磁學(xué)知識問答
1、 什么是永磁材料的磁性能，它包括哪些指標(biāo)？
永磁材料的主要磁性能指標(biāo)是：剩磁(Jr,Br)、矯頑力(bHc)、內(nèi)稟矯頑力(jHc)、磁能積(BH)m。我們通常所說的永磁材料的磁性能，指的就是這四項。永磁材料的其它磁性能指標(biāo)還有：居里溫度(Tc)、可工作溫度(Tw)、剩磁及內(nèi)稟矯頑力的溫度系數(shù)(Brθ,jHcθ)、回復(fù)導(dǎo)磁率(μrec.)、退磁曲線方形度( Hk/ jHc)、高溫減磁性能以及磁性能的均一性等。
除磁性能外，永磁材料的物理性能還包括密度、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)等；機械性能則包括維氏硬度、抗壓（拉）強度、沖擊韌性等。此外，永磁材料的性能指標(biāo)中還有重要的一項，就是表面狀態(tài)及其耐腐蝕性能。
2、 什么叫磁場強度(H)？
1820年，丹麥科學(xué)家奧斯特(H. C.Oersted)發(fā)現(xiàn)通有電流的導(dǎo)線可以使其附近的磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而揭示了電與磁的基本關(guān)系，誕生了電磁學(xué)。實踐表明：通有電流的無限長導(dǎo)線在其周圍所產(chǎn)生的磁場強弱與電流的大小成正比，與離開導(dǎo)線的距離成反比。定義載有1安培電流的無限長導(dǎo)線在距離導(dǎo)線1/2π米遠(yuǎn)處的磁場強度為1A/m(安/米，國際單位制SI)；在CGS單位制(厘米-克-秒)中，為紀(jì)念奧斯特對電磁學(xué)的貢獻，定義載有1安培電流的無限長導(dǎo)線在距離導(dǎo)線0.2厘米遠(yuǎn)處磁場強度為1Oe（奧斯特），1Oe=1/(4π×103)A/m。磁場強度通常用H表示。
3、 什么叫磁極化強度(J)，什么叫磁化強度(M)，二者有何區(qū)別？
現(xiàn)代磁學(xué)研究表明：一切磁現(xiàn)象都起源于電流。磁性材料也不例外，其鐵磁現(xiàn)象是起源于材料內(nèi)部原子的核外電子運動形成的微電流，亦稱分子電流。這些微電流的集合效應(yīng)使得材料對外呈現(xiàn)各種各樣的宏觀磁特性。因為每一個微電流都產(chǎn)生磁效應(yīng)，所以把一個單位微電流稱為一個磁偶極子。定義在真空中每單位外磁場對一個磁偶極子產(chǎn)生的*大力矩為磁偶極矩pm，每單位材料體積內(nèi)磁偶極矩的矢量和為磁極化強度J，其單位為T（特斯拉，在CGS單位制中，J的單位為Gs，1T=10000Gs）。
定義一個磁偶極子的磁矩為pm/μ0，μ0為真空磁導(dǎo)率，每單位材料體積內(nèi)磁矩的矢量和為磁化強度M，其SI單位為A/m，CGS單位為Gs(高斯)。
M與J的關(guān)系為：J=μ0 M，在CGS單位制中，μ0=1，故磁極化強度與磁化強度的值相等；在SI單位制中，μ0=4π×10-7 H/m(亨/米)。
4、什么叫磁感應(yīng)強度(B)，什么叫磁通密度(B)，B與H，J，M之間存在什么樣的關(guān)系？
理論與實踐均表明，對任何介質(zhì)施加一磁場H時(該磁場可由外部電流或外部永磁體提供，亦可由永磁體對永磁介質(zhì)本身提供，由永磁體對永磁介質(zhì)本身提供的磁場又稱退磁場---關(guān)于退磁場的概念，見9Q)，介質(zhì)內(nèi)部的磁場強度并不等于H，而是表現(xiàn)為H與介質(zhì)的磁極化強度J之和。