高二物理競(jìng)賽鐵磁質(zhì)課件

鐵磁質(zhì)B----H長直導(dǎo)線外，到導(dǎo)線距離相等的點(diǎn)，磁針感受到的“磁場(chǎng)”強(qiáng)度相同;距離不同的點(diǎn)，“磁場(chǎng)”強(qiáng)度隨著距離成反比。這樣，通過力學(xué)測(cè)量和電流強(qiáng)度定義一個(gè)物理量H，2*pi*r*H=I---安培環(huán)路定理的一般積分形式。

研究帶電粒子的受力。

對(duì)于一定速度的粒子，加上剛才的磁場(chǎng)，通過幾何軌道，牛頓力學(xué)，你可以測(cè)出粒子受的力。你發(fā)現(xiàn)受的力和電荷數(shù)q以及速度成正比，也和H成正比，但是力F并不直接等于qvH，而是還差一個(gè)因子：F=A*q*vⅹH，A只是個(gè)待定因子，暫未賦予物理意義。

這個(gè)公式多了個(gè)外加因子，不好看?，F(xiàn)在你開始考慮構(gòu)建“磁導(dǎo)率”這個(gè)概念，因?yàn)镠只是電流外加給的磁場(chǎng)，你希望通過粒子受力，直接定義一個(gè)粒子感受到的磁場(chǎng)——叫它B，使得F=qvⅹB成立。散度和旋度在矢量場(chǎng)F中的任一點(diǎn)M處作一個(gè)包圍該點(diǎn)的任意閉合曲面S，當(dāng)S所限定的體積ΔV以任何方式趨近于0時(shí)，則比值∮F·dS/ΔV的極限稱為矢量場(chǎng)F在點(diǎn)M處的散度，并記作divF。由散度的定義可知，divF表示在點(diǎn)M處的單位體積內(nèi)散發(fā)出來的矢量F的通量，所以divF描述了通量源的密度。散度的重要性在于，可用表征空間各點(diǎn)矢量場(chǎng)發(fā)散的強(qiáng)弱程度，當(dāng)divF>0，表示該點(diǎn)有散發(fā)通量的正源；當(dāng)divF<0表示該點(diǎn)有吸收通量的負(fù)源；當(dāng)div=0，表示該點(diǎn)為無源場(chǎng)旋度的物理意義設(shè)想將閉合曲線縮小到其內(nèi)某一點(diǎn)附近，那么以閉合曲線L為界的面積也將逐漸減小.一般說來，這兩者的比值有一極限值，記作即單位面積平均環(huán)流的極限。它與閉合曲線的形狀無關(guān)，但顯然依賴于以閉合曲線為界的面積法線方向且通常L的正方向與規(guī)定要構(gòu)成右手螺旋法則,旋度的重要性在于，可用通過研究表征矢量在某點(diǎn)附近各方向上環(huán)流強(qiáng)弱的程度,進(jìn)而得到其單位面積平均環(huán)流的極限的大小程度R1<r<R2：

r>R2：磁場(chǎng)分布與電流滿足右手螺旋定則

1.鐵磁質(zhì)的基本性質(zhì)(1)相對(duì)磁導(dǎo)率r>>1：一般可達(dá)102~104，最高可達(dá)106(2)

隨H而變化，即B與H之間是非線性關(guān)系起始磁化曲線鐵磁質(zhì)

(3)磁滯現(xiàn)象Br:

剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Hc:矯頑力磁滯回線(4)鐵磁質(zhì)有一臨界溫度Tc---居里點(diǎn)T>Tc時(shí)，鐵磁質(zhì)將喪失其鐵磁性而轉(zhuǎn)為順磁質(zhì)

2.鐵磁質(zhì)的微觀解釋磁疇：相鄰原子中的電子自旋磁矩自發(fā)地平行排列，形成一個(gè)個(gè)小的自發(fā)磁化區(qū)(1)無外磁場(chǎng)：各磁疇磁化方向雜亂無章——對(duì)外不顯磁性

(2)外加磁場(chǎng)疇壁運(yùn)動(dòng)：磁疇的磁化方向轉(zhuǎn)向外場(chǎng)方向，與外磁場(chǎng)方向相同或相近的磁疇的體積逐漸增大，反之則逐漸縮小外場(chǎng)越強(qiáng)，轉(zhuǎn)向越充分。所有磁疇都沿外磁場(chǎng)方向排列時(shí)則達(dá)到飽和磁化狀態(tài)——磁性很強(qiáng)鐵磁質(zhì)的磁化微觀機(jī)制（續(xù)）H0HHHH

各磁疇磁化方向混亂，整體不顯磁性.疇壁運(yùn)動(dòng)

磁疇的自發(fā)磁化方向與外場(chǎng)方向相同或相近的磁疇體積擴(kuò)大,反之縮小.磁疇壁發(fā)生運(yùn)動(dòng).磁疇轉(zhuǎn)向

磁疇的自發(fā)磁化方向轉(zhuǎn)向外場(chǎng)方向.飽和

全部磁疇方向均轉(zhuǎn)向外場(chǎng)方向.磁滯現(xiàn)象及剩磁,是因磁化時(shí)磁疇相互摩擦發(fā)熱,使過程不可逆.

(3)去除外磁場(chǎng)：分裂成許多磁疇。由于摻雜和內(nèi)應(yīng)力等原因，磁疇之間存在摩擦阻力，使磁疇不能恢復(fù)到磁化前的雜亂排列狀態(tài)——表現(xiàn)出磁滯現(xiàn)象(4)T升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇。T>Tc時(shí)，磁疇全部被破壞，鐵磁質(zhì)轉(zhuǎn)為順磁質(zhì)——存在居里點(diǎn)3.軟磁材料與硬磁材料軟磁材料：矯頑力小(Hc約為1A/m)的材料——剩磁容易消除磁滯回線狹長，包圍的面積很小在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)，可視為高磁導(dǎo)率的線性介質(zhì)應(yīng)用：變壓器、鎮(zhèn)流器、電動(dòng)機(jī)、電感等的鐵芯硬磁材料：矯頑力大(Hc約為104206A/m)的材料——剩磁容易保持應(yīng)用：永磁體(如揚(yáng)聲器、耳機(jī)等的永磁體)、記錄磁帶、計(jì)算機(jī)的記憶元件磁滯回線較寬，包圍的面積較大常見的鐵磁材料三類常見的鐵磁材料及其磁滯回線形態(tài)HBOHBOHBO軟磁材料硬磁材料矩磁材料矯頑力小,易充退磁.如純鐵硅鋼等.用于電機(jī)變壓器繼電器等的鐵芯.矯頑力大,剩磁也大.如錳鎂鐵氧體等用于電磁儀表揚(yáng)聲器等的永久磁鐵