2021-2022学年高二物理竞赛课件：磁介质及磁化微观机制.pptx

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1、 磁介质及磁化微观机制磁介质及磁化微观机制磁介质及磁化微观机制磁介质及磁化微观机制一、一、磁介质磁介质 1.磁介质：磁介质：是经磁化后能够影响磁场分布的物质。是经磁化后能够影响磁场分布的物质。-+I相对磁导率相对磁导率弱磁质弱磁质 顺磁质顺磁质（paramagnetic substance）如：如：Mn，Al，O2 抗磁质抗磁质（diamagnetic substance）如：如：Cu，Ag，H2 铁磁质铁磁质（ferromagnetic substance）如：如：Fe，Co，Ni 2.磁介质的分类：磁介质的分类：（根据（根据 的不同的不同）弱磁质弱磁质强磁质强磁质二、顺（抗）磁质磁化的微观

2、机制二、顺（抗）磁质磁化的微观机制1.顺磁质顺磁质 特点：特点：分子具有分子具有固有的分子磁矩固有的分子磁矩热运动使热运动使 完全完全混乱，不显磁性。混乱，不显磁性。固有磁矩趋向外磁场方向固有磁矩趋向外磁场方向i分分S分分（主要是电子（主要是电子轨道和自旋磁矩的贡献）轨道和自旋磁矩的贡献）磁化磁化(束缚束缚)电流电流但是，电子磁矩在外磁场力但是，电子磁矩在外磁场力矩作用下进动产生和外磁场矩作用下进动产生和外磁场反向的感生磁矩反向的感生磁矩。2.抗磁质抗磁质特点：分子特点：分子固有磁矩为零固有磁矩为零。出现反向的表面出现反向的表面束缚电流束缚电流减弱磁场减弱磁场抗磁质特点：分子固有磁矩为零抗磁质

3、特点：分子固有磁矩为零如果如果速度方向相反速度方向相反，情况如何？，情况如何？思考思考（结果是一样的结果是一样的）说明：说明：这种效应在顺磁质中也有，不过与分子固有磁矩的这种效应在顺磁质中也有，不过与分子固有磁矩的转向效应相比弱得多。转向效应相比弱得多。三、铁磁质三、铁磁质由此可得到由此可得到B H曲线：曲线：1.1.磁滞回线磁滞回线（hysteresis loop）O磁滞回线磁滞回线Bm 饱和磁感强度饱和磁感强度 但不按原路返回但不按原路返回当当时时Br 剩余磁感强度剩余磁感强度 当当时时Hc 矫顽力矫顽力仍不按原路返回仍不按原路返回当当时时“磁滞损耗磁滞损耗”正比于正比于BH 回线所围回线

4、所围的面积。的面积。铁磁质的性质：铁磁质的性质：高高 值、非线性、非单值性、磁滞性值、非线性、非单值性、磁滞性O这种这种B 的变化落后于的变化落后于H的变化的的变化的现象，叫做现象，叫做磁滞现象磁滞现象，简称，简称磁滞磁滞（证明留给同学课后思考）（证明留给同学课后思考）2.分类（按矫顽力的大小分）分类（按矫顽力的大小分）1）硬磁材料硬磁材料 特点：特点：适合制作永磁体适合制作永磁体一般一般Hc 较大，较大，Br 也大，磁滞显著也大，磁滞显著 2）软磁材料）软磁材料适于制作交流电磁铁、变压器铁芯等。适于制作交流电磁铁、变压器铁芯等。特点：特点：一般一般Hc 较小，较小，Br 也小，磁滞损耗少也小

5、，磁滞损耗少 3）矩磁材料）矩磁材料特点：特点：磁滞回线像矩形，有两个稳态磁滞回线像矩形，有两个稳态适于做计算机的记忆原件。适于做计算机的记忆原件。三种铁磁材料磁滞回线的比较三种铁磁材料磁滞回线的比较3.铁磁质磁化的微观机制铁磁质磁化的微观机制 铁磁质中起主要作用的是电子的自旋磁矩。铁磁质中起主要作用的是电子的自旋磁矩。各电子的自各电子的自旋磁矩靠交换偶合作用使方向一致，从而形成旋磁矩靠交换偶合作用使方向一致，从而形成自发的均匀自发的均匀磁化小区域磁化小区域 磁畴。磁畴。未加磁场未加磁场在磁场在磁场 B 中中主要磁化过程为：主要磁化过程为：壁移壁移（大角度（大角度小角度）小角度）转向转向（磁畴方向与外场方向一致）（磁畴方向与外场方向一致）磁磁滞滞的的解解释释：掺掺杂杂、内内应应力力等等对对磁磁畴畴的的钉钉扎扎作作用用。“畴畴壁壁位位移移”和和“磁矩取向磁矩取向”过程不可逆。过程不可逆。居里点：居里点：温度温度T TC 磁畴瓦解，铁磁质磁畴瓦解，铁磁质顺磁质。顺磁质。磁致伸缩：磁致伸缩：畴壁位移和磁矩取向畴壁位移和磁矩取向，改变晶格间距改变晶格间距（体积）体积）