由于介質(zhì)內(nèi)部的磁場強度是由磁場H通過介質(zhì)的感應(yīng)而表現(xiàn)出來的，為與H區(qū)別，稱之為介質(zhì)的磁感應(yīng)強度，記為B： B=μ0 H+J （SI單位制）（1-1） B=H+4πM （CGS單位制） 磁感應(yīng)強度B的單位為T，CGS單位為Gs（1T=10000Gs）。 對于非鐵磁性介質(zhì)如空氣、水、銅、鋁等，其磁極化強度J、磁化強度M幾乎等于0，故在這些介質(zhì)中磁場強度H與磁感應(yīng)強度B相等。 由于磁現(xiàn)象可以形象地用磁力線來表示，故磁感應(yīng)強度B又可定義為磁力線通量的密度，磁感應(yīng)強度B和磁通密度B在概念上可以通用。
5、什么叫剩磁(Jr，Br)，為什么在永磁材料的退磁曲線上任意測量點的磁極化強度J值和磁感應(yīng)強度B值必然小于剩磁Jr和Br值？永磁材料在閉路狀態(tài)下經(jīng)外磁場磁化至飽和后，再撤消外磁場時，永磁材料的磁極化強度J和內(nèi)部磁感應(yīng)強度B并不會因外磁場H的消失而消失，而會保持一定大小的值，該值即稱為該材料的剩余磁極化強度Jr和剩余磁感應(yīng)強度Br，統(tǒng)稱剩磁。
剩磁Jr和Br的單位與磁極化強度和磁感應(yīng)強度單位相同。
根據(jù)關(guān)系式(1-1)可知，在永磁材料的退磁曲線上，磁場H為0時，Jr=Br，磁場H為負(fù)值時，J與B不相等，便分成了J-H和B-H二條曲線。從關(guān)系式(1-1)還可以看到，隨著反向磁場H的增大，B從*大值Br=Jr變化到0，*后為負(fù)值，對于現(xiàn)代永磁材料，B退磁曲線的變化規(guī)律往往為直線；J退磁曲線的變化規(guī)律則不同：隨著反向磁場H的增大，B值線性減小，由于B值的減小量總是大于或等于反向磁場H的增大量，故在J退磁曲線上的一定區(qū)域內(nèi)可以保持相對平直的直線，但其J值總是小于Jr。
6、什么叫矯頑力(bHc)，什么叫內(nèi)稟矯頑力(jHc)？
在永磁材料的退磁曲線上，當(dāng)反向磁場H增大到某一值bHc時，磁體的磁感應(yīng)強度B為0，稱該反向磁場H值為該材料的矯頑力bHc；在反向磁場H=bHc時，磁體對外不顯示磁通，因此矯頑力bHc表征永磁材料抵抗外部反向磁場或其它退磁效應(yīng)的能力。矯頑力bHc是磁路設(shè)計中的一個重要參量之一。
值得注意的是：矯頑力bHc在數(shù)值上總是小于剩磁Jr。因為從（1-1）式可以看到，在H=bHc處，B=0，則μ0 bHc=J，上面已經(jīng)說明，在J退磁曲線上任意點的磁極化強度值總是小于剩磁Jr，故矯頑力bHc在數(shù)值上總是小于剩磁Jr。例如：Jr=12.3kGs的磁體，其bHc不可能大于12.3kOe。換句話說，剩磁Jr在數(shù)值上是矯頑力bHc的理論極限。
當(dāng)反向磁場H=bHc時，雖然磁體的磁感應(yīng)強度B為0，磁體對外不顯示磁通，但磁體內(nèi)部的微觀磁偶極矩的矢量和往往并不為0，也就是說此時磁體的磁極化強度J在原來的方向往往仍保持一個較大的值。因此，bHc還不足以表征磁體的內(nèi)稟磁特性；當(dāng)反向磁場H增大到某一值jHc時，磁體內(nèi)部的微觀磁偶極矩的矢量和為0，稱該反向磁場H值為該材料的內(nèi)稟矯頑力jHc。
內(nèi)稟矯頑力jHc是永磁材料的一個非常重要的物理參量，對于jHc遠(yuǎn)大于bHc的磁體，當(dāng)反向磁場H大于bHc但小于jHc時，雖然此時磁體已被退磁到磁感應(yīng)強度B反向的程度，但在反向磁場H撤消后，磁體的磁感應(yīng)強度B仍能因內(nèi)部的微觀磁偶極矩的矢量和處在原來方向而回到原來的方向。也就是說，只要反向磁場H還未達到j(luò)Hc，永磁材料便尚未被完全退磁。因此，內(nèi)稟矯頑力jHc是表征永磁材料抵抗外部反向磁場或其它退磁效應(yīng)，以保持其原始磁化狀態(tài)能力的一個主要指標(biāo)。
