10霍耳效应磁介质.ppt

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1、第三节10.3洛伦兹力与霍耳效应LorenzforceandHalleffect洛仑兹(HendrikAntoonLorentz,1853-1928)1895年，洛仑兹根据物质电结构的假说，创立了经典电子论。洛仑兹的电磁场理论研究成果，在现代物理中占有重要地位。洛仑兹力是洛仑兹在研究电子在磁场中所受的力的实验中确立起来的。洛仑兹还预言了正常的塞曼效益，即磁场中的光源所发出的各谱线，受磁场的影响而分裂成多条的现象中的某种特殊现象。洛仑兹的理论是从经典物理到相对论物理的重要桥梁，他的理论构成了相对论的重要

2、基础。洛仑兹对统计物理学也有贡献。荷兰物理学家、数学家，因研究磁场对辐射现象的影响取得重要成果，与塞曼共获1902年诺贝尔物理学奖金。IS电流电荷定向运动载流子总数其中电荷密度速率截面积1、公式推导力的方向每个电荷所受磁力磁场对电流元的作用n力的大小洛仑兹力霍耳效应1.实验现象霍耳效应I霍耳电压霍耳系数++++++-----2.理论解释霍耳效应++++–––I––––+++I霍耳效应P型半导体I+++---+-+3。霍耳效应的应用2）测量磁场霍耳电压1）判断半导体的类型N型半导体---+++I+-

3、-霍耳效应RH<0,q<0,电子型（N型）RH>0,q>0,空穴型（P型）霍耳效应测磁场利用霍耳效应测恒定磁场霍耳元件探头保护罩霍耳电压量子霍尔效应（1980年）霍耳效应1980年，德国物理学家克利青在研究低温和强磁场下半导体的霍耳效应时，发现UH~B的曲线出现台阶，而不是线性关系——量子霍耳效应。为此克利青于1985年获得诺贝尔物理学奖。磁场与介质相互作用第十一章第十二章磁场与介质的相互作用interactionofmagneticfieldandsubstancechapter12本章内容本章内容

4、Contentschapter11磁介质的磁化magnetizationofmagneticmedium磁介质中的安培环路定理Amperecircuitaltheoreminmagneticmedium铁磁质ferromagnetic第一节12.1磁介质的磁化magnetizationofmagneticmedium介质的磁化、磁导率真空中的磁场介质被磁化后所产生的附加磁场真空中的磁场介质内的合磁场介质的相对磁导率介质的磁化及相对磁导率磁介质磁介质的分类铝顺磁质抗磁质铁磁质磁介质的分类及举例1+101

5、-10-510-4顺磁质磁化微观机制真空中的磁场介质的分子磁矩(分子中的电子自旋和绕核运动形成的电子磁矩的矢量和)无外场,磁矩随机取向,相互抵消.顺磁质的磁化微观机制施加,顺磁质的同向.抗磁质磁化微观机制真空中的磁场抗磁质的磁化微观机制抗磁质的电子磁矩矢量和近乎零.(顺磁质亦有此效应,其影响相对较小).施加,引起感应分子电流(无阻),所形成的与反向.磁化电流表面形成磁化电流磁化电流与磁化电流密度磁化电流密度内部分子电流抵消第二节12.2磁介质中的安培环路定理Amperecircuitaltheorem

6、inmagneticmedium磁介质安培环路定理(剖面)磁介质中的安培环路定理回路的环流:载流螺线环N匝导线中的传导电流介质表面的磁化电流能有更方便的表达吗续7磁介质中的安培环路定理(续)载流螺线环N匝回路的环流:能有更方便的表达吗其中磁场强度Am-1磁介质中的安培环路定理例题例题两长直载流同轴薄导体圆筒筒间填满两层磁介质求介质内的分布cos应用介质中的安培环路定理介质内介质内磁介质中的高斯定理磁介质中的高斯定理磁介质任意封闭曲面通过磁介质磁场中任一封闭曲面的磁通量均应等于零.第三节12.3铁磁质f

7、erromagnetic铁磁质的磁滞现象铁磁质磁化的磁滞现象动画示意霍耳器件探头螺线环高斯计测电流计测饱和剩磁矫顽力磁滞回线饱和磁感应强度剩磁矫顽力磁滞回线霍耳器件探头螺线环高斯计测电流计测实验电路简图常见的铁磁材料三类常见的铁磁材料及其磁滞回线形态软磁材料硬磁材料矩磁材料矫顽力小,易充退磁.如纯铁硅钢等.用于电机变压器继电器等的铁芯.矫顽力大,剩磁也大.如锰镁铁氧体等用于电磁仪表扬声器等的永久磁铁.剩磁值接近饱和值.如碳钢钡铁氧体等.两剩磁态可控翻转,用于计算机儲存元件.铁磁质磁化微观机制用金相显微

8、镜观察到抛光钢材样品表面上铁粉在磁畴边界上聚集.铁磁质的磁化微观机制磁畴铁磁质的自发磁化小区域(由电子自旋磁矩引起)用偏振光显微镜观察到的石榴石单晶磁性薄膜的迷宫式磁畴.续14铁磁质的磁化微观机制（续）各磁畴磁化方向混乱，整体不显磁性.畴壁运动磁畴的自发磁化方向与外场方向相同或相近的磁畴体积扩大,反之缩小.磁畴壁发生运动.磁畴转向磁畴的自发磁化方向转向外场方向.饱和全部磁畴方向均转向外场方向.磁滞现象及剩磁,是因磁化时磁畴相互摩擦发热,使过程不可逆.铁磁