《磁性物理学》教学大纲关于组织修制定
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磁性物理实验讲义磁性物理课程组编写电子科技大学微电子与固体电子学院二O一二年九月目录一、起始磁导率温度特性测量和居里温度测试计算分析 (1)二、电阻率测试及磁损耗响应特性分析 (3)三、磁致伸缩系数测量与分析 (6)四、磁化强度测量与分析 (9)五、磁滞回线和饱和磁感应强度测量 (11)六、磁畴结构分析表征 (12)一、起始磁导率温度特性测量和居里温度测试计算分析(一)、实验目的:了解磁性材料的起始磁导率的测量原理,学会测量材料的起始磁导率,并能够从自发磁化起源机制来分析温度和离子占位对材料起始磁导率和磁化强度的影响。
(二)、实验原理及方法:一个被磁化的环型试样,当径向宽度比较大时,磁通将集中在半径附近的区域分布较密,而在外半径附近处,磁通密度较小,因此,实际磁路的有效截面积要小于环型试样的实际截面。
为了使环型试样的磁路计算更符合实际情况,引入有效尺寸参数。
有效尺寸参数为:有效平均半径r e,有效磁路长度l e,有效横截面积A e,有效体积V e。
矩形截面的环型试样及其有效尺寸参数计算公式如下。
⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=211211lnrrrrre(1)⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=211211ln2rrrrleπ(2)⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=2112211lnrrrrhAe(3)eeelAV=(4)其中:r1为环型磁芯的半径,r2为环型磁芯的外半径,h为磁芯高度。
利用磁芯的有效尺寸可以提高测量的精确性,尤其是试样尺寸不能满足均匀磁化条件时,应用等效尺寸参数计算磁性参数更合乎实际结果。
材料的起始磁导率(iμ)可通过对环型磁心施加线圈后测量其电感量(L)而计算得到。
计算公式如式(5)所示。
20i eeA NLlμμ=(5)其中:μ0为真空磁导率,4π×10-7H ·m -1;N 为线圈匝数。
磁性材料起始磁导率(µi )的定义式如式(6)所示。
可知,起始磁导率的温度特性依赖于材料磁感应强度(B )的温度特性,而磁感应强度和磁化强度(M )之间满足式(7),因此可知,材料起始磁导率的温度特性可反映材料磁化强度的温度特性。
物理磁学教案
本文将为大家介绍一份高中物理课程中的物理磁学教案。
物理磁学是高中物理学习中的一个重要分支,通过学习此教案可以帮助学生更好地理解物理磁学的基础概念和实验,提高其学习效果。
一、知识点概述
本节对物理磁学的基础概念进行介绍。
包括磁荷、磁场、磁感应强度以及洛仑兹力等概念。
通过图示和例题,让学生更清晰地掌握这些概念。
二、实验环节
本节通过实验的方式帮助学生更好地理解物理磁学的基本原理。
提供目标、步骤和实验记录表等内容,包括有关磁场强度和洛伦兹力的实验。
学生可以通过实验感受到物理磁学在实际应用中的重要性。
三、答案解析
本节提供实验答案和解析,学生可以通过对比自己的实验结果来检验自己的理解情况,并吸收老师提供的一些技巧。
四、应用拓展
本节提供一些物理磁学的应用案例,帮助学生更好地掌握知识点,并了解物理磁学在实际生活和工程中的应用。
旨在引起学生对物理学科的兴趣和思考。
五、课后习题
通过课后习题来提高学生对所学内容的掌握情况。
习题包括选择题和计算题,可以检测学生对所学内容的理解和掌握水平。
六、教学反思
本节主要对教学过程进行总结和反思,以便不断完善教学方法,提高教学效果。
同时可以为今后的相似教学提供借鉴。
总结:通过这份物理磁学教案的学习,学生将会更好地掌握物理磁学的基础概念和实验操作,准确理解物理磁学的应用场景和方法。
同时学生也可以运用此教案提高应用能力和思考能力,有利于学生在高中物理课程中的学习。
