磁物理基础知识摘要

        磁矩（Magnetic moment）是描述物体磁性的一个物理量，它是一个矢量，表示物体在外部磁场中对该磁场的响应。磁矩的大小和方向决定了物体在磁场中的行为。         磁矩的计算通常涉及到物体内部的电流环流或原子磁矩的贡献。对于一个电流环路，其磁矩 mm 可以通过以下公式计算：         m = I ⋅ A         其中：         m 是磁矩的矢量。         I 是电流强度。         A 是电流环路的面积矢量，垂直于电流方向。         对于原子磁矩，磁矩的产生通常与电子轨道运动和自旋有关。

        磁化强度是描述宏观磁性体磁性强弱程度的物理量。在经典电磁学中，磁化强度(magnetization)或磁性极化( magnetic polarization)是表示磁性物质永久的或者诱发的偶极磁矩的矢量场。通常用符号M表示。定义为媒质微小体元ΔV内的全部分子磁矩矢量和与ΔV之比。

        磁化强度（Magnetization）是描述磁性材料在外部磁场作用下被磁化的程度的物理量。它通常用符号 M 表示，是一个矢量，表示单位体积或单位质量的物质中所携带的磁矩。         磁化强度可以通过以下公式表示：         M = m ​/ V         其中：         M 是磁化强度，单位是安培每米（A/m）。         m 是磁矩（磁偶极矩），单位是安培·平方米（A·m²）。         V 是材料的体积，单位是立方米（m³）。         磁化强度描述的是磁性材料中单位体积或单位质量的磁矩，即在外部磁场中，材料中的磁矩如何排列和响应。这个概念对于理解材料的磁性质以及磁场在材料中的分布和效应非常重要。         磁化强度与磁场强度 H 之间的关系可以通过磁性材料的磁化曲线（磁滞回线）来描述，其中磁化强度的变化随着外部磁场的变化而发生。

        剩磁（Remanence）符号为Br，是指磁体经磁化至饱和以后，撤去外磁场，在原来外磁场方向上仍能保持一定的磁化强度。剩磁的极限值为饱和磁化强度。永磁材料的剩磁主要受材料中各个晶粒取向和磁畴结构的影响。

        剩磁在国际单位制的单位为特斯拉（T），CGS高斯单位制下的单位为高斯（G），1T = 10000G。

        磁场强度在历史上最先由磁荷观点引出。类比于电荷的库仑定律，人们认为自然界存在正负两种磁荷，并提出磁荷的库仑定律。单位正电磁荷在磁场中所受的力被称为磁场强度(符号为H)。后来安培提出分子电流假说，认为并不存在磁荷，磁现象的本质是分子电流。自此磁场的强度多用磁感应强度(符号为B)表示。但是在磁介质的磁化问题中，磁场强度作为一个导出的辅助量仍然发挥着重要作用。         磁场强度描写磁场性质的物理量。用H表示。其定义式为 H = B/μ0-M ，式中B是磁感应强度，M是磁化强度，μ0是真空中的磁导率，μ0=4π×10-7特斯拉·米/安。H的单位是安/米。在高斯单位制中H的单位是奥斯特。1安/米=4π×10-3奥斯特。         简易定义：把磁场中某点磁感应强度B与介质磁导率μ的比值叫作该点的磁场强度。         磁场强度由磁感应强度与磁导率定义而来，起辅助作用，重要的是理解后两者。

