第七讲.磁性材料

1、您对磁究竟了解多少？o 静磁学现象？o 磁性来源？o 磁性材料？非磁性材料？o 磁的分类？o 磁的应用？磁磁= ？吸铁石吸铁石! ! 磁性是物质一种磁性是物质一种比较少见的只在少数比较少见的只在少数地方得到应用的现象地方得到应用的现象呢？还是一种存在非呢？还是一种存在非常普遍应用非常广泛常普遍应用非常广泛的现象呢？的现象呢？生活中的常识问题-1o 所有物质都有磁性吗？n 铁-吸铁石，哪个有磁性？n 水n 铜n 铝o 家装市场材质的简单实用验证-铜、不锈钢？o 电饭锅n 铁氧体有磁性，但为何高温会失去？答案是：答案是： 磁性是物质的基本属性，就像物磁性是物质的基本属性，就像物质具有质量和电性一样

2、。质具有质量和电性一样。 换句更简单的话说就是：换句更简单的话说就是： 一切物质都具有磁性。一切物质都具有磁性。生活中的常识问题-2o 卧室床的摆放方向-风水？伪科学？n 5000年前：天然磁石年前：天然磁石(Fe3O4) 磁学发展史磁学发展史磁铁矿磁铁矿(Fe3O4)或磁赤铁矿或磁赤铁矿(-Fe2O3)在西方，据传说，磁性首先是被在西方，据传说，磁性首先是被一个牧羊人发现的。他注意到他一个牧羊人发现的。他注意到他的木棍的铁端，被一块石头所吸的木棍的铁端，被一块石头所吸引。这种石块在小亚细亚引。这种石块在小亚细亚(Asia Minor)、马其顿的、马其顿的Magnesia地区地区以及爱奥尼亚的

3、以及爱奥尼亚的Magnesia城都被城都被发现过。人们相信发现过。人们相信“Magnetism”一字就是来源于这些地名。一字就是来源于这些地名。n 1086年：年：沈括沈括，梦溪笔谈梦溪笔谈，指南针，指南针 n 1119年：年：朱或朱或，萍洲可谈萍洲可谈，罗盘，航海，罗盘，航海 n 1405-1432年：年：郑和郑和，指南仪，航海，指南仪，航海 n 1488-1521年：年：哥伦布，伽马，麦哲伦哥伦布，伽马，麦哲伦，指南，指南 仪，航海发现仪，航海发现u 十七世纪：英国，威廉十七世纪：英国，威廉.吉伯吉伯 ，磁体磁体 u 十八世纪：法国，库仑，十八世纪：法国，库仑， 库仑定律库仑定律 n 23

4、00年前：天然磁石，年前：天然磁石，“司南司南”，指南仪，指南仪 u 十九世纪十九世纪 1820年：丹麦，年：丹麦，奥斯特奥斯特，电流产生磁场，电流产生磁场 1831年：英国，年：英国，法拉第法拉第，电磁感应现象，电磁感应现象 1873年：英国，年：英国，麦克斯韦麦克斯韦，统一电磁理论，统一电磁理论 1899年：法国，年：法国，居里居里，居里温度，磁性转变，居里温度，磁性转变法拉第电磁感应法拉第电磁感应居里（居里（P Curie）u 二十世纪二十世纪 1905：法国，：法国，郎之万郎之万基于统计力学理论解释了基于统计力学理论解释了顺磁性随温度的变化。顺磁性随温度的变化。 1907：法国，：法国

5、，外斯外斯提出分子场理论，扩展了郎提出分子场理论，扩展了郎之万的理论。之万的理论。 1921：奥地利，：奥地利，泡利泡利提出玻尔磁子作为原子磁提出玻尔磁子作为原子磁矩的基本单位。美国，矩的基本单位。美国，康普顿康普顿提出电子也具有提出电子也具有自旋相应的磁矩。自旋相应的磁矩。 1928：英国，：英国，狄拉克狄拉克用相对论量子力学完美地解用相对论量子力学完美地解释了电子的内禀自旋和磁矩，并与德国物理学家释了电子的内禀自旋和磁矩，并与德国物理学家海森伯海森伯一起证明了静电起源的交换力的存在，一起证明了静电起源的交换力的存在，奠奠定了现代磁学的基础定了现代磁学的基础。 1936：苏联，：苏联，郎道郎

