磁铁

磁铁例如，任何能够吸引铁并产生铝的物质磁场外本身。到19世纪末，所有已知的元素和许多化合物进行了测试磁性，并且都被发现具有某种磁性。最常见的是属性抗磁性，是指在磁铁的两极都表现出微弱的排斥力的物质。一些材料，如铬显示,顺磁性当靠近磁铁时，它能产生微弱的感应磁化。当磁铁被移除时，这种磁化作用就消失了。只有三个要素，铁，镍,钴的性质铁磁性(即保持永久磁化的能力)。

磁化过程

现在用来表征磁化强度的量是由威廉·汤姆森(William Thomson)定义和命名的。开尔文勋爵)在1850年。符号B表示磁化体内部磁通量密度的大小和符号H表示产生磁化力或磁场的大小。两者由方程表示B=μH，其中的希腊字母mu， μ，象征着材料的磁导率，是一个给定磁场可以在材料中产生的磁化强度的度量。国际标准(SI)系统的现代单位B是特斯拉(T)或每平方米韦伯数(Wb/m²)及H为安培每米(A/m)。这些单位以前分别被称为，高斯而且奥斯特．μ的单位是亨利每米。

所有铁磁性材料都表现出的现象磁滞,一个滞后在响应力量变化的基础上，能量损失造成的内部摩擦．如果B测量的各种值H并将结果以图形形式绘制出来，其结果是所示类型的循环数字，称为磁滞回线．的值后跟路径的情况B而H增加与后面的不同是什么呢H是减少的。借助这张图表，可以定义描述用作磁铁的材料的性能所需的特性。B_年代饱和度通量密度，是衡量材料磁化强度的指标。B_r是剩余通量密度和是磁化场去除后留下的残余，永久磁化;后者显然是衡量永磁体质量的标准。它通常以每平方米韦伯来计量。为了使试样从其剩余状态中退磁，有必要施加一个反向磁化场，与试样中的磁化相反。将磁化强度降为零所必需的磁场大小为H_c,强制力，单位为安培每米。永久磁铁要想在很长一段时间内保持其磁化强度而不损失，H_c应该尽可能的大。大的组合B_r和大H_c通常会在饱和通量大的材料中发现密度这需要一个很大的磁场来磁化。因此，永磁材料的特点往往是引用的乘积的最大值B而且H， （BH）_马克斯，这是材料可以实现的。此产品(BH）_马克斯是在给定间隙内产生所需磁通密度所需的永磁体材料的最小体积的度量，有时也称为能量积。

1907年有人提出铁磁材料是由大量称为畴的小体积组成的，每个畴都被磁化到饱和。1931年，直接实验首次证明了这种畴的存在。当各个磁畴的磁化方向随机分布时，铁磁体整体呈现非磁化状态。每个域都由域墙与其相邻域隔开。在壁面区域，磁化方向由一个畴向相邻畴转变。磁化的过程，从完美的非磁化状态开始，包括三个阶段:(1)低磁场。畴壁的可逆运动使畴壁朝着磁场的大方向增长，而不利于磁场方向的畴壁减少;除去磁场后，壁面会恢复到原来的位置，没有剩余磁化强度．（2）中等磁场。畴壁发生较大的移动，其中许多是不可逆的，有利取向畴的体积大大增加。在除去磁场后，所有的壁面都不会回到原来的位置，并且存在剩余磁化。（3）高磁场。大规模的移动域壁的出现使得许多壁被完全扫出标本。剩余区域的磁化方向随着磁场的增加逐渐旋转，直到磁化处处与磁场平行，材料被磁化到饱和。去除磁场后，畴壁重新出现，畴磁可能会偏离原磁场方向旋转。剩余磁化强度有最大值。

的价值B_r，H_c，及(BH）_马克斯将取决于畴壁穿过材料和畴磁化能旋转的难易程度。材料中的不连续或缺陷阻碍了畴壁的移动。因此，一旦磁场驱动墙通过一个障碍物，墙将不能回到它原来的位置，除非应用一个反向的磁场再次驱动它回去。因此，这些障碍的作用是增加剩磁。相反，在纯的，均匀材料，其中缺陷很少，在相对较低的磁场下，材料容易磁化到饱和，剩余磁化强度较小。

退磁和磁性各向异性．至于畴旋转，有两个重要的因素需要考虑，退磁和磁各向异性(沿轴向不同方向测量时表现出不同的磁性质)。第一个问题与磁化试样的形状有关。任何磁铁都会在其周围空间产生磁场。的方向的力量这个场，由力的方向决定施加在一个(假设的)单磁北极上的磁场，与最初用来磁化它的磁场方向相反。因此，每个磁铁都存在于一个自我产生的磁场中，该磁场有一个方向，例如倾向于使试样退磁。这种现象可用退磁因子来描述。如果磁力线能被限制在磁体上，不允许逃逸到周围的介质中，退磁效应就会消失。因此，一个环形(环形)磁体，在其周边磁化，使所有的力线都是材料内的闭环，将不会试图消磁。对于条形磁铁，可以通过保持它们成对，平行于北极和南极来减少消磁相邻两头都铺上软铁垫。

退磁与畴旋转的相关性源于这样一个事实，即退磁场可以看作是磁能的存储。像所有的自然系统一样，磁铁在没有约束的情况下，会尽量保持其磁化方向，如尽量减少储存的能量;也就是说，使退磁场尽可能小。为了使磁化远离这个最小能量位置，需要做功来提供增加的能量储存在增加的退磁场中。因此，如果试图旋转一个域的磁化远离其自然的最小能量位置，旋转可以说是阻碍了在这种意义上，功必须由一个应用场来促进旋转，以对抗退磁力。这种现象通常被称为形状各向异性，因为它产生于区域的几何形状，这可能反过来又由试样的整体形状决定。

类似的最小能量考虑也涉及到阻碍畴旋转的第二种机制，即磁晶各向异性。1847年首次观察到，在磁性材料的晶体中似乎存在磁化的首选方向。这种现象与晶体中原子排列的对称性有关。例如，在具有立方晶体形式的铁中，沿着立方体边缘的方向磁化比在其他方向磁化更容易。因此，立方体边缘的六个方向是容易磁化的方向，晶体的磁化称为各向异性。

磁各向异性也可以诱导通过应变在材料上。磁化倾向于与内部应变的方向一致或垂直于内部应变的方向。一些磁性合金还表现出感应磁各向异性现象。当材料在高温下退火时，如果在材料上施加外加磁场，就会在与外加磁场方向一致的方向上诱导磁化。

上面的描述解释了原因钢做永久磁铁比软铁更好。的碳在钢中，会在铁中析出碳化铁的微小晶体，形成所谓的第二相。之间的相边界沉淀颗粒和基体铁对畴壁运动形成阻碍，使矫顽力和剩磁比纯铁提高。

然而，最好的永磁体应该是所有的畴壁都被永久锁定在某个位置，并且所有畴的磁化程度都是相互平行排列的。这种情况可以可视化为由大量具有高饱和磁化值的粒子组装磁铁的结果，每个粒子都是一个单一的域，每个粒子在所需的方向上都具有单轴各向异性，并且每个粒子的磁化强度都与所有其他粒子平行。