矯頑力bHc和內(nèi)稟矯頑力jHc的單位與磁場強度單位相同。
7、什么叫磁能積(BH)m？
在永磁材料的B退磁曲線上(二象限)，不同的點對應(yīng)著磁體處在不同的工作狀態(tài)，B退磁曲線上的某一點所對應(yīng)的Bm和Hm（橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)）分別代表磁體在該狀態(tài)下，磁體內(nèi)部的磁感應(yīng)強度和磁場的大小，Bm和Hm的**值的乘積（BmHm）代表磁體在該狀態(tài)下對外做功的能力，等同于磁體所貯存的磁能量，稱為磁能積。在B退磁曲線上的Br點和bHc點，磁體的（BmHm）=0，表示此時磁體對外做功的能力為0，即磁能積為0；磁體在某一狀態(tài)下（BmHm）的值*大，表示此時磁體對外做功的能力*大，稱為該磁體的*大磁能積，或簡稱磁能積，記為(BH)max或(BH)m。因此，人們通常都希望磁路中的磁體能在其*大磁能積狀態(tài)下工作。磁能積的單位在SI制中為J/m3(焦耳/立方米)，在CGS制中為MGOe(兆高奧斯特)，100/4πJ/m3=1 MGOe。
8、什么叫居里溫度(Tc)，什么叫磁體的可工作溫度Tw，二者有何關(guān)系？
隨著溫度的升高，由于物質(zhì)內(nèi)部基本粒子的熱振蕩加劇，磁性材料內(nèi)部的微觀磁偶極矩的排列逐步紊亂，宏觀上表現(xiàn)為材料的磁極化強度J隨著溫度的升高而減小，當(dāng)溫度升高至某一值時，材料的磁極化強度J降為0，此時磁性材料的磁特性變得同空氣等非磁性物質(zhì)一樣，將此溫度稱為該材料的居里溫度Tc。居里溫度Tc只與合金的成分有關(guān)，與材料的顯微組織形貌及其分布無關(guān)。
在某一溫度下永磁材料的磁性能指標(biāo)與室溫相比降低一規(guī)定的幅度，將該溫度稱為該磁體的可工作溫度Tw。由于磁性能的這一降低幅度需要視該磁體的應(yīng)用條件及要求而定，因此，所謂的磁體的可工作溫度Tw對于同一磁體來說是一個待定值，也就是說同一永磁體在不同的應(yīng)用場合可以有不同的可工作溫度Tw。
顯然，磁性材料的居里溫度Tc代表著該材料的理論工作溫度極限。事實上，永磁材料的實際可工作Tw遠(yuǎn)低于Tc。例如，純?nèi)?/span>Nd-Fe-B磁體的Tc為312℃，而其實際可工作Tw通常不到100℃。通過在Nd-Fe-B合金中添加重稀土金屬以及Co、Ga等元素，可顯著提高Nd-Fe-B磁體的Tc和可工作Tw。值得注意的是，任何永磁體的可工作Tw不僅與磁體的Tc有關(guān)，還與磁體的jHc等磁性能指標(biāo)、以及磁體在磁路中的工作狀態(tài)有關(guān)。
9、什么叫永磁體的回復(fù)導(dǎo)磁率(μrec.)，什么叫J退磁曲線方形度(Hk/jHc)，它們有何意義？
當(dāng)磁體處在動態(tài)工作條件下時，外部反向磁場H或磁體內(nèi)部的退磁場Hd呈周期性變化，此時如圖2所示的工作點D亦呈周期性往復(fù)變化，定義在磁體的B退磁曲線上工作點D往復(fù)變化的軌跡為磁體的動態(tài)回復(fù)線，該線的斜率為回復(fù)導(dǎo)磁率μrec.。顯然，回復(fù)導(dǎo)磁率μrec.表征了磁體在動態(tài)工作條件下的穩(wěn)定性，它也是永磁體的B退磁曲線方形度，因此它是永磁體的一個重要的磁特性指標(biāo)之一。對于Nd-Fe-B燒結(jié)磁體，B退磁曲線為直線且bHc約等于Br，其回復(fù)導(dǎo)磁率μrec.等于B退磁曲線的斜率且μrec.=1.03~1.10。μrec越小，磁體在動態(tài)工作條件下的穩(wěn)定性就越好。 值得注意的是，若磁體的B退磁曲線不是直線，則磁體的回復(fù)導(dǎo)磁率μrec.在不同工作點就有不同的值，此時如何把磁體設(shè)計在*穩(wěn)定的工作狀態(tài)，就顯得非常重要。