物理学中的磁学高中一年级物理科目教案引言:磁学是物理学中的一门重要学科,它研究磁场的产生、性质和相互作用。
在高中一年级的物理科目中,磁学作为其中一部分内容,对学生的物理素养和科学思维的培养具有重要作用。
本教案旨在为高中一年级物理教师提供教学参考,以帮助学生全面理解和掌握磁学的基础知识。
一、教学目标1. 了解磁学的基本概念、磁场的产生和磁力的作用。
2. 理解磁场在磁铁中的表现形式和磁力线的基本特征。
3. 掌握安培定则、左手定则等磁场与电流相互作用的规律。
4. 能够应用磁学相关知识解决简单的实际问题。
二、教学内容1. 磁学基础知识的讲解:a. 磁学的定义和研究对象。
b. 磁体的分类和磁体的磁性特征。
c. 磁场的本质和磁场的产生方式。
2. 磁场特性的探究:a. 磁力线的定义和表示方法。
b. 磁力线的性质和运动规律。
c. 磁性材料在磁场中的表现。
3. 磁场与电流的相互作用:a. 安培定则和左手定则的引入。
b. 电流导线在磁场中的受力和受力方向的确定。
c. 电磁铁的原理和应用。
4. 磁学知识的应用实例:a. 电磁感应的基本原理和应用。
b. 磁力与力的平衡问题的解决思路。
三、教学方法1. 板书讲解法:通过精细的板书图示,将磁场的概念、磁力线的特征及其在磁性材料中的展现、安培定则、左手定则等知识点清晰地呈现给学生。
2. 实验探究法:引导学生通过简单的实验,观察磁场的产生和磁力的作用,巩固对磁学相关概念的理解和掌握。
3. 提问引导法:通过提问,激发学生的思考和讨论,帮助他们深入理解磁学知识,培养科学思维和解决问题的能力。
四、教学步骤1. 导入阶段:a. 调动学生的学习兴趣,通过观察磁场的实例,激发学生对磁学的思考。
b. 引导学生思考磁学的应用领域和意义。
2. 知识讲解阶段:a. 介绍磁学的基本概念和研究对象。
b. 解释磁性材料在磁场中的表现形式,如吸铁石的吸引力等。
c. 通过实验或图示,演示磁力线的表示方法和特点。
“磁性物理”课程体系构建与实践探索磁性物理是物理学中的一个重要分支,研究磁性材料的性质和相互作用。
磁性物理的研究不仅有助于我们深入了解磁性现象背后的基本原理,也对磁性材料在科学研究和工程应用中的发展具有重要意义。
为了构建一门完整的磁性物理课程体系,并能够通过实践探索来加深学生对磁性物理的理解,我们需要以下几个方面的内容。
磁性物理课程的构建需要包括基础理论知识的讲解。
这包括磁场的基本概念与性质、磁矩的起源与性质、磁性材料的分类与特性等内容。
学生需要了解磁性的基本原理以及磁性物质的基本特性,这对进一步学习和研究磁性物理非常重要。
磁性物理课程还应该涵盖一些经典的磁性材料研究的经验和成果。
铁磁材料的磁化过程、磁化翻转和磁性畴的形成等。
学生可以通过对这些经典案例的学习,更好地理解磁性物质的行为,并且能够将理论知识应用到实际问题中。
磁性物理课程还应该覆盖一些新兴磁性材料的研究成果。
自旋电子学和磁性纳米材料等前沿领域的研究进展。
学生将通过对这些新领域的学习,了解到磁性物质在现代科技和工程应用中的巨大潜力和广泛应用领域。
为了加深学生对磁性物理的理解,实践探索是非常重要的一环。
可以设计一些实验或者实践活动,让学生亲自操作和观察磁性物质的实际行为。
通过测量不同磁性材料的磁化曲线,或者观察磁性颗粒在磁场中的排列和运动等。
这样不仅可以让学生加深对磁性物理的理解,还能够培养他们的实践能力和科学思维。
磁性物理课程体系的构建与实践探索是一项综合性的任务。
需要将基础理论知识与应用案例结合起来,让学生在理论学习的基础上加强实践操作和观察分析能力。
只有这样,才能让学生真正理解并应用磁性物理知识,为未来的科学研究和工程实践做出贡献。
“磁性物理”课程体系构建与实践探索磁性物理”是物理学中的一个重要分支,它研究物质的磁性及其相关现象。
随着科学技术的不断发展,磁性物理在材料科学、电子信息、生物医学等领域中都有着广泛的应用。
