高二物理竞赛磁性材料-铁磁质课件

1、磁性材料铁磁质磁性材料铁磁质条形磁铁：类似“磁偶极子”对比“电偶极子”永磁铁吸引碎铁屑铁磁质的磁性来源 磁畴“箭头”代表磁畴的磁化方向未磁化的铁片：磁化方向随机排列，相互抵消磁铁：磁化方向平行外磁场未磁化磁铁把一块未磁化的铁块放置到强磁场中就可以变成一块磁铁。敲击、加热等方式，可以让磁铁的磁性消失，根本都是让磁畴排列随机化。磁性材料当被加热到某一个特定温度之上，完全无法获得磁性，这个温度叫做居里温度由于螺线管磁场是每个闭合回路中场的叠加，因而其内部电磁场可以非常大。这个螺线管就像一个磁铁，根据闭合回路中电流方向的不同，其一端可以看做N极另一端可以看做S极。电磁体：铁块放入螺线管中的装置。其磁场

2、会由于铁块被电流激发的磁场所磁化而显著增加。电磁体中的铁合金可以由于电流的开关而很轻易的产生或者失去磁性，也称”软磁铁”。应用门铃其应用装置是由螺线管和部分放入其中的铁合金杆组成。当回路因为按铃而闭合后，线圈将会立刻成为磁铁并且吸引铁合金杆。合金杆被拉入线圈并击打门铃。应用电磁过电保护器现在用于保护房屋建筑免于因过载而着火的过电保护回路不仅是热学装置，还是一个电磁敏感装置。当电流高于一定水平时，它产生的电磁场将拉动铁盘阻断如图25-19b中所示的连接。在更高级的过电保护装置中，将包括接地故障回路阻断装置，其中就应用了螺线管。电磁过电保护装置反应迅速（10毫秒以内），并且用于应对建筑中出现的高电

3、流。螺线管内部的磁场B0的表达式如果放一块铁磁材料在螺线管内部，磁场会显著增大成百上千倍，因为铁块中的磁畴在外磁场的作用下被排列整齐，从而激发磁场外磁场，由电流激发附加磁场，由铁磁质产生替代 ，螺线管内部的总磁场：对于铁磁质来说， 比 大得多图28-27 铁芯螺绕环最初铁芯没被磁化，螺绕环也没通电流（a点）。然后慢慢增加电流I， B0随I线性增加。总磁场B也增加， b点代表全饱和的70%。如果B0继续增加，曲线会增加得非常缓慢接下来，假定外磁场由于螺绕环中电流的减小而减弱。随着电流减小到零（c点），磁畴没有完全变成随机取向，一些永磁仍然存在。如果接下来电流被反向，足够多的磁畴转向反方向，以致B

4、=0（d点）。随着反向电流逐渐增大，铁在相反方向接近饱和（e点）。最后，如果电流再次减小到零，然后按原方向增加，总磁场沿曲线efgb变化，再次在b点接近饱和。注意在这个循环中，磁场没有穿过a点。曲线没有回溯在相同的路径，这叫做磁滞。曲线bcdefgb被称为磁滞回线。在这个回路中，大部分能量由于磁畴的重新排列转变成热能。磁滞回线的宽和窄分别对应材料磁性的“硬”和“软”“硬”磁性：制作永磁体“软”磁性：用于变压器等，能量损耗小消磁：重复反转电流并减小它的磁场来实现图 退磁过程的连续磁滞回线图 软铁的磁滞回线非铁磁性物质的分类：相对磁导率Km磁化率m= Km1顺磁质 磁导率比0略大抗磁质 磁导率比0

5、略小顺磁质：Km1且m0抗磁质：Km1且m0顺磁物质m抗磁物质m铝2.310-5铜-9.810-6钙1.910-5金刚石-2.210-5镁1.210-5金-3.610-5氧2.110-6铅-1.710-5铂2.910-4氮-5.010-9钨6.810-5硅-4.210-6表28-1 顺磁性和抗磁性：磁化率重点掌握 距离长直导线为r 处的磁场B正比于导线中的电流I，反比于r，磁感线是以导线为轴心的同心圆： 安培定律说明沿任意闭合回路对磁场 的线积分等于 乘以包围在回路内的电流的代数和 ： 一根长密绕螺线管内部的磁场为，其中n是单位长度上的线圈匝数，I是每匝线圈的电流。重点掌握 运用毕奥-萨伐尔定律计算已知电流形状的磁场：其中 是沿电流I方向所取电流元在空间任一点P产生的磁场， 是线元 指向场点P的位移矢量， 是 方向的单位矢量。总磁场 是对所有