb3Sn。其最大电流密度为 109 A/m2, 在承受相同电流的情况下，超导芯线可以细得多，超导磁铁不仅效率高，而且可以做得很轻便。例如，一个能产生 5T 的中型电磁铁的重量可达 20 吨，而超导磁铁的重量不过几公斤。 美国在 磁谱仪中，将采用超导磁铁产生强磁场，2003 年再次送入地球轨道，观察暗物质和反物质。
4 高温超导现已达到 -153°C。
初始磁
化曲线
.
.
.
.
.
.
.
矫顽力
饱和磁感应强度
磁滞回线
剩 磁
2、磁滞回线
B的变化落后于H，从而具有剩磁，即磁滞效应。每个H对应不同的B与磁化的历史有关。
磁滞回线--不可逆过程
在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高的
磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。
铁磁体于铁电体类似；在交变场的作用下，它的形状
会随之变化，称为磁致伸缩（10-5数量级）它可用做
换能器，在超声及检测技术中大有作为。
磁 畴
根据现代理论，铁磁质相邻原子的电子之间存在很强的“交换耦合作用”，使得在无外磁场作用时，电子自旋磁矩能在小区域内自发地平行排列，形成自发磁化达到饱和状态的微小区域。
这些区域称为“磁畴”
多晶磁畴结构
示意图
显示磁畴结构的铁粉图形
纯铁
硅铁
钴
三种铁磁性物质的磁畴
Si-Fe单晶
(001)面的
磁畴结构
箭头表示
磁化方向
临界温度(铁磁质的居里点)
每种磁介质当温度升高到一定程度时，由高磁导率、磁滞、磁致伸缩等一系列特殊状态全部消失，而变为顺磁性。
不同铁磁质具有不同的转变温度
如：铁为 1040K，钴为 1390K， 镍为 630K
用磁畴理论可以解释铁磁质的磁化过程、磁滞现象、磁滞损耗以及居里点。
3. 有剩磁、磁饱和及磁滞现象。
铁磁质的特性
2. 有很大的磁导率。
放入线圈中时可以使磁场增强102 ~ 104倍。
4.温度超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质。
1. 磁导率μ不是一个常量，它的值不仅决定于原线
圈中的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史。
B 和H 不是线性关系。

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