磁滯現象簡稱磁滯。磁性體的磁化存在著明顯的不可逆性，當鐵磁體被磁化到飽和狀態後，若將磁場強度(H)由最大值逐漸減小時，其磁感應強度（符號為B）不是循原來的途徑返回，而是沿著比原來的途徑稍高的一段曲線而減小，當H=0時，B並不等於零，即磁性體中B的變化滯後於H的變化，這種現象稱磁滯現象。
磁性物質都具有保留其磁性的傾向，磁感應強度B的變化總是滯後於磁場強度H的變化的，這種現象就是磁滯現象。
將鐵磁體(磁中性狀態)置於外加磁場中磁化時，磁場強度從零增大，使磁化強度增大至一定值，此時若將磁場慢慢減小，則磁化強度並不沿原來的變化曲線回復原狀，而是沿另一曲線變化.磁化強度隨磁場強度的變化中，磁化強度的變化總是落後於磁場強度的變化，出現滯後的現象，此種現象稱為磁滯。
按磁滯回線的不同，磁性物質又可分為硬磁物質、軟磁物質和矩磁物質三種。
磁滯現象，在鐵磁性材料中是被廣泛認知的。當外加磁場施加於鐵磁性物質時，其原子的偶極子按照外加場自行排列。即使當外加場被撤離，部分排列仍保持。該材料被磁化，其磁性會繼續保留。需要消磁時，施加相反方向的磁場。
基本介紹
- 中文名：磁滯現象
- 外文名：magnetic hysteresis
- 套用學科：磁介質儲存設備，如信用卡等
- 本質：磁性物質保留其磁性的傾向
- 分類：硬磁物質、軟磁物質和矩磁物質
- 表征物理量：矯頑力和剩磁
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定義定律
所謂磁滯現象是指鐵磁質磁化狀態的變化總是落後於外加磁場的變化，在外磁場撤消後，鐵磁質仍能保持原有的部分磁性。當鐵磁質磁化到一定程度、即達到飽和磁化強度後，再逐漸使H減弱而使鐵磁質退磁時，B雖相應地減小，但卻按照另一條曲線ab下降，而ab曲線的位置比Oa曲線高，即在退磁過程中的B比磁化過程中同一H值所對應的B為大。這表明磁感強度的變化落後於磁場強度的變化。
磁滯現象
磁滯現象科學原理
軟磁材料的磁晶各向異性小，磁致伸縮小，內部缺陷少等。在居里溫度以下時，這類材料具有自發磁化強度，由於其內部存在許多磁化向量混亂取向的磁疇。所以，整體的磁化強度等於零。加磁場磁化時，軟磁材料的磁化過程主要可分二個階段：
（1）磁場從小到中場時，以磁化向量與外加磁場方向接近的磁疇的體積通過疇壁位移而擴大為主。這種過程稱為位移過程。在這段磁場加大的過程中，不同地方的疇壁不斷移動，由於材料的內部不均勻性，疇壁能也不同，因而移動需要磁場能克服所遇到的勢壘。磁疇一旦越過勢壘後，就完成了不可逆移動，磁場去掉後，它也不能回到它原有的位置，於是就出現磁滯。
（2）磁場繼續增大，材料的部分磁疇的磁化向量開始轉向外場方向；當磁場達到可使材料飽和磁化時，所有磁疇的磁化向量都轉到磁場方向，稱為磁化向量的轉動過程。它也要不斷克服許多能量勢壘，也同樣可造成不可逆轉動，這也是鐵磁材料出現磁滯的原因。總之，軟磁材料在磁化或反磁化過程，其內部磁疇的位移或轉動過程都可以造成材料的磁滯。
如圖（磁滯現象圖片），當無外磁場作用(H=0)時，如果整個鐵磁體對外不顯示磁性，即M=0，這時鐵磁體所處的狀態稱為退磁狀態。在以M為縱坐標、H為橫坐標的坐標系中，退磁狀態由坐標原點O表示，如圖所示。逐漸增大磁場H，鐵磁體的狀態沿OQ變化。當狀態達到Q若繼續增大磁場H，磁化強度M不再有明顯變化，此點所對應磁化強度稱為飽和磁化強度，常用Ms表示。曲線OQ稱為基該磁化曲線，這條曲線通常不是直線，因此，鐵磁體的磁化率 cm不是常量，而是磁場強度H的函式。磁導率m=m0 (1+cm )也是磁場強度H的函式。處於Q狀態的鐵磁體，隨著外磁場的減小，狀態並不沿原來的路徑QO變化，而是沿QR變化。當磁場H降至零時，鐵磁體不再回到退磁狀態O，而是達到R，這時鐵磁體所具有的磁化強度稱為剩餘磁化強度，常用Mr 表示。此後若對鐵磁體施加一反向磁場，並逐漸加大磁場強度，鐵磁體的磁狀態將沿曲線RS變化。S所對應的磁場強度是使鐵磁體剩餘磁化強度全部消失時所必須施加的反向磁場，稱為矯頑力，常用Hc表示。若繼續增大反向磁場，鐵磁體的磁狀態將沿曲線ST變化，並在T達到反向磁化飽和，其磁化強度為-Ms。若減小反向磁場，狀態將沿曲線TU變化，U所對應的狀態是反向剩磁狀態，磁化強度為-Mr。若在此狀態施加正向磁場，並逐漸增大磁場強度，則鐵磁體的磁狀態將沿曲線UVQ變化，達到Q，又重新磁化飽和。
