第二讲永保青春的磁学

第二讲永保青春的磁学第1页，课件共66页，创作于2023年2月一、前言磁学是一门古老的学科，我国在春秋战国时期已有磁石的记载和描述。东汉著名学者王充《论衡》一书描述的“司南勺”被公认为最早的磁性指南工具。

11世纪北宋科学家沈括《梦溪笔谈》中，第一次记载了指南针的制作和作用。指南针是我国古代四大发明之一。“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”第2页，课件共66页，创作于2023年2月西方人最早对磁现象是13世纪的P.Peregrinus首次引进了“磁极”的概念，并总结出“异性相吸，同性相斥”特点，比电的对应现象早了四个多世纪。在磁学发展的最初阶段，只是围绕磁石和地磁进行观察和研究。它的转机是1820年Oersted发现了电流的磁效应和1831年Faraday发现了电磁感应现象之后，人们才把磁现象在于作为更普遍的自然现象来研究，并把磁现象和电现象密切的联系起来。今天在许多自然科学和高新技术中，都涉及到广义磁学的研究和应用，形成了当代磁学——一门具有生命力的学科。第3页，课件共66页，创作于2023年2月当代磁学基础磁学材料磁学应用磁学边缘磁学生物磁学微观磁学宇观磁学—磁学的基本物理问题—磁性材料的分类和多种特性—磁性器件和磁技术的应用（交叉磁学）—原子核磁学和基本粒子磁学—宇宙磁学第4页，课件共66页，创作于2023年2月二、基本磁学1、寻找磁荷在1931英国物理学家保罗·狄拉克利用数学公式预言磁单极子存在于携带磁场的管（所谓的狄拉克弦）的末端。他认为既然带有基本电荷的电子在宇宙中存在，那么理应带有基本“磁荷”的粒子存在，并证明了第5页，课件共66页，创作于2023年2月科学家们曾通过种种方式寻找磁单极子，包括使用粒子加速器人工制造磁单极子，但均无收获。德国亥姆霍兹联合会研究中心的研究人员在德国德累斯顿大学、圣安德鲁斯大学、拉普拉塔大学及英国牛津大学同事的协作下，首次观测到了磁单极子的存在，以及这些磁单极子在一种实际材料中出现的过程。该研究成果发表在2009年9月3日出版的《科学》杂志上。第6页，课件共66页，创作于2023年2月德国亥姆霍兹联合会研究中心的乔纳森·莫里斯和阿兰·坦南特在柏林研究反应堆中进行了一次中子散射实验。他们研究的材料是一种钛酸镝单晶体，这种材料可结晶成相当显著的几何形状，也被称为烧录石晶格。在中子散射的帮助下，研究人员证实材料内部的磁矩已重新组织成所谓的“自旋式意大利面条”，此名得自于偶极子本身的次序。如此一个可控的管（弦）网络就可通过磁通量的传输得以形成，这些弦可通过与自身携带磁矩的中子进行反应观察到，于是中子就可作为逆表示的弦进行散射。第7页，课件共66页，创作于2023年2月在中子散射测量过程中，研究人员对晶体施加一个磁场，利用这个磁场就可影响弦的对称和方向，从而降低弦网络的密度以促成单极子的分离。结果，在0.6K到2K温度条件下，这些弦是可见的，并在其两端出现了磁单极子。研究人员也在热容量测量中发现了由这些单极子组成的气体的特征。这进一步证实了单极子的存在，也表明它们和电荷一样以同样的方式相互作用。第8页，课件共66页，创作于2023年2月2、物质磁性的研究物质磁现象是普遍存在和多样性的磁性弱磁性强磁性顺磁质抗磁质(迈斯纳（Meissner）效应——超导体具有将磁场完全排斥在外的抗磁性)铁磁性亚铁磁性序磁性反铁磁性宏观磁性微观磁性介观磁性第9页，课件共66页，创作于2023年2月2007年诺贝尔物理学奖由法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔因先后独立发现了“巨磁电阻”效应而分享。1000万瑞典克朗（1美元约合7瑞典克朗）。

