永磁铁氧体物理量H、J及B的含义

    通常，采用永磁铁氧体测量系统来获取铁氧体产品的剩磁（Br）、矫顽力（又称磁感矫顽力，Hcb）、内禀矫顽力（Hcj）等磁性能参数。在测试过程中，会得到下图所示的两条曲线，即J-H曲线与B-H曲线。这两条曲线又称为磁滞回线，当中涉及到了三个物理量——J（磁极化强度）、B（磁感应强度，又称为磁通密度）及H（磁场强度）。前面提到的Br、Hcb、Hcj等磁性能参数均衍生自这三个物理量。本期将介绍这三个物理量的来源与含义。

    为测试铁氧体磁铁产品的磁性能，通常需要对产品施加一个磁场。这一磁场通常称为外磁场，由通电螺线管提供（某些情况下，亦可由永磁材料提供）。外磁场的大小及方向由矢量H表示，称为磁场强度。

    铁氧体产品在外磁场H的作用下会表现出一定的磁性，即被磁化。铁氧体产品被磁化的程度及方向可由矢量J来描述。矢量J被称为磁极化强度，来源于“磁偶极子”假说。为更好地理解物理量J的含义，对“磁偶极子”假说作简要介绍。

    如一条形磁铁投入铁屑中，该条形磁铁的两端吸引铁屑特别多，表明磁铁两端的磁性最强，这磁性最强的区域称为磁极。

    在磁学和电学还处于彼此独立研究的时期，人们仿照电学中“电荷”的概念，认为磁极上有一种叫“磁荷”的东西，N极上汇集了许多正磁荷，S极上则汇集了许多负磁荷。与电荷不同的地?是：正负磁荷总是同时成对出现。基于以上观点，可以认为，一块铁氧体产品中含有大量的正负磁荷对，每一对磁荷可称为一个磁偶极子。人为规定，采用矢量jm（称为磁偶极矩）来表示磁偶极子的强弱，方向为由负磁荷指向正磁荷（即由S极指向N极），如左下图所示。那么，一块被完全均匀磁化后的铁氧体圆柱的内部磁偶极矩就会如右下图所示。

    进一步地，将该铁氧体圆柱内所有磁偶极矩的矢量和除以圆柱的体积，就得到了该铁氧体圆柱的磁极化强度J，即：。更为严谨的磁极化强度J的定义为，磁体单位体积内的磁偶极矩矢量和。

    假定铁氧体产品在外磁场H下被磁化后磁极化强度为J。此时，铁氧体产品有了磁性，也会在空间中产生磁场。现在我们进一步设想，在铁氧体产品附近放一检测磁场的探测线圈（或探头），那么它感受到的磁场将由两部分组成，一部分是外磁场H；另一部分是由磁化后的铁氧体产品贡献的“磁场”，即磁极化强度J。铁氧体产品附近的探测线圈（或探头）感受到的磁场被称为磁感应强度或磁通密度，用矢量B表示。根据上面的描述，矢量B、H及J存在以下关系：B=H+J。

    当外磁场强度H从零逐渐增加时，铁氧体产品的磁极化强度J及其上探测线圈（或探头）感受到的磁感应强度（或称磁通密度）B会随外磁场强度H的增加而增加；当H增加到一定值后，继续增加H，产品的磁极化强度J会逐渐趋近于一个确定的Js值，参见本文第一幅图中J-H曲线，Js值即图中J-H曲线上Js点的纵坐标值，称为产品的饱和磁极化强度；与此同时，探测线圈（或探头）感受到的磁感应强度（或称磁通密度）B却不会趋近于某一定值，而是继续以一定斜率上升，参见本文第一幅图中B-H曲线。这是因为磁感应强度（或称磁通密度）B的数值包含了外磁场强度H的贡献，所以B不能很好地描述铁氧体产品的本质，所谓的饱和磁感应强度Bs并不“饱和”。

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