高二物理競(jìng)賽磁性材料-鐵磁質(zhì)課件

1、磁性材料鐵磁質(zhì)磁性材料鐵磁質(zhì)條形磁鐵：類似“磁偶極子”對(duì)比“電偶極子”永磁鐵吸引碎鐵屑鐵磁質(zhì)的磁性來源 磁疇“箭頭”代表磁疇的磁化方向未磁化的鐵片：磁化方向隨機(jī)排列，相互抵消磁鐵：磁化方向平行外磁場(chǎng)未磁化磁鐵把一塊未磁化的鐵塊放置到強(qiáng)磁場(chǎng)中就可以變成一塊磁鐵。敲擊、加熱等方式，可以讓磁鐵的磁性消失，根本都是讓磁疇排列隨機(jī)化。磁性材料當(dāng)被加熱到某一個(gè)特定溫度之上，完全無法獲得磁性，這個(gè)溫度叫做居里溫度由于螺線管磁場(chǎng)是每個(gè)閉合回路中場(chǎng)的疊加，因而其內(nèi)部電磁場(chǎng)可以非常大。這個(gè)螺線管就像一個(gè)磁鐵，根據(jù)閉合回路中電流方向的不同，其一端可以看做N極另一端可以看做S極。電磁體：鐵塊放入螺線管中的裝置。其磁場(chǎng)

2、會(huì)由于鐵塊被電流激發(fā)的磁場(chǎng)所磁化而顯著增加。電磁體中的鐵合金可以由于電流的開關(guān)而很輕易的產(chǎn)生或者失去磁性，也稱”軟磁鐵”。應(yīng)用門鈴其應(yīng)用裝置是由螺線管和部分放入其中的鐵合金桿組成。當(dāng)回路因?yàn)榘粹彾]合后，線圈將會(huì)立刻成為磁鐵并且吸引鐵合金桿。合金桿被拉入線圈并擊打門鈴。應(yīng)用電磁過電保護(hù)器現(xiàn)在用于保護(hù)房屋建筑免于因過載而著火的過電保護(hù)回路不僅是熱學(xué)裝置，還是一個(gè)電磁敏感裝置。當(dāng)電流高于一定水平時(shí)，它產(chǎn)生的電磁場(chǎng)將拉動(dòng)鐵盤阻斷如圖25-19b中所示的連接。在更高級(jí)的過電保護(hù)裝置中，將包括接地故障回路阻斷裝置，其中就應(yīng)用了螺線管。電磁過電保護(hù)裝置反應(yīng)迅速（10毫秒以內(nèi)），并且用于應(yīng)對(duì)建筑中出現(xiàn)的高電

3、流。螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)B0的表達(dá)式如果放一塊鐵磁材料在螺線管內(nèi)部，磁場(chǎng)會(huì)顯著增大成百上千倍，因?yàn)殍F塊中的磁疇在外磁場(chǎng)的作用下被排列整齊，從而激發(fā)磁場(chǎng)外磁場(chǎng)，由電流激發(fā)附加磁場(chǎng)，由鐵磁質(zhì)產(chǎn)生替代 ，螺線管內(nèi)部的總磁場(chǎng)：對(duì)于鐵磁質(zhì)來說， 比 大得多圖28-27 鐵芯螺繞環(huán)最初鐵芯沒被磁化，螺繞環(huán)也沒通電流（a點(diǎn)）。然后慢慢增加電流I， B0隨I線性增加?？偞艌?chǎng)B也增加， b點(diǎn)代表全飽和的70%。如果B0繼續(xù)增加，曲線會(huì)增加得非常緩慢接下來，假定外磁場(chǎng)由于螺繞環(huán)中電流的減小而減弱。隨著電流減小到零（c點(diǎn)），磁疇沒有完全變成隨機(jī)取向，一些永磁仍然存在。如果接下來電流被反向，足夠多的磁疇轉(zhuǎn)向反方向，以致B

4、=0（d點(diǎn)）。隨著反向電流逐漸增大，鐵在相反方向接近飽和（e點(diǎn)）。最后，如果電流再次減小到零，然后按原方向增加，總磁場(chǎng)沿曲線efgb變化，再次在b點(diǎn)接近飽和。注意在這個(gè)循環(huán)中，磁場(chǎng)沒有穿過a點(diǎn)。曲線沒有回溯在相同的路徑，這叫做磁滯。曲線bcdefgb被稱為磁滯回線。在這個(gè)回路中，大部分能量由于磁疇的重新排列轉(zhuǎn)變成熱能。磁滯回線的寬和窄分別對(duì)應(yīng)材料磁性的“硬”和“軟”“硬”磁性：制作永磁體“軟”磁性：用于變壓器等，能量損耗小消磁：重復(fù)反轉(zhuǎn)電流并減小它的磁場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)圖 退磁過程的連續(xù)磁滯回線圖 軟鐵的磁滯回線非鐵磁性物質(zhì)的分類：相對(duì)磁導(dǎo)率Km磁化率m= Km1順磁質(zhì) 磁導(dǎo)率比0略大抗磁質(zhì) 磁導(dǎo)率比0

5、略小順磁質(zhì)：Km1且m0抗磁質(zhì)：Km1且m0順磁物質(zhì)m抗磁物質(zhì)m鋁2.310-5銅-9.810-6鈣1.910-5金剛石-2.210-5鎂1.210-5金-3.610-5氧2.110-6鉛-1.710-5鉑2.910-4氮-5.010-9鎢6.810-5硅-4.210-6表28-1 順磁性和抗磁性：磁化率重點(diǎn)掌握 距離長(zhǎng)直導(dǎo)線為r 處的磁場(chǎng)B正比于導(dǎo)線中的電流I，反比于r，磁感線是以導(dǎo)線為軸心的同心圓： 安培定律說明沿任意閉合回路對(duì)磁場(chǎng) 的線積分等于 乘以包圍在回路內(nèi)的電流的代數(shù)和 ： 一根長(zhǎng)密繞螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)為，其中n是單位長(zhǎng)度上的線圈匝數(shù)，I是每匝線圈的電流。重點(diǎn)掌握 運(yùn)用畢奧-薩伐爾定律計(jì)算已知電流形狀的磁場(chǎng)：其中 是沿電流I方向所取電流元在空間任一點(diǎn)P產(chǎn)生的磁場(chǎng)， 是線元 指向場(chǎng)點(diǎn)P的位移矢量， 是 方向的單位矢量?？偞艌?chǎng) 是對(duì)所有