1
铁磁质
2
装置：环形螺绕环 ; 铁磁 Fe,Co,Ni及稀
钍族元素的化合物，能被强烈地磁化。
R
NIH
?2?
实验测量 B,如用感应电动势 测
量或用小线圈在缝口处测量；
Hr ~?
H
B
r o?? ?
由 得出 曲线。
原理,励磁电流 I; 用安培定理得 H。 R
I I
当外磁场变化一个周期时，铁磁质
内部的磁场变化曲线如图所示；
H
B
cH
cH?
rB SB
一、铁磁质的磁化曲线
3
起始磁化曲线为 oc,B
Ho
c
当外磁场减小时，介质中的磁场并
不沿起始磁化曲线返回，而是滞后
于外磁场变化，
Hc
Br
Hc当外磁场为 0 时，介质中的磁场并不为 0，有一剩磁 B
r ;
矫顽力 —— 加反向磁场 Hc，
使介质内部的磁场为 0，
继续增加反向磁场，介质
达到反向磁饱和状态；
改变外磁场为正向磁场，
不断增加外场，介质又达
到正向磁饱和状态。
磁化曲线形
成一条 磁滞
回线 。
结论
铁磁质的 不是一个常数，
它是 的函数。H? r
?
B的变化落后于 H，从而具有
剩磁，即磁滞效应。
—— 磁滞现象。
4
在无外磁场时，各磁畴排列杂乱无章，铁磁质不
显磁性；
Bo
(1)磁畴,铁磁质中由于原子的强
烈作用，在铁磁质中形成磁场很
强的小区域 —— 磁畴。磁畴的体
积约为 10-12 m3 。
在外磁场中，各磁畴沿外场转向，介质内部的磁场
迅速增加，在铁磁质充磁过程中伴随着发声、发热。
二、铁磁质的磁化机制
5
随着外磁场增加，能够提供转向的磁畴越来越少，铁磁
质中的磁场增加的速度变慢，最后外磁场再增加，介质
内的磁场也不会增加，铁磁质达到磁饱和状态。
磁饱和状态
H
B
o
a b c d
起始磁化曲线
饱和磁化强度 MS等于每个磁畴中原来的磁化强度，
该值很大，这就是铁磁质磁性 ?r大的原因。
磁滞 (hysteresis) 现象是由于掺杂和内应力等的作
用，当撤掉外磁场时磁畴的畴壁很难恢复到原来的形
状，而表现出来。
6
(1)加热法
当铁磁质的温度升高到某一温度时，磁性消失，
由铁磁质变为顺磁质，该温度为居里温度 tc 。当温
度低于 tc 时，又由顺磁质转变为铁磁质。
铁的居里温度 tc = 770° C；
30%的坡莫合金居里温度 tc = 70° C；
利用铁磁质具有居里温度的特点，可将其制作温
控元件，如电饭锅自动控温。
原因,由于加热使磁介质中的分子、原子的振动加剧，
提供了磁畴转向的能量，使铁磁质失去磁性。
(2)敲击法,通过振动可提供磁畴转向的能量，使介质
失去磁性。如敲击永久磁铁会使磁铁磁性减小。
三、退磁方法
7
(4)加交变衰减的磁场,使介质中的磁场逐渐衰减为 0,
应用在录音机中的交流抹音磁头中。
(3)加反向磁场法,加反向磁场，提供一个矫顽力 Hc,使
铁磁质退磁。
(1)软磁材料
磁滞回线细长，剩磁很小。
B
Ho
象软铁、坡莫合金、硒钢片、铁铝合金、铁镍合金等。
由于软磁材料磁滞损耗小，适合用在交
变磁场中，如变压器铁芯、继电器、电动机
转子、定子都是用软件磁性材料制成 。
(2)硬磁性材料
B
Ho
磁滞回线较粗，剩磁很大，这种材料
充磁后不易退磁，适合做永久磁铁。
四、铁磁材料分类
8
(3)非金属氧化物 ----铁氧体
磁滞回线呈矩形，又称矩磁材
料，剩磁接近于磁饱合磁感应强
度，具有高磁导率、高电阻率。
B
Ho
它是由 Fe2O3和其他二价的金属氧化物（如 NiO，
ZnO等粉末混合烧结而成 。
可作磁性记忆元件。
硬磁性材料如碳钢、铝镍钴合金和铝钢等。
可用在磁电式电表、永磁扬声器、耳机以及雷达中
的磁控管等。
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。
五、超导体
9
在低温下某些物质失去电阻的性质，为超导体。
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：
1.零电阻率
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。
2.迈斯纳效应
将超导体放入磁场中，
— 完全抗磁性
1933年德国物理学家
W.迈斯纳发现，
0B
?
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。
10
)(0 HMB ??? ?? ? 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
mg
FHM ?? ??