“磁性物理”课程的体系构建及实践探索显得尤为重要。
一、课程体系构建1. 课程目标磁性物理课程的目标是使学生掌握磁性物质的基本概念与基本原理,了解磁性物质的性质与特点,掌握磁性物质的应用前景及其在科学研究和工程中的重要性。
2. 课程内容(1)磁性物质的基本概念与基本原理磁性物质的基本概念包括磁性、铁磁性、反铁磁性、顺磁性和抗磁性等;磁性物质的基本原理包括磁跃移、自发磁化、顺磁性质和铁磁性质等。
(2)磁性物质的性质与特点磁性物质的性质包括磁化曲线、磁化强度、磁化率、磁导率等;磁性物质的特点包括磁性的来源、磁性能的分类、磁性的测量方法等。
(3)磁性物质的应用前景及其在科学研究和工程中的重要性磁性物质在电子信息、生物医学、磁记录、磁传感器、磁医学及磁控制等领域有着广泛的应用前景,对科学研究和工程技术有着重要的意义。
3. 教学方法通过理论讲授、实验操作、案例分析、科研讨论等多种教学方法,引导学生主动思考、探索问题,培养学生的专业素养和实践能力。
4. 教学手段利用多媒体教学、实验仪器展示、科研成果展示等教学手段,增强学生对课程内容的理解和掌握,提高课程的教学效果。
5. 实践环节设置实验探究、科研讨论、学科竞赛等实践环节,培养学生动手能力、创新能力和团队合作精神。
二、实践探索通过对磁性物理课程的内容、教学方法、教学手段和实践环节进行改革,提高课程的针对性、灵活性和实用性,使课程更加贴近实际应用需求。
2. 教学资源共享建立教学资源共享平台,促进教师之间的教学资源共享和教学经验交流,提高教学质量和效益。
3. 创新实践鼓励学生参与科研项目、学科竞赛等创新实践活动,培养学生的创新意识和创新能力,提高学生的综合素质和竞争力。
4. 职业指导加强对学生的职业规划和职业指导,帮助学生了解磁性物理领域的最新发展动态和就业前景,引导学生树立正确的就业观念和职业目标。
“磁性物理”课程体系构建与实践探索磁性物理是物理学的一个重要分支,研究磁性物质的性质、现象和规律。
随着科学技术的不断发展,磁性物理在材料科学、电子工程、信息技术等领域都有着广泛的应用。
为了培养具有磁性物理研究和应用能力的专业人才,各高校纷纷开设了磁性物理相关课程,并且进行了一系列体系构建与实践探索。
本文将通过系统的分析与总结,探讨磁性物理课程体系构建与实践探索的相关问题,旨在为磁性物理教学提供一定的借鉴和参考。
一、磁性物理课程体系构建1.课程设置磁性物理课程设置应该以学科的核心内容为主线,兼顾学科发展的前沿研究和应用领域。
课程设置应包括磁性物质的基本性质和现象、磁性材料的制备与表征、磁性理论与模型以及磁性材料在电子、通信、电机等领域的应用。
通过这些课程设置,能够帮助学生全面了解磁性物理领域的知识,同时激发学生的学习兴趣。
2.实验教学磁性物理是一门应用性很强的学科,实验教学在其中尤为重要。
实验教学可以帮助学生巩固理论知识,培养实验操作能力和科学研究精神。
在磁性物理实验教学中,可以设置磁化曲线测量、磁滞回线测量、磁化力研究等实验内容,通过这些实验来让学生深入理解磁性物质的基本性质和表征方法。
3.课程整合在进行磁性物理课程体系构建时,可以考虑将磁性物理与其他相关学科进行整合,比如材料物理、电磁学、固体物理等。
通过与其他学科的整合,可以促进知识的交叉融合,培养学生的综合素质和创新能力。
二、磁性物理课程实践探索在进行磁性物理课程实践探索时,需要关注以下几个方面的内容。
1.教学方法磁性物理课程的教学方法应注重启发式教学和案例教学。
通过启发式教学,能够激发学生的学习兴趣,提高学生的学习积极性。
案例教学可以帮助学生将理论知识与实际应用相结合,促进知识的深入理解。
2.实践能力培养磁性物理课程实践探索应该注重培养学生的实践能力。
可以设置一些与磁性物理相关的实践项目,比如磁性材料的制备与表征、磁性元件的制作与测试等。
《磁性物理学》教学大纲
Magnetism in Physics
课程代码: M102105
总学时:(理论+实验)56+12 学分:4