定義磁體的J退磁曲線上，J=0.9Jr時的反向磁場大小為Hk，Hk/jHc可以直觀地表示磁體的J退磁曲線方形度。對于具有高jHc的Nd-Fe-B燒結(jié)磁體，jHc遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于bHc，當(dāng)反向磁場大于bHc但小于jHc時，相應(yīng)的B退磁曲線已進入第三象限。由（1-1）式可知，此時若磁體的J退磁曲線仍為直線，則相應(yīng)第三象限的B退磁曲線亦保持直線，此時磁體的?rec仍保持較小值，在反向外磁場撤消后，磁體的工作點仍能恢復(fù)到原來的位置。因此，Hk/jHc也是永磁體的一個重要的磁特性指標(biāo)之一，它和μrec一樣，表征了磁體在動態(tài)工作條件下的穩(wěn)定性。
10、金屬磁性材料分為幾大類，它們是如何劃分的？金屬磁性材料分為永磁材料、軟磁材料二大類。通常將內(nèi)稟矯頑力大于0.8kA/m的材料稱為永磁材料，將內(nèi)稟矯頑力小于0.8kA/m的材料稱為軟磁材料。
11、什么叫Nd-Fe-B永磁體，它分幾大類？
Nd-Fe-B永磁體是1982年發(fā)現(xiàn)的迄今為止磁性能*強的永磁材料。其主要化學(xué)成分為Nd（釹）、Fe（鐵）、B（硼），其主相晶胞在晶體學(xué)上為四方結(jié)構(gòu)，分子式為Nd2Fe14B（簡稱2:14:1相）。除主相Nd2Fe14B外，Nd-Fe-B永磁體中還含有少量的富Nd相、富B相等其它相。其中主相和富Nd相是決定Nd-Fe-B磁體永磁特性的*重要的二個相。今天，Nd-Fe-B永磁體已廣泛應(yīng)用于計算機、醫(yī)療器械、通訊器件、電子器件、磁力機械等領(lǐng)域。
Nd-Fe-B磁體分為燒結(jié)和粘結(jié)二大類。通常的Nd-Fe-B燒結(jié)磁體是用粉末冶金方法制造的各向異性致密磁體；而通常的Nd-Fe-B粘結(jié)磁體是用激冷的方法獲得微晶粉末，每個粉末內(nèi)含有多個Nd-Fe-B微晶晶粒，再用聚合物或其它粘結(jié)劑將粉末粘結(jié)成大塊磁體，因而通常的Nd-Fe-B粘結(jié)磁體是非致密的各向同性磁體。因此，通常的Nd-Fe-B燒結(jié)磁體的磁性能遠(yuǎn)高于Nd-Fe-B粘結(jié)磁體，但Nd-Fe-B粘結(jié)磁體有著許多Nd-Fe-B燒結(jié)磁體不可替代的優(yōu)點：可以用壓結(jié)、注射等成型方法制作尺寸小、形狀復(fù)雜、幾何精度高的永磁體，并容易實現(xiàn)大規(guī)模自動化生產(chǎn)；另外，Nd-Fe-B粘結(jié)磁體還便于任意方向充磁，能方便制作多極乃至無數(shù)極的整體磁體，而這對于Nd-Fe-B燒結(jié)磁體來說通常很難實現(xiàn)；由于Nd-Fe-B粘結(jié)磁體中主相Nd2Fe14B呈微晶狀態(tài)，因此它還具有比燒結(jié)磁體耐蝕性好等優(yōu)點。
12、什么叫Nd2Fe14B主相？
