磁滞现象

磁滞现象是指铁磁性材料(例如:)在磁化和去磁过程中,铁磁质的磁化强度不仅依赖于外磁场强度,还依赖于原先磁化强度的现象。 当外加磁场施加于铁磁质时,其原子的偶极子按照外加场自行排列。即使当外加场被撤离,部分排列仍保持:此时,该材料被磁化。 一旦被磁化了,其磁性會繼續保留。要消磁的話,只要施加相反方向的磁場就可以了。這亦是硬碟的記憶運作原理。

Stoner–Wohlfarth模型下磁感应强度 m磁场强度 h关系. 从原点出发的曲线称为 起始磁化曲线. 磁化饱和后的下行曲线与下方对应的反向曲线构成一个磁滞回线. 其中hc值被称为矫顽力mrs值被称为剩磁
对于产生晶粒取向的电工钢的一组B-H回路(BR 表示剩磁,而HC矫顽力。)

在铁磁质中,磁场强度H)和磁感应强度B)之间的关系是非线性的。如果在增强场强条件下,此二者关系将呈曲线上升到某点,到达此点后,即使场强H继续增加,磁感应强度B也不再增加。该情况被称为磁饱和(magnetic saturation)。[1]

如果此时磁场线性降低,该线性关系将以另一条曲线返回到0场强的某点,该点的B将被初始曲线的磁感应强度量BR叫做剩磁感应强度剩磁(remnant flux density)[2] 相抵消。

如果绘制以外加磁场的全部强度的二者关系图,将为S形的回路。S的中间厚度描述了磁滞量,该量与材料的矫顽力[3] 相关。

该现象的实际影响可为,例如,当通过磁芯的外加电流被撤离,由于残留磁场继续吸引电枢,而引起滞后从而延迟磁能的释放。

磁滞回路: 磁化向量 (M),以磁场强度(H)为函数

对于一种特殊材料,该曲线会影响一个磁路的设计。

为了最小化该影响和减小相关的能量损失,从而采用具有低矫顽力和低迟滞损失的铁磁性物质,例如坡莫合金铁镍合金透磁合金[4]

在很多应用中,由回路中不同点驱动产生的小的迟滞回路存在于B-H层中。接近原点的各回路有一个较大的µ(磁导率)[5]。回路越小,其磁性形状越柔和。一个特例就是,用一个降低的交流电场去磁化任何材料。

物理起源

磁滯現象模型

應用

鐵磁體中的磁滯現象可作各種不同的應用。磁帶硬碟信用卡都利用了鐵磁體中的磁滯現象來作數據的儲存。在這些材料中,很顯然一個磁極代表一個比特(bit),如北極代表1而南極代表0。然而,更換該存儲器從一個到另一個,此遲滯作用要求了解已存信息,因為所需的場強在每種情況下都會不同。為了解決該問題,記錄系統首先使用帶偏移程序過速驅動整個系統到一個已知狀態。模擬電磁記錄同樣適用這種技術。不同材料要求不同的偏移量,這就是為什麼在大多數卡式錄音帶前端都有一個選擇裝置(寫保護)。

參考書目

  1. ^ Arthur Eugene Fitzgerald, Charles Kingsley, Stephen D. Umans. Electric machinery. McGraw-Hill Professional. 2002: 230. ISBN 0824742699. 
  2. ^ Joao Bastos, Nelson Sadowski. Electromagnetic modeling by finite element methods. CRC Press. 2003: 91. ISBN 0073660094. 
  3. ^ Masud Mansuripur. The Physical Principles of Magneto-Optical Recording. Cambridge University Press. 1998: 586. ISBN 0521634180. 
  4. ^ 田民波. 磁性材料. 清华大学出版社. 2001: 68. ISBN 7302040842. 
  5. ^ Joao Bastos, Nelson Sadowski. Electromagnetic modeling by finite element methods. CRC Press. 2003: 31. ISBN 0073660094. 
  • Isaak D. Mayergoyz, Mathematical Models of Hysteresis and their Applications: Second Edition (Electromagnetism), Academic Press, 2003.

參看

外部連結