材料物理性能 磁ppt课件.ppt

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1、材料的磁学性能本章内容基本磁学性能抗磁性与顺磁性铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性技术磁化臣心一片磁针石不指南方不肯休文天祥渡扬子江磁学的发展历程司南中国古代四大发明：司南、造纸术、火药、活字印刷。司南：发明于战国时期，《韩非子》中有记载。地磁场强度很弱,在最强的两极其强度不到10-4T,平均强度约为0.6x10-4T地磁场的起源？？古地磁研究：在过去的7600万年间，地球曾发生过171次磁极倒转。地磁偏角“然常微偏东，不全南也。”——沈括《梦溪笔谈》沈括，北宋人最早发现了地磁偏角。定义：地球表面任一点的磁子午圈同地理子午圈的夹角。地磁偏角示意图库伦定律库伦，法国物理学家1

2、736——1806库伦扭秤同种磁极相互排斥，异种磁极相互吸引。磁极之间的相互作用力与距离的平方成反比。库伦定律使电磁学研究由定性进入定量阶段，是电磁学史上一块重要的里程碑。无限长载流直导线：方向是切于与导线垂直的且以导线为轴的圆周电流的磁效应磁场强度Hr奥斯特，丹麦科学家1820年，由奥斯特等人发现。直流环形线圈圆心：方向由右手螺旋法则确定。无限长直流螺线管：n：单位长度的线圈匝数rH安培，法国科学家（1775-1836）电磁相互作用发现时间：1820~1827发现一通电的线圈和磁铁相似。发现二相同方向的平行电流相互吸引，相反方向的平行电流相互排斥。发现三磁是由运动的

3、电荷产生的。由此说明了地磁的成因和物质的磁性。发现四提出了分子电流假说。揭示了物质磁性的本质。推导出两个电流元之间的作用力公式。电和磁本质上是统一的。电磁感应现象法拉第，英国科学家自学成才1831年，由法拉第发现。俗称磁生电，直接导致了发电机的发明，影响非常深远。1834年，发现了电解定律，开创了电化学学科。发现了物质的抗磁性。其它成果：提出了电磁场这一概念。经典电动力学麦克斯韦，英国物理学家1831—1879推导出著名的麦克斯韦方程组，首次将电和磁在理论上统一起来，在此基础上创立了经典电动力学。提出了电磁波这一概念，并确认光也是一种电磁波，对后世影响深远。是继法拉第

4、之后集电磁学大成的伟大科学家，揭示了光、电、磁现象在本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。居里定律皮埃尔·居里法国物理学家1859-1906发明了磁秤（磁天平），实现了对弱磁性的测量。根据大量的实验结果，总结出著名的居里定律。压电效应的发现；放射性物质研究，发现了镭。抗磁体的磁化率不依赖磁场强度且一般不依赖于温度；顺磁体的磁化率不依赖磁场强度且与温度成反比；铁在某一温度（居里温度）以上失去磁性。郎之万和外斯郎之万提出了抗磁性和顺磁性的经典理论。外斯提出了分子场理论，阐明了铁磁性的起源，扩展了郎之万的理论。用基元磁体的概念对物质的顺磁性及抗磁性作了经典的说明。磁矩任

5、何一个封闭的电流都具有磁矩m。其方向与环形电流法线的方向一致，其大小为电流与封闭环形的面积的乘积IΔS在均匀磁场中，磁矩受到磁场作用的力矩J磁矩在磁场中所受的力所以，磁矩是表征磁性物体磁性大小的物理量。磁矩愈大，磁性愈强，即物体在磁场中所受的力也大。磁矩只与物体本身有关，与外磁场无关。无外磁场时有外磁场时磁性起源的现代观点(实验论证)物质的磁性来源于组成物质中原子的磁性。所有物质都是由原子构成的，而原子由原子核及核外电子构成。带有负电荷的电子在原子核周围作轨道运动和自旋运动。无论轨道运动还是自旋运动都会产生磁矩。原子核，由于带电，其运动也会产生磁矩，只是其磁矩很小，例

6、如，氢核质子产生的磁矩仅为电子产生最小磁矩的1／658左右。原子磁矩电子磁矩原子核磁矩jc电子磁矩轨道磁矩自旋磁矩原子核磁矩<<电子磁矩原子磁矩实际上来源于未填满壳层中的电子。量子力学分析：在填满的壳层中，总轨道磁矩和总自旋磁矩均为零。宏观：磁性微观：原子结构和原子间的相互作用（键合情况、晶体结构）材料的磁化磁化：物质在磁场中由于受磁场的作用会改变磁场的强度，即都呈现出一定的磁性的现象。磁介质：能被磁场磁化的物质。磁场强度的单位是A/m(安/米)。磁化强度M：材料被磁化后，单位体积的磁矩磁化强度的单位是A/m(安/米)。mi为原子固有磁矩。磁化率χ：表征物质本身的磁化

7、特性，量纲为1，其值可正、可负。磁导率μ：反映了磁感应强度与外磁场强度的关系，即当外磁场增加时磁感应强度增加的速率。磁化率：理论研究中常用的参数。磁导率：工程技术上喜欢采用的参数。磁感应强度B：通过磁场中某点，垂直于磁场方向单位面积的磁力线数，单位为T(特斯拉)，它与磁场强度H的关系是：式中:μ0为真空磁导率，它等于4π×10-7H/m(享/米)，μr为相对磁导率；μ为磁导率或导磁系数，单位与μ0相同，反应了磁感应强度B随外磁场H变化的速率。本章内容基本磁学性能抗磁性与顺磁性铁磁体与反铁磁性技术磁化物质磁性的分类磁体的分类抗磁体顺磁体反铁磁体铁磁体亚