巨磁电阻效应是指在一定的磁场下电阻急剧变化，变化的幅度比通常磁性金属与合金材料的磁电阻数值高10余倍。第10页，课件共66页，创作于2023年2月

利用“巨磁电阻”效应在不同的磁化状态具有不同电阻值的特点，可以制成随机存储器，由于其具有可在无电源的情况下继续保留信息的优点，已经成为计算机、手机、数码相机、ＭＰ3等电器必备的存储元件。

20世纪90年代，人们在多种纳米结构的多层膜中观察到了显著的“巨磁电阻”效应，巨磁电阻多层膜在高密度读出磁头、磁存储元件上有广泛的应用前景。

1994年，ＩＢＭ公司研制成“巨磁电阻”效应的读出磁头，将磁盘记录密度一下子提高了17倍，目前已达到50倍且使硬盘小型化。

第11页，课件共66页，创作于2023年2月3、磁场的研究地磁场磁场（超强磁场）生物磁场超强磁场是指采用超导技术产生的5T以上的磁场，同时也包括采用脉冲技术、或者混合磁体技术或者超高功率电磁铁技术产生的超高强磁场，也不排除探讨宇宙中黑洞产生的108T的极限磁场。但从时效性和经济的角度考虑，能长时间经济地维持5T以上的磁场目前还只有依靠超导技术。第12页，课件共66页，创作于2023年2月超导或者采用其他技术产生的强磁场是自然界没有的一种高能物理场，在这种高能场中，将发生许多奇特的现象。例如，水的变形，非导磁的木材、水滴、塑料、虫子、草莓等物质在超强磁场（5T以上）中将悬浮起来；金属凝固过程中，晶粒将发生转动，进而融合，形成类似单晶的组织；此外，强磁场对凝固过程的成核过程也产生显著的影响，起到细化晶粒的作用。超强磁场的作用可以直接达到原子尺度，因此，它对众多领域的影响是极为深远的。第13页，课件共66页，创作于2023年2月超强磁场极强的能量还可以引起纳米材料晶格的崎变，从而为制备高性能的纳米材料提供了一此外，在这种各向异性纳米材料成型时，超强磁场的作用可以使纳米粉体在烧结过程中仍能保持很高的各向异性，而这是采用其它方法难以达到的。在纳米材料制备领域中，纳米材料形状和性能的控制是非常关键的问题。而利用超强磁场极强的磁力作用，有可能控制液相法制备纳米材料的成核过程，它可以控制纳米颗粒朝某一优先方向生长，从而获得高度各向异性的纳米材料。第14页，课件共66页，创作于2023年2月磁化学的研究一直是化学化工工作者致力研究的领域，但在二十世纪六十年代以前的近四十年中，人们只能获得0.1—1T左右的磁场，这种磁场对化学反应的影响几乎可以忽略.由于磁场对物质体系能量的影响随着磁场强度的平方呈正比增加，因此，在10T－20T甚至100T的超强磁场下，磁场对化学反应体系的影响已经到了非常显著的地步，甚至可以影响到化学反应的反应热、PH值、化学反应进行的方向、反应速率、活化能、熵等诸多方面。鉴于强磁场这些奇妙的效应，国外发达国家如日本、法国等对强磁场下材料制备给予了极大的关注，日本有关这一领域的五年研究计划已于2001年启动。国内国家自然科学基金委今年的重点项目指南中，将这一领域列入指南。第15页，课件共66页，创作于2023年2月关于地球电磁的起源,有N多理论,

永磁体说、电流说、压电效应说、温差电效应说、发电机理论由于地球内部温度约4000-5000℃，而地球表面温度较低，因此，地球存在一个温差电电场。地球的温差电电场将在地球发生自转的过程中产生出地球的温差电电磁场，其中的磁场就是地磁场地磁的影响太阳风与地磁场的关系;极光的产生;地磁场对动物的影响.第16页，课件共66页，创作于2023年2月太阳风与地磁场的关系