课程性质:专业方向课课程类别:必修
先修课程:普通物理、理论物理、固体物理面向专业:应用物理学
开课学科:凝聚态物理学开课二级学院:理学院
执笔:崔玉建审校:焦志伟
一、课程的地位与任务
本课程是应用物理专业的专业方向基础课。
主要介绍磁现象和规律、磁性起源及自发磁化理论、铁磁体内的能量、磁畴和技术磁化、铁磁物质在交变场作用下的磁化特性、各种磁物理效应和磁性材料的应用。
以此作为学习其它专业方向课的基础。
二、课程主要内容与基本要求
第一章
1、熟练掌握各基本磁学量的物理概念及其相互关系;理解磁化曲线和磁滞回线。
2、掌握磁体中静磁能的概念,理解退磁场的概念,理解简单几何形状磁体退磁因子的计算方法;会进行磁滞回线的退磁修正。
3、了解磁路的简单概念。
实践环节:了解磁场、磁感应强度的测量方法。
第二章
1、理解洪特定则,会计算原子或离子的磁矩。
2、了解轨道角动量淬灭的条件。
3、了解晶体的能带理论对金属磁矩的解释。
第三章
1、掌握顺磁物质的基本物理特性,理解朗之万的经典和量子理论顺磁性理论;
2、掌握铁磁物质的基本物理特性,理解奈尔的铁磁学理论,理解居里温度与分子场系数的关系;理解海森堡铁磁学理论的基本概念;分子场系数、居里温度与交换积分常数的关系;物质出现铁磁与反铁磁的条件。
了解贝斯统计理论和自旋波理论。
3、掌握反铁磁性和亚铁磁性的基本物理特性;理解分子场理论对反铁磁和亚铁磁性的唯象理论处理;理解超交换作用的基本概念。
4、掌握铁氧体的结构、磁矩和磁特性。
实践环节:了解铁氧体的制备方法和磁性的测量方法。
第四章
1、掌握常见的磁性材料的磁晶各向异性,掌握单轴晶体和立方晶体的各向异性能的计算;了解磁晶各向异性场的概念;了解产生磁晶各向异性的机理;了解磁性材料的其它几种各向异性;了解磁晶各向异性性能的测量方法。
2、掌握磁致伸缩的基本概念;掌握立方晶体的磁致伸缩公式;了解
单轴晶体的磁致伸缩的公式;了解磁致伸缩的物理根源。
3、掌握磁弹性能的物理概念及几种简单情况下的计算方法;理解磁弹性能的物理意义。
第五章
1、理解铁磁体中的退磁能是形成磁畴的原动力;对磁畴、畴壁有清晰的物理概念。
2、理解畴壁形成原理,壁内原子磁矩取向规律以及畴壁的厚度和能量的简单计算。
3、了解各种类型的磁畴结构,掌握运用平衡条件求解磁畴结构的方法。
4、了解微粒、薄膜磁体的磁畴结构及其应用。
实践环节:磁畴的观察
第六章
1、理解磁化、反磁化过程,理解畴壁位移起始磁导率,转动磁化起始
磁导率和矫顽力的计算。
2、理解不可逆磁化过程的分析和反磁化过程的计算。
第七章
1、了解铁磁物质在交流磁场作用下的动态特性,掌握各种损耗的计算方法。
2、了解畴壁的动态方程和畴壁的自然共振,掌握??, ???随频率f变化的关系曲线。
第八章
1、掌握软磁铁氧体磁性材料的制备方法和测量方法。
2、掌握永磁铁氧体磁性材料的制备方法和测量方法。
实践环节:磁性材料的制备方法和测量。
第九章
1、了解铁磁体中磁阻效应、磁热效应、霍尔效应、磁光效应及其起源;
2、理解解磁性材料的使用范围和基本特点。
实践环节:了解磁阻效应、磁热效应、霍尔效应、磁光效应。
本课程要求完成课外习题20-30道。
三、课程教学学时安排
四、考核方法及成绩评定
1、考核类别:考试
2、考核形式:闭卷
3、成绩评定:百分制,平时成绩20%,期末考试成绩80%
五、推荐教材
《铁磁性物理》近用聪信(日)着,葛世慧译,兰州大学出版社;2002年7月。
《磁学基础与磁性材料》,严密,彭晓领编着,浙江大学出版社,2006年4月。
六、主要参考书
1、Modern Magnetic Materials Principles and Applications,Robert C, O’handley, by John wiley&Sons, Inc. 2000。
2、《磁性物理学》,宛德福编,电子工业出版社,1994年11月
3、《铁磁学》,北京大学物理系铁磁学编写组,1976年3月。