        磁感应强度是指描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量，常用符号B表示，国际通用单位为特斯拉（符号为T）。磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。在物理学中磁场的强弱使用磁感应强度来表示，磁感应强度越大表示磁感应越强。磁感应强度越小，表示磁感应越弱。         电流（运动电荷）的周围存在磁场，它对外的重要表现是：对引入场中的运动试探电荷、载流导体或永久磁铁有磁场力的作用，因此可用磁场对运动试探电荷的作用来描述磁场，并由此引入磁感应强度B作为定量描述磁场中各点特性的基本物理量，其地位与电场中的电场强度E相当。 这个物理量之所以叫做磁感应强度，而没有叫做磁场强度，是由于历史上磁场强度一词已用来表示另外一个物理量了，区别：磁感应强度反映的是相互作用力，是两个参考点A与B之间的应力关系，而磁场强度是主体单方的量，不管B方有没有参与，这个量是不变的。         在国际单位制（SI）中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特（T），量纲为[M][T]-2A-1，1特斯拉=1牛顿·秒/(库仑·米)。         在高斯单位制中，磁感应强度的单位是高斯（Gs ），1T=10KGs，即等于10的四次方高斯。由于历史的原因，真空中与电场强度E对应的描述磁场的基本物理量被称为磁感应强度B，而在介质中另一辅助量却被称为磁场强度H，名实不符，容易混淆。通常所谓磁场，均指的是B。由于介质内部的磁场强度是由磁场 H 通过介质的感应而表现出来的，为与 H 区别，称之为介质的磁感应强度 B。         点电荷q以速度v在磁场中运动时受到力f 的作用。在磁场给定的条件下，f的大小与电荷运动的方向有关 。当v沿某个特殊方向或与之反向时，受力为零；当v与这个特殊方向垂直时受力最大，为Fm。Fm与|q|及v成正比，比值与运动电荷无关，反映磁场本身的性质，定义为磁感应强度的大小，即。B的方向定义为：由正电荷所受最大力Fm的方向转向电荷运动方向v时 ，右手螺旋前进的方向 。定义了B之后，运动电荷在磁场 B 中所受的力可表为 F= QVB，此即洛伦兹力公式。         除利用洛伦兹力定义B外，也可以根据电流元Idl在磁场中所受安培力df=Idl×B来定义B，或根据磁矩m在磁场中所受力矩M=m×B来定义B，三种定义完全等价。         B在数值上等于垂直于磁场方向长1m，电流为1A的直导线所受磁场力的大小。         B= F/IL ，（由F=BIL而来）。         注：磁场中某点的磁感应强度B是客观存在的，与是否放置通电导线无关，定义式F=BIL中要求一小段通电导线应垂直于磁场放置才行，如果平行于磁场放置，则力F为零。

        设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个面积为S且与磁场方向垂直的平面，磁感应强度B与面积S的乘积，叫做穿过这个平面的磁通量，简称磁通（Magnetic Flux）。标量，符号“Φ”。         在一般情况下，磁通量是通过磁场在曲面面积上的积分定义的。其中，Φ为磁通量，B为磁感应强度，S为曲面，B·dS为点积，dS为无穷小矢量（见曲面积分）。磁通量通常通过通量计进行测量。通量计包括测量线圈以及估计测量线圈上电压变化的电路，从而计算磁通量。         Φ=B·S·cosθ         式中θ是面元的法线方向n与磁感应强度B的夹角。磁通量是标量，θ90°为负值。通过任意闭合曲面的磁通量 ΦB 等于通过构成它的那些面元的磁通量的代数和，即对于闭合曲面，通常取它的外法线矢量（指向外部空间）为正。         通过某一平面的磁通量的大小，可以用通过这个平面的磁感线的条数的多少来形象地说明。在同一磁场中，磁感应强度越大的地方，磁感线越密。因此，B越大，S越大，磁通量就越大，意味着穿过这个面的磁感线条数越多。过一个平面若有方向相反的两个磁通量，这时的合磁通为相反方向磁通量的代数和（即相反合磁通抵消以后剩余的磁通量）。