太阳风(电离氢和电离氦)→太阳风磁场对地球磁场施加作用→磁层。

地球磁层位于地面600-1000公里高处，磁层的外边界叫磁层顶，离地面5-7万公里。在太阳风的压缩下，地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远，形成一条长长的尾巴，称为磁尾。在磁赤道附近，有一个特殊的界面，在界面两边，磁力线突然改变方向，此界面称为中性片。中性片上的磁场强度微乎其微，厚度大约有1000公里。中性片将磁尾部分成两部分：北面的磁力线向着地球，南面的磁力线离开地球。由于太阳风以高速接近地球磁场的边缘，便形成了一个无碰撞的地球弓形激波的波阵面。波阵面与磁层顶之间的过渡区叫做磁鞘，厚度为3-4个地球半径。第17页，课件共66页，创作于2023年2月xyzFm+NS运动电荷所受的磁场力（洛仑兹力）第18页，课件共66页，创作于2023年2月1）回旋半径和回旋频率螺距洛仑兹力第19页，课件共66页，创作于2023年2月带电粒子在非均匀磁场中的运动BF

1)带电粒子向磁场较强的方向运动时，螺旋的半径不断减小(由前已知，螺旋半径

1/B)2)洛仑兹力恒有一指向磁场较弱方向的分力(也可用下图发现此分力的存在)，此分力阻止带电粒子向磁场较强的方向运动。这可使粒子沿磁场方向的速度减小到零，然后在此分力的作用下,向反方向运动。第20页，课件共66页，创作于2023年2月在范艾仑辐射带中的带电粒子围绕地磁场的磁感线作螺旋运动，在两极处被反射；地磁场俘获从外层空间入射的电子和质子形成一个带电粒子区域——范

艾仑辐射带(VanAllenradiationbelts)；第21页，课件共66页，创作于2023年2月极光的产生产生极光的原因是来自大气外的高能粒子（电子和质子）撞击高层大气中的原子的作用。这种相互作用常发生在地球磁极周围区域。现在所知，作为太阳风的一部分荷电粒子在到达地球附近时，被地球磁场俘获，并使其朝向磁极下落。它们与氧和氮的原子碰撞，击走电子，使之成为激发态的离子，这些离子发射不同波长的辐射，产生出红、绿或蓝等色的极光特征色彩。在太阳活动盛期，极光有时会延伸到中纬度地带第22页，课件共66页，创作于2023年2月地磁场对动物的影响

第23页，课件共66页，创作于2023年2月北纬30°是根神秘莫测的纬线。一条看不见的曲线,一条地理学家为方便研究地球划出的虚拟的线,然而却没有任何一条经纬线有着它那么神奇的魔力,它所经过的是地球最美丽嘴神奇的风景线:最高的山峰,最深的海沟,最奇怪的湖泊,最瑰丽的山脉,最壮观的大潮,最汹涌的海流…我们惊诧于大自然是如此神奇,是谁带来远古的呼唤,是谁留下不灭的遗迹,是谁雕刻出北纬30°这说不清的风景线?第24页，课件共66页，创作于2023年2月在美国俄勒冈州格兰特狭口外，沙甸河一带，有一个方圆仅50平方米的怪异的地方，被称为“俄勒冈漩涡”。这里有一座古旧的木屋，其歪斜程度尤如比萨斜塔。在这里:马会本能地回避飞鸟也会突然地回头下垂树干则倾向北极。

