磁性材料-第二章
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导入新课我们生活在磁的海洋中……回顾磁极之间力的作用是通过磁场发生的第二章磁场教学目标1. 知识与能力初步了解磁化现象。
了解磁极之间、通电导线对磁极、通电导线之间的相互作用力是通过磁场发生的。
初步了解安培分子电流假说。
初步了解磁性材料和我们日常生活的关系。
2. 过程与方法在归纳初中学习的有关此现象知识的基础上,进一步学习磁现象在实际生活技术中的应用。
通过类比法学习分子电流假说,培养科学创新推理的逻辑思维能力。
通过了解磁性材料与日常生活有着密切的关系,培养学习物理知识的兴趣。
3. 情感态度与价值观学习勇于创新,科学推理的精神。
通过日常生活中物理知识的广泛应用,激发学习物理知识的兴趣。
教学重难点重点:知道安培分子电流假说。
磁现象在日常生活中的应用。
难点:用安培分子电流假说解释现象。
干簧管在生活中的应用。
本节导航1. 磁化现象2. 磁场3. 安培分子电流假说4. 磁性材料1. 磁化现象(1)磁化现象物体在外磁场作用下显示磁性的现象。
(2)干簧管结构:一对磁性材料制成的弹性舌簧组成原理:根据磁化现象制成,当磁铁或通电线圈靠近时,两个舌簧被磁化互相吸引,两个舌簧接触,开关闭合;当移去磁铁或线圈断电,磁力消失,开关断开。
干簧管的应用探究干簧管LE 干簧管控制电路220VL J S E 用干簧管继电器控制灯泡的亮灭干簧管可以作为磁接近开关或者继电器使用,广泛应用于微波炉、程控交换机、复印机、照相机、洗衣机、电冰箱、移动电话机等。
2.磁场磁场对磁极有力的作用磁铁和电流都能产生磁场两个通电导线之间通过磁场会发生作用吗?探究两条通电导线之间的作用+-+--++-如图所示,将两根导线靠近挂在一起,使导线中通有电流,观察导线变化。
结论:通电导线之间会通过磁场发生相互作用。
总结:磁体或电流在空间产生磁场,而磁场对其中的磁极或通电导线有力的作用。
3.安培分子电流假说观察那么它们的磁场是否有相同的起源呢?分子电流假说:安培认为构成磁体的分子内部存在一种环形电流——分子电流。
2.5 磁性材料1.磁性材料磁性材料按化学成分分类,基本上可分为金属磁性材料与铁氧体两大类。
金属磁性材料主要是铁、镍、钴元素及其合金,如铁硅合金、铁镍合金、铁钴合金、钐钴合金、铂钴合金、锰铝合金等等。
铁氧体是指以氧化铁为主要成分的磁性氧化物。
性材料被磁化后,它们的磁性并不因为外磁场的消失而完全消失,仍然剩余一部分磁性。
按剩磁的情形分为软磁性材料和硬磁性材料。
软磁性材料的剩磁弱,而且容易退磁。
硬磁性材料的剩磁强,而且不容易退磁,适合于制成永久磁铁。
2. 磁化与退磁使原来不显磁性的物体在磁场中获得磁性称为磁化。
分子电流假说可以解释磁化过程。
一根软铁棒在未被磁化前,内部各分子电流的取向是杂乱无章的,它们的磁场互相抵消,对外界不显磁性。
当软铁棒受到外界磁场的作用时,各分子电流的取向变得大体一致,软铁棒就被磁化了,两端对外界显示出较强的磁作用,形成磁极。
何物质在磁场中都能够或多或少地被磁化,只是磁化的程度不同。
物质被磁化以后,就成为了一个磁体,与磁化它的磁体间发生同极相斥异极相吸的作用。
铁、钴、锰能够被强烈磁化,所以能被磁铁吸住。
像铜、铝这些金属,磁化非常弱,受到的磁力也就很弱,基本看不出来,这就是磁铁不能吸铜和铝的缘故。
磁体受到高温或猛烈的敲击会失去磁性,这是因为在激烈的热运动或机械运动的影响下,分子电流的取向又变得杂乱了。
3.最新磁性材料磁性是物质的基本属性,磁性材料是古老而用途十分广泛的功能材料,纳米磁性材料是20世纪70年代后逐步产生、发展、壮大而成为最富有生命力与宽广应用前景的新型磁性材料。
