磁性質與光學性質
磁滯迴線(hysteresis loop)
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磁滯(hysteresis)意指此刻取決於過去。把一塊鐵磁化,然後移除磁場,它不會就這麼忘記,而是保留部分磁化。當你把磁場循環升、降、再回來,把材料內部的磁場(稱為 B)對驅動它的外加磁場(稱為 H)畫出來,得到的不是單一條線,而是一個肥胖的封閉迴圈。這個迴圈,就是磁滯迴線,是鐵磁體的指紋,幾乎編碼了磁鐵設計者在乎的一切。
沿著迴線走一圈來讀它。從未磁化開始並提高 H:B 陡升,然後在飽和處變平,此時所有磁區都已對齊。現在把 H 降回零:B 不回到零,而停在一個稱為殘留磁化(remanence)的值,這剩下的磁性就是永久磁鐵的來源。要消掉這殘餘磁性,你必須把 H 反向到一個稱為矯頑力(coercivity)的值;矯頑力越大,磁鐵越難去磁。完整循環一圈就閉合迴線,其所圍面積等於每一循環以熱形式損失的能量。
迴線的形狀就是整場遊戲的關鍵。又高又瘦、矯頑力極小、面積很小的迴線,代表軟磁材料:容易翻轉、浪費的熱少,適合每秒反轉五、六十次的變壓器與馬達鐵芯。又肥又寬、矯頑力極大、面積很大的迴線,則是死守磁化的硬磁、永久磁鐵。所以同一張 B-H 圖,看它的寬度,就能把每一種磁鐵分成軟磁或硬磁;看它的面積,就告訴你在交流下使用它的能量代價。
矽鋼變壓器鋼有一條瘦迴線,矯頑力約 40 A/m,而釹磁鐵的矯頑力近一百萬 A/m;兩者都是鐵磁體,迴線卻天差地遠。
迴線寬度是矯頑力(軟磁對硬磁);迴線面積是每循環損失的熱。
迴線只存在於居禮溫度以下;所圍面積是每循環真實以熱形式損失的能量,這也是為什麼變壓器設計者拚命把它做得越瘦越好。
另見