在这座木房子里，任何成群飘浮着的物体都会聚成漩涡状有人竟倾斜45度站立而不会倒下飞机从它上空飞过，所有的表盘的指示器都瞬间失灵俄勒冈漩涡第25页，课件共66页，创作于2023年2月“上坡容易下坡难”在英格兰斯特拉斯克莱德的克罗伊山公路上，也有同样令人迷惑的现象。如果驾驶汽车在这条公路上从北向南行驶，迟早总会慢下来，甚至完全停止，令驾驶员不知所措。从北部驶向这座小山，司机眼看着前面道路向下倾斜，总以为车辆会加速，因而把车速降低，结果汽车嘎的一声完全停止。事实与表面现象相反，那条路并非下坡路，而是上坡路。从南部来的驾驶员也同样产生颠倒的感觉。他们以为是上坡行驶，于是加速，结果发现车子比预期的速度快得多，其实那条路是下坡路。迄今尚无人能对克罗伊山这种奇异的现象作出圆满解释。曾有人认为，那地方周围的岩石含有大量铁质，存在磁场，因而产生强大的引力，将汽车拖上山坡。第26页，课件共66页，创作于2023年2月生物磁学2）外磁场（外加磁场和环境磁场）对生物的影响1）生物自身产生的微弱磁场（生物磁场）生物磁场产生：1）人体的生物电对生物电研究已有200多年的历史，但起源问题不清比较公认的观点：生物电来源细胞的功能。电流周围有静磁场人体心脏的生物电——心磁场人脑的生物电——脑磁场第27页，课件共66页，创作于2023年2月心磁场场强脑磁场场强地磁场场强月球表面磁场场强太阳表面磁场场强与地球相差不多，当在太阳表面的黑子区域有高达几百到几千倍的磁场。2）人体内的弱磁性物质，在地磁场或外界磁场作用下会感应出磁场肝、脾等呈现出来的磁性就属于此类少数生物内有微量的强磁性物质（Fe3O4），如蜜蜂、鸽子，帮助它们辨别方向第28页，课件共66页，创作于2023年2月医学上静磁疗法、经络磁场疗法明朝李时珍的《本草纲目》的描述：“真磁石，豆大，新棉裹塞耳中，口含生铁一块，觉耳中如风雨声，即通。”

心磁图、脑磁图和肺磁图比相应的心电图脑电图具有无接触干扰，交直流均可测量，可作三维测量和分辨率高的优点,

因而可提高一些疾病的确诊率.

核磁共振CT

技术可检测人体组织的成分浓度分布,

生理病理状态和智能活动等,

在几种CT

技术中具有其独特的优点。核磁共振CT

技术视频第29页，课件共66页，创作于2023年2月三、材料磁学无外磁场顺磁质的磁化有外磁场顺磁质内磁场第30页，课件共66页，创作于2023年2月无外磁场抗磁质的磁化有外磁场抗磁质内磁场感应磁矩第31页，课件共66页，创作于2023年2月铁磁性材料类别：O软磁材料O硬磁材料O矩磁铁氧体材料实验表明，不同铁磁性物质的磁滞回线形状相差很大.第32页，课件共66页，创作于2023年2月出现和应用都很早的是永磁材料和软磁材料永磁材料是经过强磁场磁化以后能长期保留其剩余强磁性的材料,

也是历史上最早发现和应用的强磁材料.

第一二三代稀土永磁材料分别为SmCo5和Sm2Co17

系Nd-Fe-B

系,

其最大磁能积均远超过其他的永磁材料,

而且还一代超过一代我国稀土矿储量约占世界已探明储量的80%,

也是目前生产稀土永磁材料的大国之一。第33页，课件共66页，创作于2023年2月

软磁材料是现代电力工业和电子工业用量大和用途广的一大类磁性材料.

当代新发展的非晶软磁材料和纳米软磁材料,

其软磁性能好损耗低,

正在解决大量生产的工艺问题,

是对传统软磁材料的一大挑战.

信息磁性材料,

简称信磁材料,

是当前信息时代有着重要和广泛应用的多类磁性材料的统称.

信磁材料在当代电子计算机(电脑)

微波和卫星通信以及光通信等高新技术中都有着重要的应用.

半个多世纪以来,

电子计算机技术发展迅速,

但是磁带磁盘和磁鼓等磁记录材料和磁头材料仍始终获得应用.