主相Nd2Fe14B是 Nd-Fe-B永磁體中**的具有單軸各向異性的硬磁性相，其體積分?jǐn)?shù)占磁體中各相的90%以上，因而稱為主相。其晶體結(jié)構(gòu)如圖3所示：晶格常數(shù)a＝0.882nm，c＝1.224nm，c軸為易磁化軸，每個單胞含有4個分子式的68個原子。Nd2Fe14B相的內(nèi)稟磁性是：居里溫度Tc=585K，室溫各向異性常數(shù)K1＝4.2MJ/m3，K2＝0.7MJ/m3，各向異性場Ha＝7.3T，室溫飽和磁極化強度Js＝1.61T。Nd2Fe14B的基本磁疇結(jié)構(gòu)參數(shù)為：疇壁能密度d=30MJ/m2，疇壁厚度d=5.2nm，單疇粒子臨界尺寸Dc=0.26?m。 若磁體的成分中添加了合金元素，主相的晶體結(jié)構(gòu)不會發(fā)生變化，但其內(nèi)稟磁性會發(fā)生一定的改變，添加合金元素的目的是為了改善磁體的內(nèi)稟矯頑力或其它特性。值得注意的是：在磁體中添加任何合金元素都會降低主相Nd2Fe14B的飽和磁極化強度Js。
13、什么叫富Nd相，它有何意義？
除主相Nd2Fe14B外，Nd-Fe-B磁體中的另一重要的相就是富Nd相。富Nd相的成分和結(jié)構(gòu)都非常復(fù)雜：Nd含量可以從55%到95%以上，其晶體結(jié)構(gòu)可以是fcc(面心立方)、dhcp(雙六方)或非晶態(tài)。其結(jié)構(gòu)和成分隨磁體合金的成分、工藝而變化。例如，鑄錠中的富Nd相的成分、結(jié)構(gòu)與燒結(jié)態(tài)磁體是不同的；而燒結(jié)態(tài)磁體中的富Nd相的成分、結(jié)構(gòu)與回火態(tài)磁體又不相同。富Nd相的存在是大塊Nd-Fe-B磁體具有高矯頑力的重要原因，永磁材料工作者的重要任務(wù)之一就是認(rèn)識、了解和控制富Nd相。
由13Q可知，若磁體中只存在主相Nd2Fe14B，則磁體在磁化或反磁化過程中，內(nèi)部的疇壁很容易移動，在宏觀上表現(xiàn)為磁體很容易被磁化或反磁化，Nd-Fe-B磁體的矯頑力就很低；若主相Nd2Fe14B晶粒周圍被非磁性的富Nd相包圍，則磁體在磁化或反磁化過程中，磁體內(nèi)部疇壁的移動便只限于一個晶粒內(nèi)進行，在宏觀上表現(xiàn)為磁體較難被磁化或反磁化，Nd-Fe-B磁體的矯頑力就較高。
Nd-Fe-B磁體中的氧主要富集在富Nd相內(nèi)，起著破壞富Nd相對主相Nd2Fe14B晶粒的隔離作用，因此氧對Nd-Fe-B磁體的矯頑力的影響很大。此外，氧對富Nd相在燒結(jié)后冷卻時的共晶行為以及富Nd相與主相之間的邊界特征產(chǎn)生重要影響。
14、Nd-Fe-B燒結(jié)磁體的制作工藝是什么樣的流程？
在中國，通常的Nd-Fe-B燒結(jié)磁體制作工藝流程是：
熔煉合金----制粉----取向壓型-----燒結(jié)-----回火-----磁性能檢測-----毛坯精整-----切割-----精磨-----半成品檢驗-----電鍍-----成品檢驗-----包裝入庫。
15、燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的機械性能有何特點？
燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的基本機械性能如下：
抗彎強度
N/mm2 | 抗壓強度
N/mm2 | 楊氏模量
kN/mm2 | 延伸率
% | 硬度
HV |
250-345 | 1100 | 150-160 | ~0 | 600-620 |
可見，燒結(jié)Nd-Fe-B磁體是一種典型的脆性材料。在磁體的加工、組裝、使用過程中，需注意防止磁體承受劇烈的沖擊、碰撞、和過大的張應(yīng)力，以免磁體開裂或崩邊掉角。值得注意的是，由于充磁狀態(tài)的燒結(jié)Nd-Fe-B磁體磁力很強，在操作磁化狀態(tài)的磁體時，還需特別注意人身**。對于尺寸較大的磁化狀態(tài)磁體的組裝，必須事先配備好相應(yīng)的組裝工具，防止因磁體的強吸合力扎傷手指。
16、Q：燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的深加工工藝有何特點？
燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的深加工工藝流程是：
磁體毛坯----外輪廓精整----切割----精磨----倒角----電鍍----檢驗、測試----成品
磁體的外輪廓精整一般用無心磨床（圓柱形磁體）或平面磨床（方形磁體）完成，使毛坯磁體具有規(guī)整的外輪廓度并達到規(guī)定的幾何尺寸；
切割工序是用金剛石內(nèi)圓切片機或線切割機，將精整后的毛坯磁體切割成接近成品的形狀和尺寸；
精磨工序是將切割好的磁體用平面磨床、雙面磨床或其它磨床將磁體的尺寸、形位公差加工到成品所規(guī)定的要求；
倒角是電鍍前的預(yù)處理工序，為減緩在電鍍過程中磁體棱邊因電流密度相對集中而造成的鍍層厚度不均勻。由于通常的燒結(jié)Nd-Fe-B成品磁體尺寸小、形狀不一，因此采用自由滾磨光整工藝*為適合該產(chǎn)品的大批量倒角加工。自由滾磨光整技術(shù)有：振動式滾磨光整、渦流式滾磨光整、離心式滾磨光整、主軸式滾磨光整等多種方法。其中，振動式滾磨光整生產(chǎn)效率高、倒角速度快，已廣泛為燒結(jié)Nd-Fe-B磁體深加工廠家所采用；
電鍍是為了在磁體表面形成對磁體的保護層，通常采用自由滾鍍工藝來實現(xiàn)，對于尺寸較大的磁體，則采用掛鍍工藝。燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的鍍層視磁體的使用環(huán)境和外觀要求分鍍Ni、鍍Zn、磷化、電泳、合金鍍、復(fù)合鍍等。
燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的表面保護層除電鍍外，還有物**相沉積(PVD)法，物**相沉積又分蒸發(fā)鍍、濺射鍍、離子鍍?nèi)悾尚纬?/span>Al、Zn、Cr等鍍層；化學(xué)氣相沉積(CVD)則可形成Ti、Cr等的氮化物、碳化物鍍層。此外，燒結(jié)Nd-Fe-B磁體還可以用表面化學(xué)鈍化、化學(xué)鍍、熱浸漬、熱噴涂等方法獲得各種不同的表面保護層。
檢驗、測試工序是對磁體成品的尺寸和形位公差、外觀狀態(tài)、鍍層耐蝕性、磁性能等產(chǎn)品規(guī)定的各項指標(biāo)進行檢測。
17、Q：燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的電鍍工藝有何特點？
燒結(jié)Nd-Fe-B磁體電鍍的基本工藝大致可分為如下三個階段：
1. 鍍前表面處理
磁體鍍前要進行除油、清洗、浸蝕（活化）、再清洗等表面處理，電鍍前磁體的表面要做到無油污、無氧化皮及銹蝕物等，鍍前磁體的表面狀況直接影響產(chǎn)品的鍍層質(zhì)量。
2. 電鍍
經(jīng)表面處理后的磁體進行電鍍時，鍍層質(zhì)量的好壞主要取決于鍍液配方和操作條件等因素。因此，在電鍍操作過程中必須嚴(yán)格遵守工藝規(guī)范，控制好鍍液成分、添加劑配比、工作溫度、電流密度等參數(shù)，并根據(jù)鍍層厚度要求和沉積速度，控制好電鍍時間。
3. 鍍后處理
鍍后處理也是電鍍中的一個重要環(huán)節(jié)。例如，磁體在電鍍后一般要進行中和處理和清洗，有時還要進行光澤處理（出光）、鈍化、有機物涂覆等處理以滿足產(chǎn)品的特殊要求。
18、什么叫磁力線，它有何特點？
人們將磁力線定義為處處與磁感應(yīng)強度相切的線，磁感應(yīng)強度的方向與磁力線方向相同，其大小與磁力線的密度成正比。了解磁力線的基本特點是掌握和分析磁路的的基礎(chǔ)。
理論和實踐均表明，磁力線具有下述基本特點：
1. 磁力線總是從N極出發(fā)，進入與其*鄰近的S極，并形成閉合回路。這一現(xiàn)象在電磁學(xué)中稱為磁通連續(xù)性定理，由Maxwell方程描述為：
