磁介質的磁化規(guī)律學習教案

1、會計學1磁介質的磁化磁介質的磁化(chu)規(guī)律規(guī)律第一頁，共27頁。mMH0BHM00BHM00(1)mrHH 磁化率磁化率相相對對(xingdu)磁磁導導率率B和和M的關系的關系(gun x)為為 01rmmBMMk 各向同性線性磁介質各向同性線性磁介質 , 1, 0m很很小小|mM和和B同向，順磁質同向，順磁質, 1, 0m很很小小|mM和和B反向，抗磁質反向，抗磁質真空中，真空中，M=0, 1, 0m0BH無磁化現(xiàn)象無磁化現(xiàn)象 第1頁/共27頁第二頁，共27頁。地位地位(dwi)(dwi)和作用類和作用類似于似于e e 第2頁/共27頁第三頁，共27頁。 m分子分子(fnz)=0 m分子

2、分子(fnz)00BB鐵鐵磁質磁質（鐵、鈷、鎳等）（鐵、鈷、鎳等）順磁質順磁質 0BB0BB抗抗磁質磁質（鋁、氧、錳等）（鋁、氧、錳等）（銅、鉍、氫等）（銅、鉍、氫等）弱磁質弱磁質2 磁介質分類磁介質分類(fn li)強磁性強磁性(cxng)第3頁/共27頁第四頁，共27頁。5分子圓電流和磁矩分子圓電流和磁矩 mI無外磁場無外磁場順順 磁磁 質質 的的 磁磁 化化0B有外磁場有外磁場sI0BBB順順磁質內磁場磁質內磁場二二 順磁質的磁化順磁質的磁化(chu)第4頁/共27頁第五頁，共27頁。三三 抗磁質的磁化抗磁質的磁化(chu)第5頁/共27頁第六頁，共27頁。7無外磁場時抗磁質無外磁場時抗

3、磁質分子磁矩為零分子磁矩為零 0m0BBB抗抗磁質內磁場磁質內磁場qv0B0,B 同同向向時時qv0,B 反反向向時時0BFmFmmm抗磁質的磁化抗磁質的磁化第6頁/共27頁第七頁，共27頁。lmiSn22eeveiTr2lemLm 與角動量方向與角動量方向(fngxing)(fngxing)相反相反n電子電子(dinz)(dinz)自旋磁矩自旋磁矩SemSm n若所有電子的總角動量為零，抗磁若所有電子的總角動量為零，抗磁n所有電子的總角動量不為零所有電子的總角動量不為零 ，順磁，順磁 2Lmr第7頁/共27頁第八頁，共27頁。加外磁場加外磁場(cchng)，電子受庫侖力、洛倫茲力（指向中，電

4、子受庫侖力、洛倫茲力（指向中心），假設軌道的半徑不變（相當于定態(tài)假設），一般有心），假設軌道的半徑不變（相當于定態(tài)假設），一般有洛倫茲力遠小于庫侖力洛倫茲力遠小于庫侖力rmrZe202024213020)4(mrZermrBerZe20202400,02022第8頁/共27頁第九頁，共27頁。20000e rBmreBmrmrmrBerBerZe02000020224洛倫茲力遠小洛倫茲力遠小于庫侖于庫侖(kln)力，高階小量力，高階小量，略，略meB20 考慮電子角速度反平行于外磁場考慮電子角速度反平行于外磁場(cchng)，有同樣結論，有同樣結論，的方向總與外磁場的方向總與外磁場(cchng

5、)相同相同 電子角速度改變將引起電子磁矩改變電子角速度改變將引起電子磁矩改變 222024ere rmBm 總是總是(zn sh)與外磁與外磁場方向相反場方向相反第9頁/共27頁第十頁，共27頁。0MmB一般情況下的討論一般情況下的討論(toln)，夾角為任意角，夾角為任意角0ldLMmBdt2lemLm SemSm lMmML旋進旋進(xun jn)，拉摩進動，只改變角動量方向，不改變其大小，拉摩進動，只改變角動量方向，不改變其大小d0BLmlSmmm以以軌道角動量軌道角動量變化為例變化為例第10頁/共27頁第十一頁，共27頁。d0BLm00sin2sin2llddLmeddtLLmedLm