6、道完成了巨著完成了巨著“理论物理学教理论物理学教程程”，其中包含全面而精彩地论述，其中包含全面而精彩地论述现代电磁学现代电磁学和和铁磁学铁磁学的篇章。的篇章。 1936-1948：法国，：法国，奈耳奈耳提出提出反铁磁性和亚铁磁性反铁磁性和亚铁磁性的概念和理论。的概念和理论。 1967：奥地利，：奥地利，斯奈特斯奈特在量子磁学的指导下发现在量子磁学的指导下发现了磁能积空前高的了磁能积空前高的稀土磁体稀土磁体(SmCo5)，从而，从而揭开揭开了永磁材料发展的新篇章了永磁材料发展的新篇章。 1974：第二代稀土永磁：第二代稀土永磁Sm2Co17问世。问世。 1982：第三代稀土永磁：第三代稀土永磁N

7、d2Fe14B问世。问世。 1990：原子间隙磁体：原子间隙磁体Sm-Fe-N问世。问世。 1991：德国，：德国，克内勒克内勒提出了双相复合磁体交换作提出了双相复合磁体交换作用的理论基础，用的理论基础，指出了纳米晶磁体的发展前景指出了纳米晶磁体的发展前景。物质磁性的起源物质磁性的起源原子有哪几中运动方式？原子有哪几中运动方式？ 现代科学认为物质的磁性来源于组成物现代科学认为物质的磁性来源于组成物质中原子的磁性质中原子的磁性1 原子中电子的轨道磁矩原子中电子的轨道磁矩2 电子的自旋磁矩电子的自旋磁矩3 原子核的核磁矩原子核的核磁矩载流闭合回路小线圈存在磁矩：载流闭合回路小线圈存在磁矩： 磁矩：

8、磁矩： 单位：单位：A m2 磁矩反应了载流线圈产生磁场的大磁矩反应了载流线圈产生磁场的大小，可以把它引用到物质的微观系小，可以把它引用到物质的微观系统中去。统中去。Aim 电子的轨道运动相当于一个恒定的电流回路，必电子的轨道运动相当于一个恒定的电流回路，必有一个磁矩（有一个磁矩（轨道磁矩轨道磁矩），自旋也会产生磁矩（），自旋也会产生磁矩（自旋自旋磁矩磁矩）。 磁矩磁矩) 1(.,3 , 2 , 1 , 0,101 . 9,106 . 1,) 1() 1(43119nllKgmmCeellllmehiieeiiBiiem轨道角动量量子数，电子的质量，电子的电荷，轨道磁矩轨道磁矩自旋角动量量子数

9、,) 1(2) 1(2iiiBiiBsssssmeh自旋磁矩自旋磁矩 原子的总磁矩应是按照原子结构原子的总磁矩应是按照原子结构和量子力学规律将原子中各个电子和量子力学规律将原子中各个电子的轨道磁矩和自旋磁矩相加起来的的轨道磁矩和自旋磁矩相加起来的合磁矩合磁矩.注注:原子核自旋磁矩仅是电子磁矩原子核自旋磁矩仅是电子磁矩的的1/1836.5, 忽略不计忽略不计.原子总磁矩原子总磁矩电子的填充方式对磁矩的影响：电子的填充方式对磁矩的影响：因此，大多数元素的原子都存在固有磁矩。这些原因此，大多数元素的原子都存在固有磁矩。这些原子也成为磁性原子。子也成为磁性原子。当原子中某一电子层完全被电子填满时，该电

