大学物理磁场5.ppt

* * §5.5 铁磁质 提纲 ? 磁化曲线 ? 铁磁质的应用 ? 铁磁质磁化的机制 作业：6-4； 6-7；6-9 第六章 电磁感应和电磁波 §6.1 电磁感应的基本规律 §6.2 感应电动势和感应电场 2.1 动生电动势 ? 动生电动势的功率 例题二法拉第电机 例题一磁场中旋转导体棒 ? 磁化曲线 装置：环形螺绕环; 铁磁质Fe, Co,Ni及稀土族元素的化合物， 能被强烈地磁化 实验测量B,如用感应电动势测量 或用小线圈在缝口处测量； 由 得出 曲线 铁磁质的 不是一个常数， 它是 的函数 §5.5 铁磁质 原理:励磁电流 I; 用安培定理得H 结果一 B的变化落后于H，从而具有剩磁，即磁滞效应 每个 对应不同的 与磁化的历史有关。 起始磁化曲线； 剩磁 饱和磁感应强度 矫顽力 结果二 磁滞回线--不可逆过程 在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高的 磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。 结果三 铁磁体与铁电体类似；在交变场的作用下，它的形状 会随之变化，称为磁致伸缩（10-5数量级）它可用做 换能器，在超声及检测技术中大有作为。 如：铁为 1040K，钴为 1390K， 镍为 630K 每种磁介质当温度升高到一定程度时， 由高磁导率、磁滞、磁致伸缩等一系 列特殊状态全部消失，而变为顺磁性。 这温度叫临界温度，或称铁磁质的居里点。 不同铁磁质具有不同的转变温度 结果四 ? 铁磁质的应用 * 作变压器的软磁材料。纯铁，硅钢 坡莫合金(Fe，Ni)，铁氧体等。 ?r大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。 饱和磁感应强度大，矫顽力(Hc)小，磁滞 回线的面积窄而长，损耗小（HdB面积小）。 还用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒。 * 作永久磁铁的硬磁材料 钨钢，碳钢，铝镍钴合金 * 作存储元件的矩磁材料 Br=BS ，Hc不大，磁滞回线是矩形。用于记忆元件，当+脉冲产生HHC使磁芯呈+B态，则–脉冲产生H – HC使磁芯呈– B态，可做为二进制的两个态。 矫顽力(Hc)大（102A/m)， 剩磁Br大磁滞回线的面积大，损耗大。 还用于磁电式电表中的永磁铁。耳机中的永久磁铁，永磁扬声器。 锰镁铁氧体，锂锰铁氧体 B H HC -HC B H HC -HC * 交换力：电子之间的交换作用使其在自旋 平行排列时能量较低，这是一种量子效应。 * 磁畴(magnetic domain)：原子间电子交换耦合作用 很强，促使其自旋磁矩平行排列形成磁畴－－自发的 磁化区域。 铁磁性主要来源于电子的自旋磁矩。 ? 铁磁质磁化的机制(不要求掌握) * 磁畴的变化可用金相显微镜观测 在外磁场较弱时，自发磁化方向与外磁场方向相同 或相近的那些磁畴逐渐增大（畴壁位移），在外磁 场较强时，磁畴自发磁化方向作为一个整体，不同 程度地转向外磁场方向。 在无外磁场的作用下磁畴取向平均抵消，能量最低，不显磁性。 磁滞 (hysteresis) 现象是由于掺杂和内应力等的作用， 当撤掉外磁场时磁畴的畴壁很难恢复到原来的形状， 而表现出来。 磁滞伸缩 (magnetostriction) 是因磁畴在外磁场中的取向，改变了晶格间距而引起的。 当温度升高时，热运动会瓦解磁畴内磁矩的规则排列； 在临界温度（相变温度Tc ）时，铁磁质完全变成了顺磁质。居里点 Tc (Curie Point) 当全部磁畴都沿外磁场方向时，铁磁质的磁化 就达到饱和状态。饱和磁化强度MS等于每个磁 畴中原来的磁化强度，该值很大，这就是铁磁 质磁性?r大的原因。 第六章 电磁感应 MAG_5 §6.1 电磁感应的基本规律 ? 电磁感应的基本现象 感应电流与N-S的 磁性、速度有关 与有无磁介质、 运动速度、电 源的极性有关 与有无磁介质、 开关速度、电 源极性有关 感生电流与 的大 小、方向，与截面 积 变化大小有关。 感生电流与 的大小、 方向，与线圈转动角 速度 小方向有关。 实验表明： *穿过线圈所包围面积内的磁通量发生变化时，在 回路中产生的电流叫感生电流，叫做电磁感应现象。 *在载流线圈内加铁芯前后 有变化，而 不变。 说明感生电流只与 有关。 叙述：闭合回路中感应电流的方向总是使得它所 激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化。 感应电流的效果， 总是反抗引起感 应电流的原因。 这个原因包括引 起磁通量变化的 相对运动或回路 的形变。 ? 楞次定律 1834年楞次提出另一种判断感应电流的方法， 再由感应电流来判断感应电动势的方向。 I 感应电流产生的磁场力（安培力）， 将反抗外力。即可以说外力反抗磁 场力做功，从而产生感应电流转