大學(xué)物理磁場(chǎng)5

§5.5鐵磁質(zhì)提綱

磁化曲線

鐵磁質(zhì)的應(yīng)用鐵磁質(zhì)磁化的機(jī)制作業(yè)：6-4；6-7；6-9第六章電磁感應(yīng)和電磁波§6.1電磁感應(yīng)的基本規(guī)律§6.2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電場(chǎng)2.1動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的功率例題二法拉第電機(jī)例題一磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)導(dǎo)體棒1

磁化曲線裝置：環(huán)形螺繞環(huán);鐵磁質(zhì)Fe,Co,Ni及稀土族元素的化合物，能被強(qiáng)烈地磁化實(shí)驗(yàn)測(cè)量B,如用感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)測(cè)量或用小線圈在縫口處測(cè)量；由得出曲線鐵磁質(zhì)的不是一個(gè)常數(shù)，它是的函數(shù)§5.5鐵磁質(zhì)原理:勵(lì)磁電流I;

用安培定理得H結(jié)果一2B的變化落后于H，從而具有剩磁，即磁滯效應(yīng)每個(gè)對(duì)應(yīng)不同的與磁化的歷史有關(guān)。起始磁化曲線；剩磁飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度矯頑力結(jié)果二磁滯回線--不可逆過(guò)程在交變電流的勵(lì)磁下反復(fù)磁化使其溫度升高的磁滯損耗與磁滯回線所包圍的面積成正比。結(jié)果三鐵磁體與鐵電體類似；在交變場(chǎng)的作用下，它的形狀會(huì)隨之變化，稱為磁致伸縮（10-5數(shù)量級(jí)）它可用做換能器，在超聲及檢測(cè)技術(shù)中大有作為。3如：鐵為1040K，鈷為1390K，

鎳為630K每種磁介質(zhì)當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，由高磁導(dǎo)率、磁滯、磁致伸縮等一系列特殊狀態(tài)全部消失，而變?yōu)轫槾判?。這溫度叫臨界溫度，或稱鐵磁質(zhì)的居里點(diǎn)。不同鐵磁質(zhì)具有不同的轉(zhuǎn)變溫度結(jié)果四

鐵磁質(zhì)的應(yīng)用*作變壓器的軟磁材料。純鐵，硅鋼坡莫合金(Fe，Ni)，鐵氧體等。r大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度大，矯頑力(Hc)小，磁滯回線的面積窄而長(zhǎng)，損耗?。℉dB面積小）。還用于繼電器、電機(jī)、以及各種高頻電磁元件的磁芯、磁棒。4*作永久磁鐵的硬磁材料鎢鋼，碳鋼，鋁鎳鈷合金*作存儲(chǔ)元件的矩磁材料Br=BS

，Hc不大，磁滯回線是矩形。用于記憶元件，當(dāng)+脈沖產(chǎn)生H>HC使磁芯呈+B態(tài)，則–脈沖產(chǎn)生H<–

HC使磁芯呈–B態(tài)，可做為二進(jìn)制的兩個(gè)態(tài)。矯頑力(Hc)大（>102A/m)，剩磁Br大磁滯回線的面積大，損耗大。還用于磁電式電表中的永磁鐵。耳機(jī)中的永久磁鐵，永磁揚(yáng)聲器。錳鎂鐵氧體，鋰錳鐵氧體BHHC-HCBHHC-HC5*交換力：電子之間的交換作用使其在自旋平行排列時(shí)能量較低，這是一種量子效應(yīng)。*磁疇(magneticdomain)：原子間電子交換耦合作用很強(qiáng)，促使其自旋磁矩平行排列形成磁疇－－自發(fā)的磁化區(qū)域。鐵磁性主要來(lái)源于電子的自旋磁矩。鐵磁質(zhì)磁化的機(jī)制(不要求掌握)*磁疇的變化可用金相顯微鏡觀測(cè)在外磁場(chǎng)較弱時(shí)，自發(fā)磁化方向與外磁場(chǎng)方向相同或相近的那些磁疇逐漸增大（疇壁位移），在外磁場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)，磁疇自發(fā)磁化方向作為一個(gè)整體，不同程度地轉(zhuǎn)向外磁場(chǎng)方向。在無(wú)外磁場(chǎng)的作用下磁疇取向平均抵消，能量最低，不顯磁性。6磁滯(hysteresis)

現(xiàn)象是由于摻雜和內(nèi)應(yīng)力等的作用，當(dāng)撤掉外磁場(chǎng)時(shí)磁疇的疇壁很難恢復(fù)到原來(lái)的形狀，而表現(xiàn)出來(lái)。磁滯伸縮(magnetostriction)