        磁通密度是通过垂直于磁场方向的单位面积的磁通量，它等于该处磁场磁感应强度的大小B。磁通密度精确地描述了磁力线的疏密。

        任何材料在磁场的作用下将被磁化，并显示一定特征的磁性。这种磁性不仅仅由磁化强度或磁感应强度的大小来表征，而且应由磁化强度随外磁场的变化特征来反映。为此，定义材料在磁场作用下，磁化强度M与磁场强度H的比值为磁化率： χ=M/H         通常，磁化强度指的是材料单位体积中原子或离子磁矩的矢量和，所以上式定义的磁化率也称为体积磁化率。如果已知材料的密度为ρ，则材料单位质量的磁化率为χm=χ/ρ         此外，还可以定义摩尔磁化率为1摩尔物质的磁化率χM=χmM         式中，M是分子量。         根据磁化率的大小和正负及其随温度变化的行为常可判断材料磁性的种类。

        磁导率（Magnetic Permeability）是描述材料对磁场响应的一个物理量。它表示一个材料相对于真空的磁场传导能力，即在某种材料中，磁场的传播速度相对于真空中的速度。         磁导率通常用符号 μ 表示，单位是亨利每米（H/m）。         磁感应强度 B 和磁场强度 H 之间的关系可以通过以下公式表示：         B=μ⋅H         其中：         B 是磁感应强度，单位是特斯拉（T）。         H 是磁场强度，单位是安培每米（A/m）。         μ 是磁导率。         磁导率有两种常见的类型：         真空磁导率（Vacuum Permeability）： 真空中的磁导率通常用符号 μ0μ0​ 表示，其数值约为 4π×10−7 H/m4π×10−7H/m。它是自然界中的一个基本常数，用于描述在真空中磁场的传播。         相对磁导率（Relative Permeability）： 相对磁导率通常用符号 μrμr​ 表示，它是材料相对于真空磁导率的比值。即，相对磁导率 μrμr​ = 材料磁导率 μμ / 真空磁导率 μ0μ0​。相对磁导率描述了特定材料对磁场的响应能力。         不同的材料具有不同的磁导率，这对于研究和设计电磁设备、传感器以及其他应用中的磁性材料行为非常重要。

        磁能积，也被称为BH乘积，是表示磁铁在气隙空间所建立的磁能量密度的物理量，它等于磁铁的Bm与Hm的乘积。这个能量密度代表了气隙单位体积的静磁能量。磁能积是衡量磁体所储存能量大小的重要参数之一。         磁能积随B而变化的关系曲线被称为磁能曲线，在这个曲线中，有一点对应的Bd和Hd的乘积有最大值，这个点被称为最大磁能积(BH)max。这个点代表了磁铁在特定条件下的最大储能能力。

        矫顽力（coercive force）是指磁性材料在饱和磁化后，当外磁场退回到零时其磁感应强度B并不退到零，只有在原磁化场相反方向加上一定大小的磁场才能使磁感应强度退回到零，该磁场称为矫顽磁场，又称矫顽力。

        内禀矫顽力（Intrinsic Coercivity），也称为内禀矫顽场强，是描述磁性材料在被磁化后，重新磁化为零所需的最小外部磁场强度的物理量。它是磁滞回线的一部分，用于衡量材料在强磁场作用下保持磁性状态的能力。         内禀矫顽力通常用符号 HcHc​ 表示，单位是安培每米（A/m）或奥斯特（Oe）。在磁滞回线上，内禀矫顽力对应于磁场强度 HH 的反转点，即在磁场从正向变为负向时，磁感应强度 BB 首次经过零点的磁场强度。         高内禀矫顽力表示磁性材料更难被磁化或重新磁化，因此对外部磁场的影响更为抵抗。内禀矫顽力是永磁材料的一个关键参数，对于磁存储、磁传感器等应用具有重要意义。磁性材料的选择和设计往往需要平衡多个因素，包括内禀矫顽力、剩磁、矫顽力等，以满足具体应用的要求。

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        边学习边记录，记录到最后发现“找磁材”关于磁性材料知识的介绍挺多的，值得关注学习。CSDN也有他们的账号：找磁材_懂磁帝,采购支持-CSDN博客