大学物理磁场5

§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1

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结果一2B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。3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。4*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H>HC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BHHC-HCBHHC-HC5*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(magneticdomain)：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。6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(CuriePoint)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。7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8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。9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。I10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化为电路中的焦耳热以及其它形式的能，这是符合能量守恒规律的否则只需一点力开始使导线移动，若洛伦兹力不去阻挠它的运动，将有无限大的电能出现，显然，这是不符合能量守恒定律！11判断各图中感应电动势的方向将磁铁插入非金属环中，环内有无感生电动势？有无感应电流？环内将发生何种现象有感生电动势存在，有电场存在将引起介质极化，而无感生电流。12法拉第电磁感应定律单位:1V=1Wb/s与L

反向与L

同向电动势方向:叙述:导体回路中的感应电动势的大小与穿过导体回路的磁通量的变化率成正比.国际单位制中k=1负号表示感应电动势总是反抗磁通的变化d/dt=(N/Am)•m2•s1=Nm/C=V13与L

反向与L

同向14同一物理问题选不同的L方向，结果相同。15磁通链数若有N匝线圈，它们彼此串联，总电动势等于各匝线圈所产生的电动势之和。令每匝的磁通量为1、2、3若每匝磁通量相同16动生电动势导体在磁场中运动时产生的感应电动势叫动生电动势等于导线单位时间切割磁力线的条数动生电动势可看成是由洛仑兹力引起的。非静电力§6.2感应电动势和感应电场17每个电子受的洛仑兹力洛仑兹力对电子做功的代数和为零对电子做正功反抗外力做功洛仑兹力的作用并不提供能量，而只是传递能量，即外力克服洛仑兹力的一个分量

所做的功，通过另一个分量

转换为动生电流的能量。实质上表示能量的转换和守恒。发电机的工作原理就是靠洛仑兹力将机械能转换为电能。结论18动生电动势的功率截面积为S长为

l

的导线所受洛仑兹力的一个分量产生感应电流的外力动生电动势的功率：另一方面为使棒运动,外力的功率可看出消耗机械能转换为电能的关系19例题一：如图所示，导体棒o