美国政府今年大幅度追加纳米科技研究经费,其原因之一是磁电于器件巨大的市场与高科技所带来的高利润,其中巨磁电阻效应高密度读出磁头的市场估计为10亿美元,目前己进入大规模的工业生产,磁随机存储器的市场估计为1千亿美无,预计不久将投入生产,磁电子传感器件的应用市场亦十分宽广。
纳米磁性材料及应用大致上可分三大类型:1.纳米颗粒型* 磁记录介质 * 磁性液体 * 磁性药物 * 吸波材料2.纳米微晶型* 纳米微晶永磁材料 * 纳米微晶软磁材料3.纳米结构型* 人工纳米结构材料薄膜,颗粒膜,多层膜,隧道结* 天然纳米结构材料钙钛矿型化合物纳米磁性材料的特性不同于常规的磁性材料,其原因是关联于与磁相关的特征物理长度恰好处于纳米量级,例如:磁单畴尺寸,超顺磁性临界尺寸,交换作用长度,以及电子平均自由路程等大致处于1-100nm量级,当磁性体的尺寸与这些特征物理长度相当时,就会呈现反常的磁学性质。
磁性材料的分类^《}第一章》第二章磁学基础知识答案:1、磁矩2、磁化强度3、·4、磁场强度 H5、磁感应强度 B磁感应感度,用B表示,又称为磁通密度,用来描述空间中的磁场的物理量。
其定义公式为(百度百科)磁感应强度(magnetic flux density),描述磁场强弱和方向的基本物理量。
是矢量,常用符号B表示。
磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。
在物理学中磁场的强弱使用磁感强度(也叫磁感应强度)来表示,磁感强度大表示磁感强;磁感强度小,表示磁感弱。
6、磁化曲线磁化曲线是表示物质中的磁场强度H与所感应的磁感应强度B或磁化强度M之间的关系7、磁滞回线—()(6 磁滞回线 (hysteresis loop):在磁场中,铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示,当磁化磁场作周期性变化时,铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线,这条闭合线叫做磁滞回线。
)8、磁化率磁化率,表征磁介质属性的物理量。
常用符号x表示,等于磁化强度M与磁场强度H之比。
对于各向同性磁介质,x是标量;对于各向异性磁介质,磁化率是一个二阶张量。
9、磁导率磁导率(permeability):又称导磁系数,是衡量物质的导磁性能的一个物理量,可通过测取同一点的B、H值确定。
二'矫顽力----内禀矫顽力和磁感矫顽力的区别与联系矫顽力分为磁感矫顽力(Hcb)和内禀矫顽力(Hcj)。
磁体在反向充磁时,使磁感应强度B降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力。
但此时磁体的磁化强度并不为零,只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消。
(对外磁感应强度表现为零)此时若撤消外磁场,磁体仍具有一定的磁性能。
使磁体的磁化强度M降为零所需施加的反向磁场强度,我们称之为内禀矫顽力。
内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量,是表示材料中的磁化强度M退到零的矫顽力。
在磁体使用中,磁体矫顽力越高,温度稳定性越好。
(2)退磁场是怎样产生的能克服吗对于实测的材料磁化特性曲线如何进行退磁校正产生:能否克服:因为退磁场只与材料的尺寸有关,短而粗的样品,退磁场就很大,因此可以将样品做成长而细的形状,退磁场就将会减小。
第二章五、磁性材料磁化与退磁缝衣针、螺丝刀等钢铁物体,与磁铁接触后就会显示出磁性,这种现象叫做磁化(magnetization)。
原来有磁性的物体,经过高温、剧烈震动或者逐渐减弱的交变磁场的作用,就会失去磁性,这种现象叫做退磁(demagnetization)。
