磁滯現象

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Theoretical model of magnetization m against magnetic field h. Starting at the origin, the upward curve is the initial magnetization curve. The downward curve after saturation, along with the lower return curve, form the main loop. The intercepts hc and mrs are the coercivity and saturation remanence.

磁滯現象是指鐵磁性物理材料(例如:)在磁化和去磁過程中,鐵磁質的磁化強度不僅依賴於外磁場強度,還依賴於原先磁化強度的現象。 當外加磁場施加於鐵磁質時,其原子的偶極子按照外加場自行排列。即使當外加場被撤離,部分排列仍保持:此時,該材料被磁化。 一但被磁化了,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。

對於晶粒取向電材料的一組B-H環路(BR 表示剩磁,而HC矯頑力。)

在鐵磁質中,磁場強度H)和磁感應強度B)之間的關係是非線性的。如果在增強場強條件下,此二者關係將呈曲線上升到某點,到達此點後,即使場強H繼續增加,磁感應強度B也不再增加。該情況被稱為磁飽和(magnetic saturation)。[1]

如果此時磁場線性降低,該線性關係將以另一條曲線返回到0場強的某點,該點的B將被初始曲線的磁感應強度量BR叫做剩磁感應強度剩磁(remanent flux density)[2] 相抵消。

如果繪製以外加磁場的全部強度的二者關係圖,將為S形的迴路。S的中間厚度描述了磁滯量,該量與材料的矯頑力[3] 相關。

該現象的實際影響可為,例如,當通過磁芯的外加電流被撤離,由於殘留磁場繼續吸引電樞,而引起滯後從而延遲磁能的釋放。

磁滯迴路: 磁化向量 (M),以磁場強度(H)為函數

對於一種特殊材料,該曲線會影響一個磁路的設計。

為了最小化該影響和減小相關的能量損失,從而採用具有低矯頑力和低遲滯損失的鐵磁性物質,例如坡莫合金鐵鎳合金透磁合金[4]

在很多應用中,由迴路中不同點驅動產生的小的遲滯迴路存在於B-H層中。接近原點的各迴路有一個較大的µ(磁導率)[5]。迴路越小,其磁性形狀越柔和。一個特例就是,用一個降低的交流電場去磁化任何材料。

物理起源[編輯]

磁滯現象模型[編輯]

應用[編輯]

鐵磁體中的磁滯現象可作各種不同的應用。磁帶硬盤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(防寫)。

參考書目[編輯]

  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. 清華大學出版社. 2001: 68. ISBN 7302040842. 
  5. ^ Joao Bastos, Nelson Sadowski. Electromagnetic modeling by finite element methods. CRC Press. 2003: 31. ISBN 0073660094. 

參看[編輯]

外部連結[編輯]