磁滯回線是什么？B-H曲線是什么？在之前學(xué)習(xí)磁的基本物理量的時(shí)候我就提到過這兩個(gè)概念，當(dāng)時(shí)沒有以此展開講解，其實(shí)就是在這等著大家呢。繼上次大家學(xué)習(xí)了什么是磁性材料和非磁性材料后，我們這次繼續(xù)學(xué)習(xí)磁性材料的磁特性。

如下圖23-1所示的變壓器鐵芯硅鋼片、銑床電磁吸盤、電磁起重機(jī)，還有此卡、磁盤等等，鐵磁材料的應(yīng)用與我們的生活息息相關(guān)。而磁性材料不同的磁特性可以讓它應(yīng)用在各種不同的領(lǐng)域。那么，磁性材料有著什么樣的磁特性呢？

磁性材料的磁導(dǎo)率很大，μ_r?1，其磁導(dǎo)率可比非磁性材料的要高10²～10⁶倍。這就好比高導(dǎo)電率，導(dǎo)體導(dǎo)電率（電導(dǎo)率） 越大，其電阻越小，導(dǎo)電性能也就越好，在相同電流作用下，其消耗也較小，作為導(dǎo)線用，顯然是選擇電導(dǎo)率越大的導(dǎo)體越有利。類似的，在需要應(yīng)用磁力的各種設(shè)備中，自然也是磁力越大越好，而高磁導(dǎo)率的磁性材料，在通過很小的電流的情況下，就能產(chǎn)生很大的磁力，達(dá)到很好的工作效率。

例如曹老師在《電工基礎(chǔ)》課程中所提到的導(dǎo)磁塊、銑刨用強(qiáng)力電磁吸盤以及電磁起重機(jī)都是利用磁性材料高磁導(dǎo)率的特性得到廣泛使用。

2、磁飽和性

磁性物質(zhì)因磁化產(chǎn)生的磁場是不會(huì)無限制增加的，當(dāng)外磁場（或激勵(lì)磁場的電流）增大到一定程度時(shí)，全部磁疇都會(huì)轉(zhuǎn)向與外磁場方向一致，這是的磁感應(yīng)強(qiáng)度將達(dá)到飽和值。我們以通電線圈為例，如圖23-2所示，圖（a）中流過電流i的通電線圈在真空中時(shí)的磁場強(qiáng)度H和磁感應(yīng)強(qiáng)度B關(guān)系與圖（b）中流過相同電流i的通電線圈內(nèi)含有磁性材料介質(zhì)時(shí)的磁場強(qiáng)度H和磁感應(yīng)強(qiáng)度B關(guān)系不同。

若圖23-2中的磁介質(zhì)是變壓器鐵芯，顯然圖（b）中的磁感應(yīng)強(qiáng)度比圖（a）的大得多。這是因?yàn)殍F芯被磁化后使得原磁場得到大大增強(qiáng)。而上文提到，磁性物質(zhì)因磁化產(chǎn)生的磁場是不會(huì)無限制增加的，也就是說鐵芯對(duì)磁場的增強(qiáng)效果是有限的。

在上一次的學(xué)習(xí)內(nèi)容中我們已經(jīng)知道，非磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率約等于真空磁導(dǎo)率，真空的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和所處的磁場強(qiáng)度H成正比，它們的特性曲線呈線性關(guān)系；同樣的，其磁通φ與產(chǎn)生磁場的電流I成正比，也是呈線性關(guān)系。

而含有磁介質(zhì)的情況下的磁化曲線卻不是線性的，如圖23-3所示。磁性物質(zhì)的磁化現(xiàn)象使得在相同的磁場強(qiáng)度（或者是相同的勵(lì)磁電流）下，磁介質(zhì)中總的磁感應(yīng)強(qiáng)度比真空情況下（沒有磁介質(zhì)）的磁感應(yīng)強(qiáng)度大；另外，磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率也不是常數(shù)。因?yàn)榇藭r(shí)的B與H不是線性關(guān)系，所以磁通量φ與H也不存在正比關(guān)系。

當(dāng)磁化的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到飽和值，即全部磁疇都會(huì)轉(zhuǎn)向與外磁場方向一致的時(shí)候，B_J-H曲線趨于平緩，此時(shí)再增加磁場強(qiáng)度H，總的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化趨勢與B₀基本相同。由B=μH，我們也可以看到，隨著H的增大，μ在增大，即B-H曲線的斜率在增大。顯然B-H曲線就是磁化曲線，它表示表示磁性物質(zhì)中的磁場強(qiáng)度H與所感應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B之間的關(guān)系。