图2.5-1 螺丝刀与磁铁接触后磁化铁、钴、镍以及它们的合金,还有一些氧化物,磁化后的磁性比其他物质强得多,这些物质叫做铁磁性物质(ferromagnetic substances),也叫强磁性物质。
思考与讨论你在生活中遇到过哪些磁化现象?你遇到过退磁现象吗?根据你的经验,哪些材料容易磁化?哪些材料不容易磁化?为什么铁磁性物质磁化后能有很强的磁性?原来,铁磁性物质的结构与其他物质有所不同,它们本身就是由很多已经磁化的小区域组成的,这些磁化的小区域叫做“磁畴”。
磁化前,各个磁畴的磁化方向不同,杂乱无章地混在一起,各个磁畴的作用在宏观上互相抵消,物体对外不显磁性。
磁化过程中,由于外磁场的影响,磁畴的磁化方向有规律地排列起来,使得磁场大大加强。
现代探测技术证明了磁畴的存在。
磁畴的大小约10-4~10-7 m 。
有些铁磁性材料,在外磁场撤去以后,各磁畴的方向仍能很好地保持一致,物体具有很强的剩磁,这样的材料叫做硬磁性材料。
有的铁磁性材料,外磁场撤去以后,磁畴的磁化方向又变得杂乱,物体没有明显的剩磁,这样的材料叫做软磁性材料。
永磁体要有很强的剩磁,所以要用硬磁性材料制造。
电磁铁要在通电时有磁性,断电时失去磁性,所以要用软磁性材料制造。
高温下,磁性材料的磁畴会被破坏;在受到剧烈震动时,磁畴的排列会被打乱,这些情况下材料都会产生退磁现象。
磁性材料的发展19世纪末,随着电力应用技术的出现,发电机、电动机、电报、电话……几乎所有这些新设备都要用到磁性材料。
技术的需求推进了磁学的基础研究。
磁畴的设想就是在20世图2.5-3 多种形状的永磁体,它们使用硬磁材料制成的图2.5-2 磁畴纪初提出来,而后才被证实的。
五、磁性材料答案:(1)磁性 (2)高温 (3)剧烈震动 (4)交变磁场 (5)磁性材料 (6)周期性1.磁化和退磁(1)定义 磁化是指使原来不具有磁性的物质获得磁性的过程;退磁是指使原来有磁性的物质失去磁性的过程。
(2)磁畴定义:铁磁物质是由很多已经磁化的小区域组成的,这些磁化的小区域叫做磁畴。
大小:现代探测技术证明了磁畴的存在,磁畴的大小约为10-4~10-7 m 。
(3)实质磁化:由于外磁场的影响,磁畴的磁化方向有规律地排列起来,使得磁场大大加强。
退磁:高温下,磁性材料的磁畴会被破坏;在受到剧烈震动时,磁畴的排列会被打乱,这些情况下材料都会产生退磁现象。
【例1】关于磁化,下列结论正确的是( )A .原来没有磁性的螺丝刀,与磁石接触后能显示出磁性,这就是磁化B .原来没有磁性的线圈,通电后能产生磁场,这种现象是磁化C .原来没有磁性的铜帽,放在磁场中,一定能发生磁化D .在地面上放置多年的铁器,会显微弱磁性,这种现象不是磁化2.磁性材料(1)分类铁、钴、镍以及它们的合金,还有一些氧化物,磁化后的磁性比其他物质强得多,这些物质叫铁磁性物质,也叫强磁性物质。
根据在外磁场中表现出的特征,物质可以粗略地分为三类:⎭⎪⎬⎪⎫①顺磁性物质②抗磁性物质弱磁性物质。
③铁磁性物质——强磁性物质。
通常说的磁性材料是指强磁性物质,其分类为:①硬磁性材料:不易去磁的物质,用于制造永磁体。
②软磁性材料:容易去磁的物质,用于制造电磁铁。
(2)发展①技术的需求推进了磁学的基础研究。
②半导体收音机的天线磁棒是用一种叫铁氧体的新型磁性材料制造的。
③1978年,合金磁粉研制成功,金属磁性材料的应用范围越来越广。
【例2】下列说法正确的是()A.只有铁和铁的合金才可以被磁铁吸引B.只要是铁磁性材料总是有磁性的C.制造永久磁铁应当用硬磁性材料D.录音机磁头线圈的铁芯应当用硬磁性材料3.磁记录(1)磁卡背面的黑条,录音机、录像机上用的磁带,电子计算机上用的磁盘都含有磁记录用的磁性材料。