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功能材料FunctionalMaterials朱敏华南理工大学机械工程学院87113924./mechatronic/zhuminE-mail:******@——磁性材料指那些有实际工程意义具有较强磁性的材料。是最古老的功能材料。公元前几世纪人类就发现自然界中存在天然磁体,磁性(ism)一词就因盛产天然磁石的Magnesia地区而得名。早期的磁性材料主要是软铁、硅钢片、铁氧体等。二十世纪六十年代起,非晶态软磁材料、纳米晶软磁材料、稀土永磁材料等一系列的高性能磁性材料相继出现。磁性材料广泛应用于计算机及声像记录用大容量存储装置如磁盘、磁带,电工产品如变压器、电机,以及通讯、无线电、电器和各种电子装置中,是电子和电工工业、机械行业和日常生活中不可缺少的材料之一,华南理工大学朱敏本章主要内容磁学理论——物质的磁性、磁性的基本物理量磁性材料分类——软磁材料、永磁材料、-物质的磁性(一)物质的磁性将一个面积为(A)、通有电流(Is)的环型导体放入磁场中,该环型导体将会在磁场(H)的作用下发生偏转,即环型导体受到力矩的作用。力矩(M)的大小可由下式表示:MIsxAxH定义Pm=IsxA为通过电流为Is、面积为A的环型导体的磁矩。IsI华南理工大学朱敏原子内的电子做循轨运动和自旋运动,所以必然产生磁矩。前者称为轨道磁矩,后者称为自旋磁矩。电子的循轨磁矩Pl=电子的自旋磁矩Ps=e:单位电荷;h:普朗克常数;m:电子质量;l:轨道量子数;s:自旋量子数。原子核的磁矩比电子磁矩小三个数量级,一般情况下可忽略不计。--物质的磁性电子的循轨磁矩电子的循轨磁矩原子磁矩物质磁性原子磁矩=--物质的磁性磁场强度:电流强度为I的电流在一个每米有N匝线圈的无限长螺旋管轴线中央产生的磁场强度H为:H=NxIA/m(安/米)距离永磁体r处的磁场强度H为:H=km1r0/r2H/m(亨利/米)m1为磁极的磁极强度,单位为Wb(韦伯);r0是r的矢量单位;磁化强度(M):单位体积磁性材料内各磁畴磁矩的矢量和,单位为A/m。磁感应强度(B):物质在外磁场作用下,其内部原子磁矩的有序排列还将产生一个附加磁场。在磁性材料内部外加磁场与附加磁场的和,单位为T(特斯拉)。(二)基本磁性参量B=H+-物质的磁性磁导率和磁化率在真空中磁感应强度B与磁场强度H间的关系为:B=μ0H 在磁性材料中:B=μ0(H+M) 在均匀的磁性材料中,上式的矢量和可改成代数和:B=μ0(H+M)磁性材料的磁导率定义为磁感应强度与磁场强度之比:μ=B/H μ0:真空磁导率;μ:绝对磁导率,单位为H/m,μr:相对磁导率μr=μ/μ0磁化率定义为磁化强度与磁场强度之比:χ=M/H华南理工大学朱敏(三)-物质的磁性物质磁性分类顺磁性被磁化后,磁化场方向与外场方向相同,χ:1–104铁磁性被磁化后,磁化场方向与外场方向相同,χ:10-3-10-6被磁化后,磁化场方向与外场方向相反,χ:-(10-5–10-6)抗磁性与外加磁场的关系华南理工大学朱敏