10、子层当原子中某一电子层完全被电子填满时，该电子层的电子云在空间的分布呈球形对称，这时其电子循的电子云在空间的分布呈球形对称，这时其电子循轨磁矩和自旋磁矩都互相抵消，即该层电子磁矩对轨磁矩和自旋磁矩都互相抵消，即该层电子磁矩对原子磁矩没有贡献。因此惰性元素没有固有磁矩。原子磁矩没有贡献。因此惰性元素没有固有磁矩。为什么通常情况下无磁性表现？o 大多数元素的原子存在原子的固有磁距.o 物体的磁性,取决于原子磁矩的取向.在无外磁场作用时,各原子磁矩的取向是紊乱的,物质不呈现宏观性;而当其受外磁场作用时,则原子呈取向性分布,物质呈现宏观的磁性.物质内部原子、分子中的每个电子参与物质内部原子、分子中的每

11、个电子参与两种运动，一是轨道运动，即电子绕原子两种运动，一是轨道运动，即电子绕原子核的旋转运动，其运动会形成一个电流，核的旋转运动，其运动会形成一个电流，进而会产生一个磁矩，称为轨道磁矩；二进而会产生一个磁矩，称为轨道磁矩；二是电子的自旋运动，相应地也会产生一个是电子的自旋运动，相应地也会产生一个磁矩，称为自旋磁矩。一个分子中所有电磁矩，称为自旋磁矩。一个分子中所有电子的各种磁矩之总和构成这个分子的固有子的各种磁矩之总和构成这个分子的固有磁矩磁矩PmPm，称为分子磁矩，这个分子固有磁，称为分子磁矩，这个分子固有磁矩可以看成是由一个等效的圆形分子电流矩可以看成是由一个等效的圆形分子电流i i产生

12、的。产生的。总之：总之：一类是分子中各电子的磁矩不完全抵消而整个分子一类是分子中各电子的磁矩不完全抵消而整个分子具有一定的固有磁矩，具有一定的固有磁矩，一类是分子中各电子的磁矩，完全相互抵消而整个一类是分子中各电子的磁矩，完全相互抵消而整个分子不具有固有磁矩分子不具有固有磁矩磁性材料的分类o 根据材质n 合金磁体n 橡胶磁体n 氧化物磁体o 根据磁化后介质内部的磁场与附加磁场和外磁场的关系,可分为五种：1 1、抗磁质：附加磁化强度与外磁场相反。抗磁质：附加磁化强度与外磁场相反。 对于电子壳层被填满的物对于电子壳层被填满的物质，原子磁矩为零。在外质，原子磁矩为零。在外磁场作用下，电子运动将磁场作

13、用下，电子运动将产生一个附加的运动（由产生一个附加的运动（由电磁感应定律而定），电磁感应定律而定），感感生出与生出与H反向的磁矩。反向的磁矩。实例：惰性气体、许多有机化合物、某些金属（实例：惰性气体、许多有机化合物、某些金属（Bi、Zn、Ag、Mg）、非金属）、非金属（如：（如：Si、P、S）抗磁质的几点说明：o 任何物质都具有抗磁的本性。o 物质具有抗磁的本性并不是一定会呈现出抗磁性，而只有当物质的这种抗磁因素超过其顺磁因素时，物质才呈现抗磁性，才称为抗磁质。o 随外磁场的增加，附加的抗磁磁矩增强，抗磁磁化强度增大。2、顺磁质顺磁质结构特点：原子中具有未填满电子的电子层，形成结构特点：原子中

14、具有未填满电子的电子层，形成原子的固有磁矩。原子的固有磁矩。在磁场作用下，原子磁矩转向在磁场作用下，原子磁矩转向H方向，方向，感生出与感生出与H一致的一致的M。如：稀土金属和铁族元素的盐。如：稀土金属和铁族元素的盐。o 顺磁质磁化强度随外磁场的增大而增大，但很难达到磁饱和，只有当温度趋近热力学零度时，才能使顺磁物质的原子磁矩沿外磁场呈完全规则取向。顺磁质的几点说明：金属的顺磁性与抗磁性o 价电子固有磁矩.顺磁性o 正离子 抗磁性？ 顺磁性？3、铁磁性、铁磁性在较弱的磁场作用下就能产生很强的磁化强度。在外磁场除去后在较弱的磁场作用下就能产生很强的磁化强度。在外磁场除去后仍保持相当大的永久磁性，具

