永磁体的磁力

能长时间保持磁性的磁体称为永磁体。如天然磁铁(磁铁矿)和人造磁铁(铁镍钴磁铁)等。永磁体是硬磁体,不易失磁,也不易磁化。用作磁性导体和电磁铁的材料大多是软磁铁。永磁体的极性不变,而软磁体的极性随外加磁场的极性而变化。

永磁体的磁力

我们通常看到的那种磁钢棒,永磁体是在去除外部磁场后能够保持一定剩余磁化强度的物体。为了使这样一个物体的剩磁为零,磁性完全消除,必须加上一个反向磁场。使铁磁性物质完全退磁所需的反向磁场的大小称为铁磁性物质的矫顽力。

钢和铁都是铁磁性的,但它们的矫顽力不同。钢的矫顽力较大,而铁的矫顽力较小。这是因为在炼钢过程中,在铁中加入碳、钨、铬等元素,制成碳钢、钨钢、铬钢等。碳、钨、铬等元素的加入会导致钢在常温条件下出现各种不均匀性,如晶体结构不均匀,内部应力不均匀,磁性强度不均匀。这些不均匀的物理性能都增加了钢的矫顽力。而且,在一定范围内,不均匀程度越大,矫顽力越大。

然而,这些不均匀性并不是钢在任何情况下已经达到或已经达到的最佳状态。为了达到钢内部不均匀性的最佳状态,必须进行适当的热处理或机加工。例如,在冶炼状态下,碳钢具有与普通铁相同的磁性;经过高温淬火后,不均匀性迅速增加,成为永磁材料。

如果钢从高温缓慢冷却,或淬火钢在600或700摄氏度下熔炼,内部原子将有足够的时间排列成稳定的结构,各种不均匀性将减少。矫顽力相应降低,不再成为永磁材料。钢或其他材料可以成为永久磁铁,因为经过适当的加工和加工后,内部不均匀性处于最佳状态,矫顽力最大。铁的晶体结构、内应力和其他不均匀性非常小,矫顽力自然很小。它不需要强磁场来磁化或退磁。

因此,它不能成为永久磁铁。通常,易于磁化和退磁的材料称为“软”磁性材料。“软”磁性材料不能用作永磁体,铁属于这种材料。