剩磁
剩磁（Remanence）符號為Br，是指磁體經磁化至飽和以後，撤去外磁場，在原來外磁場方向上仍能保持一定的磁化強度。剩磁的極限值為飽和磁化強度。永磁材料的剩磁主要受材料中各個晶粒取向和磁疇結構的影響。
用剩磁可以量測磁化的程度[1]，當磁鐵被磁化後，就有剩磁[2]。磁儲存設備就是利用剩磁來記錄資料，在古地磁學研究地球磁場時，剩磁也可以提供許多的資訊。
在磁鐵以外的工程應用時，剩磁也會稱為剩餘磁化（residual magnetization）。像變壓器、馬達及發電機及電磁鋼一般不希望有太大的剩磁，因為剩磁會帶來不想要的結果，例如電磁鐵若有剩磁，在線圈不導通時仍然會有磁性。剩磁可以利用退磁的方式去除。
剩磁在國際單位制的單位為特斯拉（T），CGS高斯單位制下的單位為高斯（G），1T = 10000G。
剩磁的分類
[編輯]飽和剩磁
[編輯]剩磁的定義是在施加磁場後（需大到可以產生磁飽和）後將磁場移除，剩留的磁化強度[1]。可以用像振動樣品磁強計之類的設備量測磁滯曲線，磁場為0的點即為剩磁。在物理上剩磁會轉換為平均的磁化強度（磁矩除以總體積），用Mr來表示。若需要和其他的剩磁區分，這種剩磁會稱為飽和剩磁（saturation remanence）或飽和等溫剩磁（saturation isothermal remanence，SIRM），符號為Mrs。
在工程應用中會用B-H分析儀量測剩磁，B-H分析儀是量測在交流磁場下的響應。剩磁是永久磁鐵最重要的特性，表示永久磁鐵可以產生的最大磁化強度。例如釹磁鐵的剩磁約有1.3特斯拉。
等溫剩磁
[編輯]一個剩磁的數據多半無法完全表示磁鐵的特性。例如磁帶中有許多的小磁粒子（參見磁儲存），這些粒子不完全相同。岩石中的磁石也有不同的磁特性（參見岩石磁性）。要進一步的了解其特性，可以將剩磁增加或減少一些，一種方式是先用交流磁場將磁鐵退磁，再施加磁場H後再移除。這種剩磁用Mr(H)表示，和磁場大小有關[3]，稱初始剩磁（initial remanence）[4]或等溫剩磁（isothermal remanent magnetization，簡稱IRM）[5]。
另一種等溫剩磁的量測方式是先將磁鐵在一方向磁飽和，再在反方向加磁場再移除[3]。這稱為退磁剩磁（demagnetization remanence，DC demagnetization remanence），以Md(H)表示，其中H為磁場的大小[6]。另一種方式是將磁飽和的磁鐵在交流磁場中退磁，稱為交流退磁剩磁（AC demagnetization remanence, alternating field demagnetization remanenc），用符號Maf(H)表示。
若其中的粒子是不互相影響的單磁域粒子，且有單軸各向異性，上述的剩磁之間會有簡單的線性關係。
非磁滯剩磁
[編輯]另一種實驗室常見的剩磁是非磁滯剩磁（anhysteretic remanent magnetization, ARM），是將磁鐵放在一個大的交流磁場中再加一個小的直流磁場。交流磁場的大小慢慢減小，最後降到零，可以得到非磁滯磁化密度（anhysteretic magnetization），再將磁場移除即得到剩磁。非磁滯剩磁的曲線多半接近磁滯曲線兩側的平均值[7]，且在一些模型中假設可以代表特定磁場的最低能量狀態[8]。非磁滯剩磁也類似一些磁記錄技術下的寫入過程[9]，以及岩石中的自然剩磁[10]。
相關條目
[編輯]腳註
[編輯]- ^ 1.0 1.1 Chikazumi 1997
- ^ 嚴格來說，它還會受地球地磁的影響，不過對永久磁鐵的影響不大
- ^ 3.0 3.1 Wohlfarth 1958
- ^ McCurrie & Gaunt 1966
- ^ Néel 1955
- ^ Pfeiffer 1990
- ^ Bozorth 1951
- ^ Jiles & Atherton 1986
- ^ Jaep 1969
- ^ Banerjee & Mellema 1974
參考資料
[編輯]- Banerjee, S. K.; Mellema, J. P. A new method for the determination of paleointensity from the A.R.M. properties of rocks. Earth Planet. Sci. Lett. 1974, 23 (2): 177–184. Bibcode:1974E&PSL..23..177B. doi:10.1016/0012-821X(74)90190-3.
- Bozorth, Richard M. Ferromagnetism. AN IEEE Press Classic Reissue. Wiley-IEEE Press. 1993 [Reissue of 1951 publication]. ISBN 0-7803-1032-2.
- Chikazumi, Sōshin. Physics of Ferromagnetism. Clarendon Press. 1997. ISBN 0-19-851776-9.
- Jaep, W. F. Anhysteretic magnetization of an assembly of single-domain particles. J. Appl. Phys. 1969, 40 (3): 1297–1298. Bibcode:1969JAP....40.1297J. doi:10.1063/1.1657638.
- Jiles, D. C.; Atherton, D. L. Theory of ferromagnetic hysteresis. J. Magn Magn. Mater. 1986, 61: 48–60. Bibcode:1986JMMM...61...48J. doi:10.1016/0304-8853(86)90066-1.
- McCurrie, R. A.; Gaunt, P. The magnetic properties of platinum cobalt near the equiatomic composition part I. the experimental data. Phil. Mag. 1966, 13 (123): 567–577. Bibcode:1966PMag...13..567M. doi:10.1080/14786436608212648.
- Néel, Louis. Some theoretical aspects of rock magnetism. Adv. Phys. 1955, 4 (14): 191–243. Bibcode:1955AdPhy...4..191N. doi:10.1080/00018735500101204.
- Pfeiffer, H. Determination of anisotropy field distribution in particle assemblies taking into account thermal fluctuations. Physica Status Solidi. 1990, 118: 295–306. Bibcode:1990PSSAR.118..295P. doi:10.1002/pssa.2211180133.
- Wohlfarth, E. P. Relations between different modes of acquisition of the remanent magnetization of ferromagnetic particles. J. Appl. Phys. 1958, 29 (3): 595–596. Bibcode:1958JAP....29..595W. doi:10.1063/1.1723232.