在不同时期和不同情况下,

磁芯和磁膜存储器也有着重要的应用.第34页，课件共66页，创作于2023年2月磁记录第35页，课件共66页，创作于2023年2月磁记录是利用铁磁材料的特性与电磁感应的规律来记录信息(如声音、图象或数字等)的。把铁磁材料制成粉末状，用粘接剂涂敷在特制的带或圆盘表面，称为磁带或磁盘，用它们记录音像信号或数字信号。录音(或录像)时，需要一个录音(像)磁头，它是一个具有微小气隙的电磁铁。工作时，使磁带靠近磁头的气隙走过，磁头的线圈内通入由声音或图像转成的电信号，即强弱和频率都随时间变化的电流。这个电流使铁芯的磁化状态及气隙中的磁场同步变化。第36页，课件共66页，创作于2023年2月放音(像)时，让已录有信号的磁带在放音磁头的气隙下面通过。磁带上磁粉剩磁的强弱将引起磁头中线圈铁芯内磁通的变化。这个变化的磁通在线圈内产生同步变化的感应电流。将此电流放大再经过电声(或电像)转换，获得原来记录的声音或图像。要想把已记录的声音或图象抹去，只要在磁带通过时，在磁头的线圈内通入等幅变化的电流即可这个变化着的磁场将使磁带上磁粉的磁化状态发生相应变化，当磁带离开磁头后，磁粉剩磁的强弱分布对应输入磁头的电流信号。把信号记录到磁带上。第37页，课件共66页，创作于2023年2月磁光盘是以磁畴的磁化方向表示记录数据，常温下磁畴具有10kOe以上的矫顽力，普通的磁铁和磁头都不能改变其磁化方向，但如果受热，随着温度的上升，其矫顽力将迅速变小，当温度上升到居里温度（矫顽力降为0时的温度称为居里温度）时磁畴的磁化方向随外部磁场的改变而改变。磁光盘便是利用激光照射产生的热能结合磁记录进行数据的记录和擦除：即连续照射激光，将记录膜的温度提高到居里温度，使矫顽力降为0，从而受磁头磁场的影响磁畴磁化方向全部向下，完成磁光盘的初始化，也即是通过写入“0”擦除原有数据。磁光盘技术第38页，课件共66页，创作于2023年2月记录数据时，磁头通电，反转磁场方向，需写入数据的地方受强激光照射，磁化方向也随磁头磁场方向的改变而向上，即写入数据“1”。读出激光入射到磁光盘，反射光的偏振面将随磁畴磁化方向的改变而旋转（即所谓克尔（kerr）效应），顺时针旋转表明数据是“1”，反时针是“0”，这一变化用偏振光分束器转换成光强度的变化，然后导入光探测器取出电信号，从而完成数据的读出。读出时的激光强度不到記録／擦除時的1/7，因而不会影响记录膜的数据。第39页，课件共66页，创作于2023年2月磁光盘是以磁畴的磁化方向表示记录数据，常温下磁畴具有10kOe以上的矫顽力，普通的磁铁和磁头都不能改变其磁化方向，但如果受热，随着温度的上升，其矫顽力将迅速变小，当温度上升到居里温度（矫顽力降为0时的温度称为居里温度）时磁畴的磁化方向随外部磁场的改变而改变。磁光盘便是利用激光照射产生的热能结合磁记录进行数据的记录和擦除：即连续照射激光，将记录膜的温度提高到居里温度，使矫顽力降为0，从而受磁头磁场的影响磁畴磁化方向全部向下，完成磁光盘的初始化，也即是通过写入“0”擦除原有数据。磁光盘技术第40页，课件共66页，创作于2023年2月记录数据时，磁头通电，反转磁场方向，需写入数据的地方受强激光照射，磁化方向也随磁头磁场方向的改变而向上，即写入数据“1”。读出激光入射到磁光盘，反射光的偏振面将随磁畴磁化方向的改变而旋转（即所谓克尔（kerr）效应），顺时针旋转表明数据是“1”，反时针是“0”，这一变化用偏振光分束器转换成光强度的变化，然后导入光探测器取出电信号，从而完成数据的读出。读出时的激光强度不到記録／擦除時的1/7，因而不会影响记录膜的数据。第41页，课件共66页，创作于2023年2月

多功能磁性材料和智能磁性材料的研究和应用是适应当代多种高新技术的需要和相关学科的进步而发展起来的.