15、有磁滞现象。铁磁体在温度高于居仍保持相当大的永久磁性，具有磁滞现象。铁磁体在温度高于居里温度后变成顺磁体。里温度后变成顺磁体。 原子是否具有未成对电子，即自旋磁矩贡献的净磁矩原子是否具有未成对电子，即自旋磁矩贡献的净磁矩( (本本征磁矩征磁矩) ) 原子在晶格中的排列方式原子在晶格中的排列方式具有铁磁性的金属有铁、钴、镍等，铁磁质的应用最广泛，具有铁磁性的金属有铁、钴、镍等，铁磁质的应用最广泛，特别是在信息的记录和存储方面（磁带、计算机存储器）特别是在信息的记录和存储方面（磁带、计算机存储器） 铁、钴、镍等过渡元素都具有未成对的铁、钴、镍等过渡元素都具有未成对的3d3d电子。电子。 分别具有分

16、别具有4 4、3 3和和2 2的净磁矩。的净磁矩。 铁、钴、镍金属在室温下具有自发磁化的倾向（交换作用）。铁、钴、镍金属在室温下具有自发磁化的倾向（交换作用）。 形成相邻原子的磁矩都向一个方向排列的小区域，称为磁畴。形成相邻原子的磁矩都向一个方向排列的小区域，称为磁畴。原子核外电子排布示意图原子核外电子排布示意图铁磁性材料加入小的磁场，可以获得大的磁场强度。加入小的磁场，可以获得大的磁场强度。4、反铁磁性、反铁磁性 在在MnO晶体结构中，相邻晶体结构中，相邻Mn2+离子的磁矩都成反向平行排列，离子的磁矩都成反向平行排列， 结果磁矩相互对消，整个固体材料的总磁矩为零。结果磁矩相互对消，整个固体材

17、料的总磁矩为零。在有些材料中，相邻原子或离子的磁矩呈反方向平行排列，结果在有些材料中，相邻原子或离子的磁矩呈反方向平行排列，结果总磁矩为零，叫反铁磁性。反铁磁性物质有某些金属如总磁矩为零，叫反铁磁性。反铁磁性物质有某些金属如Mn，Cr等，等，某些陶瓷如某些陶瓷如MnO，NiO等以及某些铁氧体如等以及某些铁氧体如ZnFe2O4等。等。以氧化锰以氧化锰(MnO)为例，它是离子型陶瓷材料，由为例，它是离子型陶瓷材料，由Mn2+和和O2-离子离子组成，组成， O2-离子没有净磁矩，因为其电子的自旋磁矩和轨道磁矩离子没有净磁矩，因为其电子的自旋磁矩和轨道磁矩全部都对消了；全部都对消了；Mn2离子有未成对

18、离子有未成对3d电子贡献的净磁矩。电子贡献的净磁矩。MnO晶体结构晶体结构5、亚铁磁性、亚铁磁性亚铁磁性在宏观性能上与铁亚铁磁性在宏观性能上与铁磁性类似，区别在于亚铁磁磁性类似，区别在于亚铁磁性材料的饱和磁化强度比铁性材料的饱和磁化强度比铁磁性的低。成因是由于材料磁性的低。成因是由于材料结构中原子磁矩不象铁磁体结构中原子磁矩不象铁磁体中那样向一个方向排列，而中那样向一个方向排列，而是呈反方向排列，相互抵消是呈反方向排列，相互抵消了一部分。了一部分。根据铁磁质的矫顽力的大小，将磁性材料分成根据铁磁质的矫顽力的大小，将磁性材料分成软磁、硬磁和矩磁材料软磁、硬磁和矩磁材料(1) (1) 软磁材料软磁

