動態(tài)磁化過程的特點和復數(shù)磁導率

前面幾節(jié)的討論都是在準靜態(tài)下進行的，考慮的是在給定磁場下，樣品從一個平衡態(tài)轉變到新平衡態(tài)之后的結果，沒有考慮建立新平衡態(tài)所需要的時間，但在交變磁場中，特別是高頻磁場中的應用時，磁化狀態(tài)變化需要一定時間過程的問題將變得十分突出，帶來一系列新現(xiàn)象和新問題：磁化強度的變化落后于磁場變化，磁化率變?yōu)閺蛿?shù)。頻散現(xiàn)象：磁化率不但隨磁場幅值變化，也隨交變場頻率變化，出現(xiàn)一系列的起伏，直到某一截止頻率，磁化率為零。損耗增加：除去不可逆磁化過程產生的磁滯損耗外，還有渦流損耗和磁性材料特有的各種后效損耗。磁導率的減落效應。交變磁場下的磁化過程（動態(tài)磁化過程）一.動態(tài)磁化過程的特點和復數(shù)磁導率厚度為50μm的鉬坡莫合金片不同磁場頻率下的磁滯迴線，實驗表明，隨著磁場頻率的增高、磁滯迴線逐漸趨于一個橢圓形狀，面積有所增加。在磁場達到最大值時，磁感應強度并不對應最大值。交變磁場下的實驗結果如下反映了動態(tài)磁化的一些特點：磁場幅值不變，頻率提高，磁感應強度和磁導率都迅速下降，動態(tài)磁化特性瑞利磁滯回線：當外磁場的振幅不大（磁化基本上為可逆）時，得到在原點附近具有正負對稱變化的磁滯回線。磁滯損耗：Wh=(3/4)fη(Hm)3渦流損耗：P=(r02/8ρ)(dM/dt)2(均勻磁化)(趨膚效應)

P=(r02/2ρ)(dM/dt)2(非均勻磁化)磁后效應：磁化強度M(或B)跟不上磁場變化的延遲現(xiàn)象。(擴散磁后效、約旦磁后效:M(T)–M(0)=χdSVlogt，SV磁后效系數(shù)，

χd微分磁導率。復數(shù)磁導率交變磁場中的磁體：存在磁滯效應、渦流效應、磁后效應、疇壁共振等。交變磁場：H=HmeiωtB=Bmei（ωt-φ）復數(shù)磁導率:μ=(1/μ0)(B/H)=(Bm/μ0Hm)e-iφ=μ′

-iμ′′磁損耗功率密度：P耗=(1/T)∫0THdB=πfμ0μ′′Hm2

儲能密度：WC=(1/T)∫0THBdt=(1/2)μ0μ′Hm2

品質因子：Q=2πf(Wc/P耗)=μ′/μ′′磁損耗系數(shù)(損耗角正切):

tanφμ=1/Q=μ′′/μ′橢圓磁滯迴線下，假設交變磁場H是正弦周期變化，則相應的磁感應強度B也是正弦周期性變化，但比磁場變化落后一個相角。因此在高頻弱磁場范圍內我們可以給出確切的數(shù)學表達示：在弱直流磁場下，靜態(tài)磁滯回線近似為一直線（可逆磁化段）但在高頻弱磁場范圍，磁滯回線會變成一個橢圓。H=Hmeiωt

B=Bmei（ωt-φ）復數(shù)磁導率的引入：交變磁場下，磁感應強度的變化落后一個相角，

顯然，磁導率分為兩部分：實數(shù)部分和磁場變化同位相，又稱彈性磁導率，其含義和靜態(tài)磁導率相同。虛數(shù)部分落后磁場變化角，又稱粘滯性磁導率，相當于損耗。因此交變磁場下磁導率成復數(shù)：或用復數(shù)磁化率表示：

采用復數(shù)表示更為方便：稱作損耗角正切，也叫損耗因子。稱作品質因數(shù)，表示單位耗能下的儲能大小。為綜合表征磁性材料性質還常使用積參量相位角δ又稱作損耗角，可以證明單位體積磁損耗功率為：習題5.4交變磁場在鐵磁體內的儲能密度為：這些參數(shù)的意義，還可以通過一個環(huán)形樣品來說明：繞有線圈的環(huán)形磁性材料，其等效電路如右圖。測量出LX,RX，及可求出設交變電流：其中，N是線圈箍數(shù)，

是環(huán)形樣品的平均周長。其感應電動勢為：所以等效電阻等效電感環(huán)形線圈電感于是有：起始磁導率隨頻率的變化：磁譜復習