多功能磁性材料是指同时具有其他物理功能和磁性功能的材料.

智能磁性材料则是指同时具有对外界环境的感知反馈和响应(或称执行)功能的磁性材料,

因为同时具有这几种功能而类似于人的智能,

所以这种磁性材料被称为智能磁性材料.

目前已观测到多功能磁效应的磁性材料：

(1)

磁场能产生电通密度和电场能产生磁通密度的磁-电材料,

如GaFeO3

和DyAlO3

等;

第42页，课件共66页，创作于2023年2月(2)

具有电矩有序和磁矩有序的铁电-铁磁或序电-序磁材料,

如BiFeO3-(Ba,

Pb)(Ti,Zr)O3

等;（6）已经观测到具有形状记忆的磁性智能材料有Ni-Ti

和Ni-Al

等合金,

例如已经利用Ni-Ti

形状记忆合金研制成可应用于宇宙飞船的大小和形状可改变的无线电通信天线.(5)

同时具有超导电性和磁矩有序的超导-强磁或超导-序磁材料,

如ErRh4B4

和Gd-Ba-Cu-O

系材料等.

(3)

同时具有高载流子迁移率和磁矩有序的超导-强磁材料,

如EuO

和ZnCr2S4

等;

(4)

同时具有透光和磁矩有序的透光-强磁材料,

如FeBO3

和KFeF3

等;第43页，课件共66页，创作于2023年2月四、各类磁效应1、常见磁效应磁力电磁感应载流导线运动电荷磁力OO’载流线圈（均匀场）第44页，课件共66页，创作于2023年2月1845年，电磁力将一根金属棒射出了近20米远；电磁炮1991年和1994年美国分别研制成功机动型的多发电磁炮和反战术导弹电磁炮；1978年，澳大利亚国立大学物理学家理查德·马歇尔和约翰巴伯等人使用5米长的导轨炮，将质量3.3克的塑料弹丸以5900米/秒的高速发射成功1901年，挪威物理学家伯克兰造出了第一门电磁线圈炮，能把10千克的弹体加速到100米／秒；1898年美国一位发明者断言线圈炮可将炮弹射出230千米。第45页，课件共66页，创作于2023年2月动量定理目前，研制成功的电磁炮已能将弹丸加速到8—10km/s（火炮仅2km/s），是火炮的4到5倍．预计将来电磁炮弹丸的速度将达到100km/s．发射能量的成本：常规火炮的发射药产生每兆焦耳能量需10美元，而电磁炮只需0.1美元．第46页，课件共66页，创作于2023年2月电磁炮是利用电磁力代替火药曝炸力来加速弹丸的电磁发射系统，它主要由电源、高速开关、加速装置和炮弹四部分组成．根据结构和原理的不同，可分为以下几种类型：1）线圈炮（交流同轴线圈炮）

