关于“筒状磁铁磁场方向”的探讨.pdfVIP

2008年第1期(上半月)第26卷总第307期 ．物 理 教 学 探 讨 Vo1．26 No．307 Journal of Physics Teaching (S) 1．2008 ．35． 关于“筒状磁铁磁场方向’’的探讨 许建胜 ，沈建东 1、江苏无锡钱桥中学， 江苏省无锡市214151 2、江苏无锡洛社新开河实验中学，江苏省无锡市214187 摘 要：实验表明筒状磁铁内部磁场方向与通电螺线管内部磁场方向完全相反。本文根据电磁学理论，系统介绍了 铁磁质磁化的微观机制．并在此基础上。对筒状磁铁内部磁场方向作了解释。 关键词：筒状磁铁；磁化；磁场方向 ， 中图分类号：G633．7 文献标识码：A 文章编号：1003—6148(2008)l(S)～0035～2 读了《中学物理教学参考}2005年第3期张明 在内部磁感线方向是由南极指向北极，并和外部 元老师的《筒状磁铁的磁场方向的“悖论”》一文后 磁感线相连，形成闭合血线。 深受感触。张老师在教学过程中善于发现问题，善 对筒状磁铁而言；根据铁磁体磁化特性可作 于运用实验手段去研究问题，这值得大家学习。经 如下解释：任何物质都是由分子或原子组成的。 实验发现：筒状磁铁内部磁场方向与通电螺线管 而分子或原子中任何一个电子都同时参与两种 内部磁场方向完全相反，并对“筒状磁铁内部磁场 运动，即环绕原子核的运动和电子本身的自旋， 方向”的解释深感困惑。对此，笔者想借贵刊一角 这两种运动都能产生磁效应。把分子或原子看作 发表一些粗浅的看法。敬请诸位同仁斧正。 一 个整体，分子或原子中各个电子对外界所产生 众所周知，在静止电荷的周围存在着电场， 的磁效应的总和，可用一个等效的圆电流表示， 若电荷运动则其周围不仅有电场而且还有磁场。 称为分子电流。这种分子电流具有一定的磁矩， 即运动电荷或电流，在其周围空间产生磁场。所 即分子磁矩。在铁磁质中，相邻原子间存在着非 以一切磁现象的根源都在于电流——电荷的运 常强的交换耦合作用，这个相互作用促使相邻原 动。笔者认为，该文把筒状磁铁的磁场与通电螺 子的磁矩平行排列，形成一个自发磁化饱和状态 线管的磁场混为一谈。尽管它们产生的“微观” 区域，这些微小区域称为磁畴。在没有外磁场作 机理都在于电荷的运动，但是，它们产生磁场的 用时，在每个磁畴中，原子的分子磁矩均取向同 “宏观”机理却略有不同。 一 方向，但对不同的磁畴，其分子磁矩的取向各 对通电螺线管来说，组成通电螺线管的各匝 不相同，如图3所示。磁畴的这种排列方式，使磁 线圈可以看作一个个圆形导线，载流直螺线管在 体处于能量最小的稳定状态。因此，对整个铁磁 某点所产生的磁场，相当于各匝圆线圈在该点所 体来说，宏观区域的平均磁矩为零，物体不显示 产生的磁场的叠加。载流圆导线周围磁感线的分 磁性。当外磁场作用时，由于磁矩与外磁场同方 向排列时的磁能低于反向排列时的磁能，结果那 些自发磁化磁矩和外磁场成小角度的磁畴处于 有利地位，其体积逐渐扩大；而