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。
2.超导体的应用
11
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。
高温超导现已达到 ?153° C。
?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。
? 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。
铁磁质
2
装置：环形螺绕环 ; 铁磁 Fe,Co,Ni及稀
钍族元素的化合物，能被强烈地磁化。
R
NIH
?2?
实验测量 B,如用感应电动势 测
量或用小线圈在缝口处测量；
Hr ~?
H
B
r o?? ?
由 得出 曲线。
原理,励磁电流 I; 用安培定理得 H。 R
I I
当外磁场变化一个周期时，铁磁质
内部的磁场变化曲线如图所示；
H
B
cH
cH?
rB SB
一、铁磁质的磁化曲线
3
起始磁化曲线为 oc,B
Ho
c
当外磁场减小时，介质中的磁场并
不沿起始磁化曲线返回，而是滞后
于外磁场变化，
Hc
Br
Hc当外磁场为 0 时，介质中的磁场并不为 0，有一剩磁 B
r ;
矫顽力 —— 加反向磁场 Hc，
使介质内部的磁场为 0，
继续增加反向磁场，介质
达到反向磁饱和状态；
改变外磁场为正向磁场，
不断增加外场，介质又达
到正向磁饱和状态。
磁化曲线形
成一条 磁滞
回线 。
结论
铁磁质的 不是一个常数，
它是 的函数。H? r
?
B的变化落后于 H，从而具有
剩磁，即磁滞效应。
—— 磁滞现象。
4
在无外磁场时，各磁畴排列杂乱无章，铁磁质不
显磁性；
Bo
(1)磁畴,铁磁质中由于原子的强
烈作用，在铁磁质中形成磁场很
强的小区域 —— 磁畴。磁畴的体
积约为 10-12 m3 。
在外磁场中，各磁畴沿外场转向，介质内部的磁场
迅速增加，在铁磁质充磁过程中伴随着发声、发热。
二、铁磁质的磁化机制
5
随着外磁场增加，能够提供转向的磁畴越来越少，铁磁
质中的磁场增加的速度变慢，最后外磁场再增加，介质
内的磁场也不会增加，铁磁质达到磁饱和状态。
磁饱和状态
H
B
o
a b c d
起始磁化曲线
饱和磁化强度 MS等于每个磁畴中原来的磁化强度，
该值很大，这就是铁磁质磁性 ?r大的原因。
磁滞 (hysteresis) 现象是由于掺杂和内应力等的作
用，当撤掉外磁场时磁畴的畴壁很难恢复到原来的形
状，而表现出来。
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(1)加热法
当铁磁质的温度升高到某一温度时，磁性消失，
由铁磁质变为顺磁质，该温度为居里温度 tc 。当温
度低于 tc 时，又由顺磁质转变为铁磁质。
铁的居里温度 tc = 770° C；
30%的坡莫合金居里温度 tc = 70° C；
利用铁磁质具有居里温度的特点，可将其制作温
控元件，如电饭锅自动控温。
原因,由于加热使磁介质中的分子、原子的振动加剧，
提供了磁畴转向的能量，使铁磁质失去磁性。
(2)敲击法,通过振动可提供磁畴转向的能量，使介质
失去磁性。如敲击永久磁铁会使磁铁磁性减小。
三、退磁方法
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(4)加交变衰减的磁场,使介质中的磁场逐渐衰减为 0,
应用在录音机中的交流抹音磁头中。
(3)加反向磁场法,加反向磁场，提供一个矫顽力 Hc,使
铁磁质退磁。
(1)软磁材料
磁滞回线细长，剩磁很小。
B
Ho
象软铁、坡莫合金、硒钢片、铁铝合金、铁镍合金等。
由于软磁材料磁滞损耗小，适合用在交
变磁场中，如变压器铁芯、继电器、电动机
转子、定子都是用软件磁性材料制成 。
(2)硬磁性材料
B
Ho
磁滞回线较粗，剩磁很大，这种材料
充磁后不易退磁，适合做永久磁铁。
四、铁磁材料分类
8
(3)非金属氧化物 ----铁氧体
磁滞回线呈矩形，又称矩磁材
料，剩磁接近于磁饱合磁感应强
度，具有高磁导率、高电阻率。
B
Ho
它是由 Fe2O3和其他二价的金属氧化物（如 NiO，
ZnO等粉末混合烧结而成 。
可作磁性记忆元件。
硬磁性材料如碳钢、铝镍钴合金和铝钢等。
可用在磁电式电表、永磁扬声器、耳机以及雷达中
的磁控管等。
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。
五、超导体
9
在低温下某些物质失去电阻的性质，为超导体。
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：
1.零电阻率
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。
2.迈斯纳效应
将超导体放入磁场中，
— 完全抗磁性
1933年德国物理学家
W.迈斯纳发现，
0B
?
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。
10
)(0 HMB ??? ?? ? 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
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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。
2.超导体的应用
11
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。
高温超导现已达到 ?153° C。
?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。
? 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。