加速线圈固定在炮管中，通以交变电流

交变磁场

弹丸线圈中产生感应电流

感应电流的磁场与加速线圈电流的磁场互相作用

产生洛仑兹力

弹丸加速运动并发射出去加速线圈弹丸线圈弹丸线圈第47页，课件共66页，创作于2023年2月2）轨道炮轨道炮是利用轨道电流间相互作用的安培力把弹丸发射出去．它由两条平行的长直导轨组成，导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸．当两轨接人电源时，强大的电流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大的速度射出，这就是轨道炮的发射原理．第48页，课件共66页，创作于2023年2月3）电热炮：电热炮的原理完全不同于上述两种电磁炮，其结构也有多种形式．最简单的一种是采用一般的炮管，管内设置有接到等离子体燃烧器上的电极，燃烧器安装在炮后膛的末端．当等离子体燃烧器两极间加上高压时，会产生一道电弧，使放在两极间的等离子体生成材料（如聚乙烯）蒸发．蒸发后的材料变成过热的高压等离子体，从而使弹丸加速。第49页，课件共66页，创作于2023年2月4）重接炮：重接炮是一种多级加速的无接触电磁发射装置，没有炮管，但要求弹丸在进入重接炮之前应有一定的初速度．其结构和工作原理是利用两个矩形线圈上下分置，之间有间隙．长方形的“炮弹”在两个矩形线圈产生的磁场中受到强磁场力的作用，穿过间隙在其中加速前进．重接炮是电磁炮的最新发展形式．第50页，课件共66页，创作于2023年2月“上帝之箭”

DDX未来战舰可能装备动力电磁炮武器系统第51页，课件共66页，创作于2023年2月我国的电磁炮的理论论证在上世纪80年代中期就基本完成，从那时起就开始进行实用化的研究，经过近20年的努力，已经结出丰硕的成果，预计2007年前后，将部分装备部队进行量产前的定型试用。一种电磁炮是口径20mm左右的车载反坦克电磁炮（也可能实现机载），该炮的核心设备包括MW级的高脉冲发电机、超导线圈和高速装弹机，可以把超过120g的实心穿甲弹加速到3.5km/s以上,射速在10发/分到15发/分之间实验表明，弹头虽小，但是由于初速高，完全击穿现役所有主战坦克装甲，效果就和用AK47扫射本田轿车一样。第52页，课件共66页，创作于2023年2月法拉第电磁感应定律方向：楞次定律动生电动势感应电动势感生电动势第53页，课件共66页，创作于2023年2月磁流体发电中的带电流体，它们是通过加热燃料、惰性气体、碱金属蒸气而得到的。在几千摄氏度的高温下，这些物质中的原子和电子的运动都很剧烈，有些电子甚至可以脱离原子核的束缚，结果，这些物质变成自由电子、失去电子的离子以及原子核的混合物，这就是等离子体。将等离子体以超音速的速度喷射到一个加有强磁场的管道里面，等离子体中带有正、负电荷的高速粒子，在磁场中受到洛伦兹力的作用，分别向两极偏移，于是在两极之间产生电压，用导线将电压接入电路中就可以使用了。磁流体发电第54页，课件共66页，创作于2023年2月第55页，课件共66页，创作于2023年2月磁流体发电的最大好处是可以大大提高发电效率。普通的火力发电，燃烧燃料释放的能量中，只有20%变成了电能。而且，人们从理论上推算出，火力发电的效率提高到40%就已达到了极限。而用磁流体发电，可以将从磁流体发电管道里喷出来的废气，驱动另一台汽轮发电机，形成组合发电装置，这种组合发电的效率可以达到50%。如果解决好一些技术上的问题，发电效率还有望进一步提高到60%以上。第56页，课件共66页，创作于2023年2月磁流体发电的另一个好处是产生的环境污染少。利用火力发电，燃烧燃料产生的废气里含有大量的二氧化硫，这是造成空气污染的一个重要原因。利用磁流体发电，不仅使燃料在高温下燃烧得更加充分，它使用的一些添加材料还可以和硫化合，生成硫酸钾，并被回收利用，这就避免了直接把硫排放到空气中，对环境造成污染。利用磁流体发电，只要加快带电流体的喷射速度，增加磁场强度，就能提高发电机的功率。人们使用高能量的燃料，再配上快速启动装置，就可以使发电机功率达到1000万kW，这就满足了一些需要大功率电力的场合。目前，中国，美国、印度、澳大利亚以及欧洲共同体等，都积极致力于这方面的研究。第57页，课件共66页，创作于2023年2月1959年，美国阿夫柯公司建造了第一台磁流体发电机，功率为115kW。此后各国均有研究制造，美苏联合研制的磁流体发电机U－25B在1978年8月进行了第四次试验，气体