磁特性

材料在磁的作用下表现出来的性质

磁特性指材料在磁的作用下表现出来的性质，通常可理解为磁性，其大小用磁导率衡量。

磁导率

磁导率表示材料被磁化的难易程度，用符号μ表示，单位为亨每米(H/m)。为了比较各种材料的导磁能力，把任何一种材料的磁导率与真空磁导率的比值，称为这种材料的相对磁导率，用以μr表示。

不同材料，因为其构成物质不同，导致其磁导能力大小存在差异。研究中一般将真空下的磁导能力设为1，则抗磁性材料的相对磁导率小于1；反之，顺磁性材料的相对磁导率就大于1。在顺磁性材料中，相对磁导率的大小差异也很大，从略大于1到几百甚至数千不等。铁磁性材料是最典型的顺磁性材料之一，且其相对磁导率往往都在数百以上的级别，这其中最典型的铁磁性材料是铁、钴、镍等。

铁磁材料属于强磁体。近代的科学实践表明，铁磁材料的磁性主要来源于电子的自旋磁矩。在没有外磁场的条件下，铁磁材料中电子自旋磁矩可以在小范围内“自发”排列起来，形成一个个小的“自发磁化区”。这种自发磁化区称为磁畴。每个磁畴都有各自的磁化方向，当铁磁性材料没有被磁化时，磁畴方向各异，对外整体不显磁性。当外磁场从无到有、从弱到强时，磁畴的方向、位置和体积等都会发生变化。

磁滞回线

物质的磁滞回线用来说明在外磁场作用下的物质被磁化的磁场强度变化的固有方式，这是物质的基本特性之一。如图1所示为物质的磁滞回线曲线，由图1可知，物质的磁化过程磁场的强度变化可分以下几个过程。

(1)平稳起始区(图1中I区)。在该磁场强度变化区，铁磁构件被外界磁场磁化的速度极为缓慢。

(2)急速变化区(图1中II区)。铁磁构件的磁化率达到整个过程的顶点，在外磁场的作用下，铁磁构件的磁场强度迅速变大。

(3)近似饱和区(图1中III区)。在外磁场强度不断增大的同时，铁磁构件的磁场变化缓慢，接近于饱和。

(4)磁场饱和区(图1中Ⅳ区)。不管外磁场如何变化，铁磁构件内部的磁场都不随着改变，趋于稳定。

磁畴的变化

由图1可知，所有的物质的被磁化的过程，都不会是一个简单的线性关系，也不会随着外界磁场的增大而不断增大，而是一个复杂的曲线。在开始时，被磁化磁场变化缓慢；在中间时，被磁化磁场变化极为迅速：接下来，被磁化磁场到达饱和期，不随外界磁场的改变而变化。该曲线反映了物质被磁化的过程，它的理论基础是建立在磁畴上的，物质的磁化和退磁皆是由磁畴的运动引起的。

物质的磁畴在初始状态，即在没有受到外磁场的干扰时，物质的内部的磁畴呈饱和状态，磁畴运动形成的内部磁场相互抵消，物质表现出来的总的磁场大小为0，即

式中：Vi为第i个物质内部的磁畴的大小；θi为第i个磁畴所受到的外界的磁化强度矢量M与某一特定方向间的夹角的大小。

当物质受到外界磁场的干扰时，物质开始按照磁滞回线的规律进行磁化，磁畴打破原有的平衡状态，开始运动，有

式中：多项式的第一项是外部激励磁信号接近的磁畴产生的影响：第二项是物质内部磁畴的运动，对磁场所产生的影响；第三项是物质内部磁畴的自身运动，对物质的磁性所产生的影响。

由物质磁化时的磁滞回线和以上磁畴的表达式相结合，可以得知，外部激励磁场如果磁场强度较小，则磁畴的位移对磁场的影响为主，如果外部激励磁场为强磁场时，则磁畴的转动对物质的磁场的影响为主。

金属的磁特性

物质在外磁场的作用下感生出磁场的物理过程称为磁化。

在外磁场作用下感生出十分微弱的磁场，而该磁场方向与外磁场方向相同的物质称为顺磁质，如铝；该磁场方向与外磁场方向相反的物质称为逆磁质，如铜。在外磁场作用下可产生很大的附加磁场的物质称为铁磁质，如铁、钴、镍及它们的某些合金。

物质磁性的大小可用磁导率表示，它说明了物质磁感应强度与磁场强度的关系，如下式：

式中，μ为磁导率，单位H/m；B为磁感应强度，单位为T；H为磁场强度，单位为A/m。

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