磁滯現象圖片
磁滯現象圖片隨著磁場強度的變化，鐵磁體的磁狀態沿著一閉合曲線QRSTUVQ變化，這個閉合曲線就稱為磁滯回線。顯然，對於參量B與H之間的關係也表現為類似的閉合曲線。鐵磁體磁化過程的這種不可逆性，稱為磁滯現象。這是鐵磁質與其他磁介質的又一不同性質。
原因
鐵磁體在它們的磁化和反磁化過程中出現的不可逆磁化過程導致了磁滯現象。準靜態磁化產生磁滯的原因有以下三種：(1)由疇壁不可逆位移過程引起的磁滯；(2)由反磁化核成長的阻滯所引起的磁滯；(3)由磁化矢量不可逆轉動過程引起的磁滯。疇壁位移過程所受到的阻力由內應力分布或摻雜物分布所決定。材料內部的局部不均勻性如局部內應力或摻雜物的不均勻性，是形成反磁化核的來源。如果在鐵磁體內沒有反磁化核存在，則材料一般不出現疇壁位移過程，而反磁化過程只能通過磁化矢量的轉動過程來實現。磁疇轉動過程的阻滯來源於材料的磁各向異性。最主要有以下三種：①結晶各向異性；②應力各向異性；③形狀各向異性。此外，在動態磁化過程引起的磁滯中還應考慮渦流的作用。表征磁滯現象的物理量是矯頑力和剩磁，矯頑力代表進行反磁化過程中的“平均”磁場。磁滯現象反映了能量損耗，磁化一周的能量損耗可用回線所包圍的面積來表示。鐵磁體的磁滯依賴於溫度。按常例，矯頑力隨溫度上升而下降，磁滯損耗也隨溫度上升而下降。
磁滯耗損
處在交變磁場中的鐵磁物質，因磁滯現象而產生的能量損耗稱磁滯損耗。
可以證明，交變磁化一周在鐵心的單位體積內所產生的磁滯損耗能量與磁滯回線所包圍的面積成正比。鐵磁物質的磁滯回線面積越小，它的磁滯損耗也越小。當回線面積為零，即無磁滯現象時，磁滯損耗也為零。
鐵磁體等在反覆磁化過程中因磁滯現象而消耗的能量。它是電氣設備中鐵損的組成部分。
磁滯損耗表現為磁化過程中有一部分電磁能量不可逆轉地轉換為熱能。在準靜態反覆磁化過程中，單位體積的鐵磁體被交變磁場磁化一周所產生的磁滯損耗正比於磁滯回線所包圍的面積，即∮HdB。設交變磁場的頻率為f，則單位時間、單位體積的磁滯損耗為f·∮HdB。因此選擇磁滯回線面積小的材料和降低工作頻率都可以減少磁滯損耗。在工程中計算時，對較強交變磁場常用經驗公式為
，式中f為工作頻率；Bm為磁滯回線上磁感應強度的最大值；K1為取決於材料性質及其他有關因素的常數。
科學實驗
磁滯現象，假如將未帶磁性的鐵磁性物質(例如：鐵、鈷、鎳及其合金)放入通電的螺線管內，那么所產生的磁場可以將此材料磁化，使之帶有磁性，但外加磁場去除後，鐵磁性物質的磁性不會馬上消除，仍保有磁性，此即為磁滯現象。將鐵磁性物質存在於一外加磁場時，當外加磁場由零(A點)逐漸增大時，鐵磁性物質之感應磁場也隨之增大，而外加磁場增大到某一程度後，無論磁場再如何加大，鐵磁性物質之感應磁場也不再變化，此即達到飽和(C點)。此時，在逐漸減小外加磁場時，鐵磁性物質之感應磁場亦隨之緩慢減小，其路徑並不沿原磁化曲線返回，而是沿著另一曲線CD變化，直到外加磁場降為零，而鐵磁性物質仍保有磁性。
磁滯曲線圖
磁滯曲線圖套用領域
磁滯現象，作為某個系統的一種十分依賴於被施加的物理屬性，在電子電路中有著廣泛套用，其中就包括硬碟驅動器和磁通門磁力計，並且也是超導量子干涉儀的射頻功能所必不可少的。磁滯同時也是超流態的基礎，並且已經被預測可發生在超流體原子氣體中，比如說玻色愛因斯坦凝聚。格雷琴·坎貝爾和他的同事，首次在由一個被旋轉的薄連線阻塞的超流體玻色愛因斯坦凝聚環組成的電路的量子化循環態中，直接檢測到了磁滯現象。在該系統中存在磁滯現象對於新興的“原子電路”領域來說具有十分重要的意義，因為在原子電路中超低溫原子的作用就相當於電子學中的電子。可以預見，原子線路中可控的磁滯現象在實用性器件的發展中將發揮重要作用。
超流體原子電路中的磁滯現象
超流體原子電路中的磁滯現象