19、材料 具有较高的磁导率和较高的饱具有较高的磁导率和较高的饱和磁感应强度；和磁感应强度； 较小的矫顽力（矫顽力很小，较小的矫顽力（矫顽力很小，即磁场的方向和大小发生变化时即磁场的方向和大小发生变化时磁畴壁很容易运动）和较低磁滞磁畴壁很容易运动）和较低磁滞损耗，磁滞回线很窄；损耗，磁滞回线很窄； 在磁场作用下非常容易磁化；在磁场作用下非常容易磁化； 取消磁场后很容易退磁化取消磁场后很容易退磁化 象软铁、坡莫合金、硅钢片、象软铁、坡莫合金、硅钢片、铁铝合金、铁镍合金等。铁铝合金、铁镍合金等。 由于软磁材料磁滞损耗小，由于软磁材料磁滞损耗小，适合用在交变磁场中，如变压适合用在交变磁场中，如变压器铁芯、

20、继电器、电动机转子、器铁芯、继电器、电动机转子、定子都是用软件磁性材料制成。定子都是用软件磁性材料制成。软磁材料应用软磁材料应用图书防盗磁条图书防盗磁条将磁条贴在图书中或超市货将磁条贴在图书中或超市货品上，通过门禁处交变磁场品上，通过门禁处交变磁场检测磁条的磁性变化来区分检测磁条的磁性变化来区分被保护对象是否带有磁条，被保护对象是否带有磁条，来达到防盗的目的。来达到防盗的目的。磁条由软磁材料制作，通常磁条由软磁材料制作，通常为钴基非晶合金、铁基纳米为钴基非晶合金、铁基纳米晶合金或坡莫合金（铁镍合晶合金或坡莫合金（铁镍合金）。金）。防盗磁条技术的运用大大降防盗磁条技术的运用大大降低了开架售货领域

21、如图书馆、低了开架售货领域如图书馆、超市、药店等的运营成本。超市、药店等的运营成本。电力变压器核心在于电力变压器核心在于铁芯和线圈。铁芯处铁芯和线圈。铁芯处于交变电磁场中，要于交变电磁场中，要求在工作频率下对外求在工作频率下对外磁场变化足够灵敏。磁场变化足够灵敏。软磁材料的应用软磁材料的应用电力变压器电力变压器软磁材料的应用软磁材料的应用电子电路元器件电子电路元器件常见开关电源电路中多处应用了软磁器件！常见开关电源电路中多处应用了软磁器件！软磁材料的应用软磁材料的应用电子电路元器件电子电路元器件 变压器变压器 贴片变压器贴片变压器 电感电感 滤波器滤波器 环形电感滤波器环形电感滤波器 谐波电流

22、抑制器谐波电流抑制器 软磁材料的应用软磁材料的应用电机铁芯电机铁芯电机铁芯通常由叠层软磁硅钢片电机铁芯通常由叠层软磁硅钢片或者铁镍合金冲压而成。或者铁镍合金冲压而成。硬磁材料：硬磁材料：硬磁材料是指那些难以磁化，且除去外场以后，仍能保留硬磁材料是指那些难以磁化，且除去外场以后，仍能保留高的剩余磁化强度的材料，又称永磁材料。（磁铁）高的剩余磁化强度的材料，又称永磁材料。（磁铁）种类：铝镍钴系硬磁合金、种类：铝镍钴系硬磁合金、硬磁铁氧体材料、稀土硬硬磁铁氧体材料、稀土硬磁材料等几个系列。磁材料等几个系列。用途：用途：1、硬磁材料主要、硬磁材料主要用来储藏和供给磁能，作用来储藏和供给磁能，作为磁场源