V.B=0 (4-1)
上式又稱為磁場的高斯定律，表示任意磁場的散度為0，即通過任意閉合曲面的凈磁通總是0，磁力線總是閉合的。
2. 同電流類似，磁力線總是走磁阻*?。ù艑?dǎo)率*大）的路徑，因此磁力線通常呈直線或曲線，不存在呈直角拐彎的磁力線。
3. 任意二條同向磁力線之間相互排斥，因此不存在相交的磁力線。
4. 當(dāng)鐵磁材料未飽和時，磁力線總是垂直于鐵磁材料的極性面。當(dāng)鐵磁材料飽和時，磁力線在該鐵磁材料中的行為與在非鐵磁性介質(zhì)（如空氣、鋁、銅等）中一樣。
由于磁力線具有這樣的基本特性，因此介質(zhì)的磁化狀態(tài)取決于介質(zhì)的磁學(xué)特性和幾何形狀。顯而易見，在通常情況下，介質(zhì)都處于非均勻磁化狀態(tài)，也就是說通常介質(zhì)內(nèi)部的磁力線都成曲線狀態(tài)且分布不均勻；另外，由于在自然界雖存在電的絕緣體，但不存在磁的絕緣體，使得通常的磁路都存在漏磁。介質(zhì)處于非均勻磁化狀態(tài)和磁路都存在漏磁這二個特征，就決定了磁路的準(zhǔn)確計算非常復(fù)雜。
19、什么叫磁路，什么叫磁路的開路、閉路狀態(tài)？
磁路是指由一個或多個永磁體、載流導(dǎo)線、軟鐵按一定形狀和尺寸組合，以形成具有特定工作氣隙磁場的構(gòu)件。軟鐵可以是純鐵、低碳鋼、Ni-Fe合金、Ni-Co合金等具有高磁導(dǎo)率的材料。軟鐵又稱為軛鐵，它在磁路中起著控制磁通流向、增加局部磁感應(yīng)強度、防止或減少漏磁、以及提高整個構(gòu)件的機械強度的作用。
通常將沒有軟鐵時單個磁體所處的磁狀態(tài)稱為開路狀態(tài)；當(dāng)磁體處在由與軟鐵一起構(gòu)成的磁通回路中時，稱此磁體處于閉路狀態(tài)。
20、什么叫安培定律？
在麥克斯韋(Maxwell)方程組中，磁場強度H與電流密度J的關(guān)系為：
V*H=J (4 - 2)
其積分形式為：∮H×cosα×dl =ΣI （4-3）
它表示，磁場H沿任意回路的線積分等于以該回路為邊界的任意曲面內(nèi)的電流強度，這就是有名的安培環(huán)路定律。安培環(huán)路定律和磁通連續(xù)性定理是求解一切磁路問題的二個基本關(guān)系式。
從人類發(fā)現(xiàn)天然磁石能吸引鐵、并可作成指南針用于航海，到1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電和磁之間的關(guān)系，期間經(jīng)過了2000多年的漫長歷史。1825年前后，安培和歐姆分別提出了他們劃時代的定律。同年，William Sturgeon制成了人類歷史上**個電磁鐵。1830年，法拉第（MichaelFaraday）和亨利（JosephHenry）分別發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。1832年，William Sturgeon發(fā)明了轉(zhuǎn)動式電磁發(fā)動機。1856年，德國的西門子（Werner Siemens）發(fā)明了劃時代的電動機。1873年，倫敦**科學(xué)院的麥克斯韋(J. C.Maxwell)用系統(tǒng)而**的數(shù)學(xué)形式表達了有關(guān)電和磁的全部定律----麥克斯韋方程組，至此，電磁學(xué)理論基本成熟。麥克斯韋方程組凝聚了從1820年到1860年間，許多值得人類永遠(yuǎn)紀(jì)念的杰出科學(xué)家的貢獻。他們是：庫侖、安培、法拉第、高斯、韋伯、赫姆霍茲、亨利、焦耳、楞茨、泊松、麥克斯韋、洛侖茲、畢奧等。磁學(xué)知識問答