3、磁滯性

在上一次的學(xué)習(xí)中我們也已經(jīng)知道了，磁性材料按磁化后去磁的難易程度可分為軟磁性材料和硬磁性材料。磁化后容易去掉磁性的物質(zhì)叫軟磁性材料，不容易去磁的物質(zhì)叫硬磁性材料。一般來講軟磁材料剩磁較小，硬磁材料剩磁較大。也就是說，磁性材料通過磁化具有磁性后，其磁性并不是簡單的隨著磁場強(qiáng)度（或者是勵(lì)磁電流）的消失而消失，而是通過采用某種手段才能去掉磁性。

我們以鐵芯線圈為例講解，當(dāng)鐵芯線圈通有交變電流時(shí)，鐵芯將受到交變磁化。但當(dāng)H減少為零時(shí)，B并未回到零值，出現(xiàn)剩磁B_r。這種磁感應(yīng)強(qiáng)度滯后于磁場強(qiáng)度變化的性質(zhì)稱為磁滯性。如圖23-4為磁性物質(zhì)的磁滯回線。

此后若減小H，磁化曲線從點(diǎn)“1”開始并不沿原來的起始磁化曲線返回，這表明磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化滯后于H的變化。當(dāng)H減小為零時(shí)，B并不為零，而等于剩磁B_r（點(diǎn)“2”）。要使剩磁消失，通常需進(jìn)行反向磁化，即加一反向磁化場（反向磁場強(qiáng)度H），而當(dāng)反向磁化場加強(qiáng)到-H_c時(shí)，B才為零。將B=0時(shí)的H值稱為矯頑磁力，即H_c稱為矯頑磁力，如圖23-4中的點(diǎn)“3”和點(diǎn)“6”,。

如果反向磁場強(qiáng)度H的大小繼續(xù)增大，磁性材料將沿反方向磁化到達(dá)飽和狀態(tài)，相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度繼續(xù)達(dá)到飽和值（點(diǎn)“4”）。

此后若使反向剩磁磁-B_r減小到零，然后磁場強(qiáng)度H又沿正方向增加。磁性材料磁化狀態(tài)將沿曲線5-6-1回到正向飽和磁化狀態(tài)。

如圖23-4中這種在磁場強(qiáng)度周期性變化時(shí)，磁性物質(zhì)由于磁滯現(xiàn)象的閉合磁化曲線叫做磁滯回線。磁性材料在循環(huán)磁化過程中是伴隨著能量的損耗的，即磁滯損耗，它是磁疇反復(fù)轉(zhuǎn)向引起的能量損失。另外，可以證明，B-H磁滯回線所包圍的面積正比于在一次循環(huán)磁化中的能量損耗，在此也不展開講述。

接觸過變壓器的電工朋友們應(yīng)該知道銅損和鐵損，其中鐵損是指鐵磁材料在交變磁場中的磁滯損耗和渦流損耗之和。這里的磁滯損耗就是上文所指的磁滯損耗，它會(huì)使變壓器鐵芯發(fā)熱。

學(xué)到這里，我們已經(jīng)可以很好地回到前面所提的的問題了，磁性材料的磁特性是：導(dǎo)磁能力強(qiáng)，磁通與勵(lì)磁電流為非線性關(guān)系，具有磁滯性和磁飽和性。磁特性的根源在于磁性材料內(nèi)部存在磁疇。

知道了磁性材料的磁特性后，結(jié)合磁化后容易去掉磁性的物質(zhì)叫軟磁性材料，不容易去磁的物質(zhì)叫硬磁性材料這點(diǎn)，我們可以很快的知道，硬磁材料一經(jīng)外磁場磁化后，即使在相當(dāng)大的反向磁場作用下，仍能保持一部分或大部分原磁場方向的磁性。這類材料的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度B_r高，矯頑磁力H_c大。

根據(jù)磁滯回線和磁化曲線的不同，磁性物質(zhì)大致可以被分為三類：軟磁材料、硬磁材料及矩磁材料，它們的磁滯回線如圖23-5所示。

如圖23-5中的三種磁滯回線的形狀。軟磁材料的矯頑磁力較小，磁滯回線較窄，磁滯損失小，一般為硅鋼、純鐵、鑄鐵、坡莫合金等，用來制造電機(jī)、變壓器等的鐵芯。硬磁材料矯頑磁力較大，磁滯回線較寬，磁滯損失大，一般為鉻鋼、鈷鋼、碳鋼、鎢鋼等，適宜制作永久磁鐵。矩磁材料剩磁大而矯頑磁力小，磁滯回線近似為矩形，穩(wěn)定性良好，適用于電子計(jì)算機(jī)隨機(jī)存取的記憶裝置、磁放大器等。

在《電工基礎(chǔ)》中，曹老師還給我們講解了怎么查看磁化曲線，在這里由于制圖原因，我就不再展開講解，大家可以去看曹老師的課程。

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電工基礎(chǔ)