23、。为磁场源。2、硬磁材料在、硬磁材料在电子工业中广泛用于各种电子工业中广泛用于各种电声器件、在微波技术的电声器件、在微波技术的磁控管中亦有应用。磁控管中亦有应用。目前产业化的主要永磁材料目前产业化的主要永磁材料AlNiCo系永磁合金系永磁合金AlNiCo系永磁合金：包括铝镍型、铝镍钴型和铝镍钴钛型三种。其中又有各向同性合金、磁场取向合金和定向结晶合金。生产工艺包括：铸造磁钢与烧结磁钢。铸造铝镍钴合金具有生产工艺简单和产品性能高等特点。绝大部分铝镍钴合金都采用铸造法生产。左上：铸造铝左上：铸造铝镍钴合金；镍钴合金；左下：各类异左下：各类异形件形件右下：烧结铝右下：烧结铝镍钴合金镍钴合金铸造铝镍钴

24、系合金的磁性铸造铝镍钴系合金的磁性目前产业化的主要永磁材料目前产业化的主要永磁材料永磁铁氧体永磁铁氧体钡铁氧体钡铁氧体(BaO6Fe2O3)和锶铁氧体和锶铁氧体(SrO6Fe2O3)。晶体结构均属六角晶系。晶体结构均属六角晶系。具有高的磁晶各向异性常数、高矫顽力具有高的磁晶各向异性常数、高矫顽力和低剩磁，最大磁能积偏低；其剩磁温和低剩磁，最大磁能积偏低；其剩磁温度系数是铝镍钴磁体的度系数是铝镍钴磁体的10倍，不适于制倍，不适于制作要求高稳定性的精密仪器；在产量极作要求高稳定性的精密仪器；在产量极大的家用电器、音响设备、扬声器、电大的家用电器、音响设备、扬声器、电机、电话机、笛簧接点元件和转动机

25、械机、电话机、笛簧接点元件和转动机械等方面得到普遍应用。等方面得到普遍应用。钡铁氧体的微波应用：钡铁氧体的微波应用：1、器件；、器件；2、隐身涂层。、隐身涂层。以铁、铬（23.527.5%）、钴（11.521.0%）为主；加入适量硅、钼、钛。此类合金可以通过成分调节将其低的单轴各向异性常数提高到铝镍钴合金的水平；定向凝固+磁场处理(结晶与磁双重织构)，以及塑性变形与适当热处理的方法(形变时效)显著提高合金性能。目前产业化的主要永磁材料目前产业化的主要永磁材料铁铬钴系合金铁铬钴系合金铁铬钴合金各铁铬钴合金各种加工形式，种加工形式，包包括丝材括丝材。SmCo系合金（SmCo5,Sm2Co17)：耐

26、高温稀土永磁。SmCo5：第一代稀土永磁，上世纪60年代；Sm2Co17：第二代稀土永磁，上世纪70年代。 Sm2Co17的工作温度可达350oC。目前产业化的主要永磁材料目前产业化的主要永磁材料钐钴系合金钐钴系合金其缺点是含有较多其缺点是含有较多的金属钴的金属钴(w(Co)66%)和蕴藏和蕴藏量稀少的稀土金属量稀少的稀土金属元素元素Sm。原材料。原材料昂贵，受到资源与昂贵，受到资源与价格的限制。价格的限制。 主要应用于高端领主要应用于高端领域。域。第三代稀土永磁体；其价格只相当于钐钴合金的50%左右；分烧结钕铁硼和粘接钕铁硼；优优点：最大磁能积和最大矫顽力；缺点缺点：剩磁温度系数较高。目前产

27、业化的主要永磁材料目前产业化的主要永磁材料钕铁硼钕铁硼永磁材料的应用永磁材料的应用永磁电机永磁电机永磁步进电机永磁步进电机在各种应用中，永磁材料主要用来提供恒定磁场。在各种应用中，永磁材料主要用来提供恒定磁场。永磁电机永磁电机/ /发电机发电机永磁材料大发展永磁材料大发展变频家用电器变频家用电器硬盘驱动器音圈硬盘驱动器音圈电机（电机（VCM）兆瓦级永磁直驱（半直驱）风力发电机兆瓦级永磁直驱（半直驱）风力发电机混合动力汽车混合动力汽车现代汽车需要使用几十个小型永磁电动机和其它现代汽车需要使用几十个小型永磁电动机和其它磁控机械元件。磁控机械元件。EPS将成为高性能永磁体的主要将成为高性能永磁体的主