是因磁疇在外磁場(chǎng)中的取向，改變了晶格間距而引起的。當(dāng)溫度升高時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)會(huì)瓦解磁疇內(nèi)磁矩的規(guī)則排列；在臨界溫度（相變溫度Tc

）時(shí)，鐵磁質(zhì)完全變成了順磁質(zhì)。居里點(diǎn)Tc(CuriePoint)當(dāng)全部磁疇都沿外磁場(chǎng)方向時(shí)，鐵磁質(zhì)的磁化就達(dá)到飽和狀態(tài)。飽和磁化強(qiáng)度MS等于每個(gè)磁疇中原來(lái)的磁化強(qiáng)度，該值很大，這就是鐵磁質(zhì)磁性r大的原因。7第六章電磁感應(yīng)MAG_5§6.1電磁感應(yīng)的基本規(guī)律電磁感應(yīng)的基本現(xiàn)象感應(yīng)電流與N-S的磁性、速度有關(guān)與有無(wú)磁介質(zhì)、運(yùn)動(dòng)速度、電源的極性有關(guān)與有無(wú)磁介質(zhì)、開(kāi)關(guān)速度、電源極性有關(guān)8感生電流與的大小、方向，與截面積變化大小有關(guān)。感生電流與的大小、方向，與線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度小方向有關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明：*穿過(guò)線圈所包圍面積內(nèi)的磁通量發(fā)生變化時(shí)，在回路中產(chǎn)生的電流叫感生電流，叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象。*在載流線圈內(nèi)加鐵芯前后有變化，而不變。說(shuō)明感生電流只與有關(guān)。9敘述：閉合回路中感應(yīng)電流的方向總是使得它所激發(fā)的磁場(chǎng)來(lái)阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。感應(yīng)電流的效果，總是反抗引起感應(yīng)電流的原因。這個(gè)原因包括引起磁通量變化的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或回路的形變。楞次定律1834年楞次提出另一種判斷感應(yīng)電流的方法，再由感應(yīng)電流來(lái)判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。I10感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)力（安培力），將反抗外力。即可以說(shuō)外力反抗磁場(chǎng)力做功，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流轉(zhuǎn)化為電路中的焦耳熱以及其它形式的能，這是符合能量守恒規(guī)律的否則只需一點(diǎn)力開(kāi)始使導(dǎo)線移動(dòng)，若洛倫茲力不去阻撓它的運(yùn)動(dòng)，將有無(wú)限大的電能出現(xiàn)，顯然，這是不符合能量守恒定律！11判斷各圖中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?qū)⒋盆F插入非金屬環(huán)中，環(huán)內(nèi)有無(wú)感生電動(dòng)勢(shì)？有無(wú)感應(yīng)電流？環(huán)內(nèi)將發(fā)生何種現(xiàn)象有感生電動(dòng)勢(shì)存在，有電場(chǎng)存在將引起介質(zhì)極化，而無(wú)感生電流。12法拉第電磁感應(yīng)定律單位:1V=1Wb/s與L

反向與L

同向電動(dòng)勢(shì)方向:敘述:導(dǎo)體回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過(guò)導(dǎo)體回路的磁通量的變化率成正比.國(guó)際單位制中k=1負(fù)號(hào)表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總是反抗磁通的變化d/dt=(N/Am)?m2?s1=Nm/C=V13與L

反向與L

同向14同一物理問(wèn)題選不同的L方向，結(jié)果相同。15磁通鏈數(shù)若有N匝線圈，它們彼此串聯(lián)，總電動(dòng)勢(shì)等于各匝線圈所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)之和。令每匝的磁通量為1、2、3若每匝磁通量相同16動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)等于導(dǎo)線單位時(shí)間切割磁力線的條數(shù)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)可看成是由洛侖茲力引起的。非靜電力§6.2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電場(chǎng)17每個(gè)電子受的洛侖茲力洛侖茲力對(duì)電子做功的代數(shù)和為零對(duì)電子做正功反抗外力做功洛侖茲力的作用并不提供能量，而只是傳遞能量，即外力克服洛侖茲力的一個(gè)分量

所做的功，通過(guò)另一個(gè)分量

轉(zhuǎn)換為動(dòng)生電流的能量。實(shí)質(zhì)上表示能量的轉(zhuǎn)換和守恒。發(fā)電機(jī)的工作原理就是靠洛侖茲力將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。結(jié)論18動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的功率截面積為S長(zhǎng)為

l

的導(dǎo)線所受洛侖茲力的一個(gè)分量產(chǎn)生感應(yīng)電流的外力動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的功率：另一方面為使棒運(yùn)動(dòng),外力的功率可看出消耗機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的關(guān)系19例題一：如圖所示，導(dǎo)體棒o