28、要应用领域之一。应用领域之一。The number of magnets in the family car has increased from one in the 1950s to over thirty today. 永磁材料应用举例永磁材料应用举例永磁磁选永磁磁选设备设备扬声器：电声换能扬声器：电声换能永磁式核磁共振谱仪永磁式核磁共振谱仪（MRI）(3) 矩磁材料矩磁材料-铁氧体铁氧体铁氧体是含铁酸盐的陶瓷氧化物磁性铁氧体是含铁酸盐的陶瓷氧化物磁性材料，一般呈现出亚铁磁性。材料，一般呈现出亚铁磁性。 磁滞回线呈矩形，又称矩磁材料，磁滞回线呈矩形，又称矩磁材料， 剩磁接近于磁饱合磁感应

29、强度剩磁接近于磁饱合磁感应强度 具有高磁导率、高电阻率具有高磁导率、高电阻率 由由FeFe2 2O O3 3和其他二价的金属氧化物和其他二价的金属氧化物( (如如NiONiO，ZnOZnO等等) )粉末混合烧结而成粉末混合烧结而成。 在两个方向上的剩磁可用于表示计在两个方向上的剩磁可用于表示计 算机二进制中的算机二进制中的“0 0”和和“1 1”，可作磁，可作磁性记忆元件，如高速存储器。性记忆元件，如高速存储器。磁性材料的应用指南针的鼻祖指南针的鼻祖司南司南 地磁场是指南的前提地磁场是指南的前提战国末年（先秦）战国末年（先秦）韩非子韩非子：“先王立司南以端朝夕。先王立司南以端朝夕。”东汉时的王

30、充在他的著作东汉时的王充在他的著作论衡论衡中对司南的形状和用法做中对司南的形状和用法做了明确的记录。了明确的记录。指南针指南针磁性材料的最早应用磁性材料的最早应用指南针指南针中国古代四大发明之一中国古代四大发明之一指南针指南针磁性材料的最早应用磁性材料的最早应用北宋，曾公亮北宋，曾公亮武经总要武经总要：“用薄铁用薄铁叶剪裁，长二寸，阔五分，首尾锐如鱼叶剪裁，长二寸，阔五分，首尾锐如鱼型，置炭火中烧之，侯通赤，以铁钤钤型，置炭火中烧之，侯通赤，以铁钤钤鱼首出火，以尾正对子位，蘸水盆中，鱼首出火，以尾正对子位，蘸水盆中，没尾数分则止，以密器收之。用时，置没尾数分则止，以密器收之。用时，置水碗于无风

31、处平放，鱼在水面，令浮，水碗于无风处平放，鱼在水面，令浮，其首常向午也。其首常向午也。”（利用地磁场人工磁（利用地磁场人工磁化）化）指南鱼指南鱼指南龟指南龟北宋，沈括北宋，沈括梦溪笔梦溪笔谈谈：“方家以磁石摩方家以磁石摩针锋，则能指南。针锋，则能指南。”人工磁化方法的发明，人工磁化方法的发明，对指南针的应用和发展对指南针的应用和发展起了巨大的作用。起了巨大的作用。IBM硬盘的发展硬盘的发展关于磁性材料的认识之一关于磁性材料的认识之一磁存储技术磁存储技术在传统工业中在传统工业中的应用的应用磁性材料磁性材料的应用的应用生物界和医学生物界和医学界的磁应用界的磁应用军事领域的磁军事领域的磁应用应用考古

32、天文地址采矿考古天文地址采矿界领域的磁应用界领域的磁应用传统传统工业工业汽车中用到磁性材料的组件NEOMAX PMs磁悬浮列车 上海磁悬浮列车上海磁悬浮列车 平均时速平均时速300300公里公里/ /小时，最高时速小时，最高时速430430公里公里/ /小时小时 磁悬浮列车是运用磁铁磁悬浮列车是运用磁铁“同性相斥，异性相吸同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为拒地心引力的能力，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮无轮”列车。列车。 磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是电磁型，也称吸力型、常导型。磁悬浮列车也有两种相应

33、的形式：一种是电磁型，也称吸力型、常导型。另一种是电动型，也称斥力型、超导型。另一种是电动型，也称斥力型、超导型。 磁悬浮列车原理磁悬浮列车原理 两种磁悬浮列车系统的结构示意图：两种磁悬浮列车系统的结构示意图：(a)(a)电磁型；电磁型；(b)(b)电动型电动型 磁制冷冰箱磁制冷冰箱磁制冷是一种以磁性材料磁制冷是一种以磁性材料为工质的制冷技术为工质的制冷技术 ，基本，基本原理是借助磁制冷材料的原理是借助磁制冷材料的磁热效应即磁制冷材料等磁热效应即磁制冷材料等温磁化时向外界放出热量，温磁化时向外界放出热量，而等温退磁时从外界吸取而等温退磁时从外界吸取热量，以达到制冷目的热量，以达到制冷目的 磁盘

34、存储磁盘存储 所谓磁存储就是以记录磁场方向的方式或磁场的有无来储存资料。所谓磁存储就是以记录磁场方向的方式或磁场的有无来储存资料。数据在磁片上以磁化的点来表示，数据在磁片上以磁化的点来表示，被磁化的点代表被磁化的点代表1 1，没有被磁化的点代表，没有被磁化的点代表0 0电饭锅 日常使用的电饭锅利用了磁性材料的居里点的特性。在电饭锅的底部日常使用的电饭锅利用了磁性材料的居里点的特性。在电饭锅的底部中央装了一块磁铁和一块居里点为中央装了一块磁铁和一块居里点为105105的磁性材料。当锅里的水分干了以的磁性材料。当锅里的水分干了以后，食品的温度将从后，食品的温度将从100100度上升。当温度到达大约

35、度上升。当温度到达大约105105度时，由于被磁铁吸住度时，由于被磁铁吸住的磁性材料的磁性消失，磁铁就对它失去了吸力，这时磁铁和磁性材料之间的磁性材料的磁性消失，磁铁就对它失去了吸力，这时磁铁和磁性材料之间的弹簧就会把它们分开，同时带动电源开关被断开，停止加热。的弹簧就会把它们分开，同时带动电源开关被断开，停止加热。电磁炉电磁炉 电磁炉的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场。这电磁炉的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场。这一随时间变化的磁场导致在金属煲内产生一感应电场。金属煲内的电子受一随时间变化的磁场导致在金属煲内产生一感应电场。金属煲内的电子受电场影响进行运动。由

36、于有电阻，电子运动时会放出大量热能，这些热能电场影响进行运动。由于有电阻，电子运动时会放出大量热能，这些热能便可用作煮食。便可用作煮食。 金属煲的电阻必须足够大，才能产生足够的热量，所以一般只能选金属煲的电阻必须足够大，才能产生足够的热量，所以一般只能选用铁和不锈钢煲，铜煲就不大可能，更不能用玻璃、陶瓷、塑料等。用铁和不锈钢煲，铜煲就不大可能，更不能用玻璃、陶瓷、塑料等。 特点：特点： 直接发热，热效率高达直接发热，热效率高达90% 90% 炉面无明火，无烟无废气炉面无明火，无烟无废气 电磁火力强劲，安全可靠电磁火力强劲，安全可靠在医学上，利用在医学上，利用核磁共振核磁共振可以诊断人体异常组织，可以诊断人体异常组织，判断疾病，这就是我们比判断疾病，这就是我们比较熟悉的核磁共振成像。较熟悉的核磁共振成像。利用利用磁性纳米材料磁性纳米材料表面功能表面功能基团与可识别病兆的