6、 BdtBm 0ldLMmBdtlMmML旋進，拉摩進動，只改變旋進，拉摩進動，只改變(gibin)角動量方向角動量方向附加附加(fji)角速度角速度22lerm 和外加磁場和外加磁場(cchng)反向反向完全抗磁性完全抗磁性 ：超導體：超導體 邁斯納效應邁斯納效應 超導重力儀超導重力儀B=0M=-H第11頁/共27頁第十二頁，共27頁。2 起始磁化起始磁化(chu)曲線：曲線：Ms、Bs分別為飽和磁分別為飽和磁化化(chu)強度和飽和磁強度和飽和磁感應強度感應強度 000,()rMBHHBHMM 第12頁/共27頁第十三頁，共27頁。14矯頑力矯頑力cH 當外磁場由當外磁場由 逐漸減小時，這

7、種逐漸減小時，這種 B的變化落后于的變化落后于H的變的變化的現(xiàn)象，叫做化的現(xiàn)象，叫做磁滯磁滯現(xiàn)象現(xiàn)象 ，簡稱，簡稱磁滯磁滯.mHmBmHPrBcHmHPmBHBO磁滯回線磁滯回線Q 由于磁滯，由于磁滯， 時，時，磁感強度磁感強度 ， 叫做剩余磁感強叫做剩余磁感強度度( (剩磁剩磁) ).0H0BrB3 磁滯回線磁滯回線 第13頁/共27頁第十四頁，共27頁。第14頁/共27頁第十五頁，共27頁。dIdtdtdIdtIdA000lNnnIH,0VHdBSlHdBNSdBlNHdIdA0NSBHdBVdAda積積”磁磁滯滯回回線線所所包包圍圍的的“面面磁滯回線磁滯回線HdBdaa第15頁/共27頁

8、第十六頁，共27頁。 磁磁 疇疇無外磁場無外磁場B有有外外磁磁場場l 實驗證明，鐵磁質的磁性主要來源于電子自旋磁矩。未實驗證明，鐵磁質的磁性主要來源于電子自旋磁矩。未有外磁場時鐵磁質中電子自旋磁矩可以在小范圍內有外磁場時鐵磁質中電子自旋磁矩可以在小范圍內“自發(fā)自發(fā)”排列起來，形成小的排列起來，形成小的“自發(fā)磁化區(qū)自發(fā)磁化區(qū)”磁疇磁疇 l 其原因是相鄰原子中電子間存在一種交換其原因是相鄰原子中電子間存在一種交換(jiohun)作用作用（一種量子效應），使電子的原子磁矩平行排列起來，從（一種量子效應），使電子的原子磁矩平行排列起來，從而自發(fā)磁化而自發(fā)磁化第16頁/共27頁第十七頁，共27頁。在外磁

9、場撤消后，鐵磁質內摻雜和內應力或因為介質存在外磁場撤消后，鐵磁質內摻雜和內應力或因為介質存在在(cnzi)缺陷阻礙磁疇恢復到原來的狀態(tài)缺陷阻礙磁疇恢復到原來的狀態(tài) 第17頁/共27頁第十八頁，共27頁。a 片形疇（片形疇（L=8微米）；微米）； b 蜂窩蜂窩(fngw)疇（疇（L=75微米）；微米）； c 楔形疇楔形疇幾種鐵磁材料的磁疇結構，幾種鐵磁材料的磁疇結構，a、b為為Ba鐵氧體單晶基面上的磁疇結構，鐵氧體單晶基面上的磁疇結構，L為晶體厚度為晶體厚度；c 為鈷的兩個晶粒上的磁疇結構為鈷的兩個晶粒上的磁疇結構第18頁/共27頁第十九頁，共27頁。第19頁/共27頁第二十頁，共27頁。HBO

10、軟軟磁材料磁材料HBO硬硬磁材料磁材料HBO矩矩磁鐵氧體材料磁鐵氧體材料 軟磁材料軟磁材料 矯頑力小，磁滯回線瘦，磁滯損耗矯頑力小，磁滯回線瘦，磁滯損耗?。恍。?有的有的BR小，通電后立即磁化獲得強小，通電后立即磁化獲得強磁場，斷電立即退磁，適合用于強電磁場，斷電立即退磁，適合用于強電(qin din) 有的起始磁導率大，適合用于弱電有的起始磁導率大，適合用于弱電第20頁/共27頁第二十一頁，共27頁。n磁頭磁頭(ctu)n寫入過程：磁頭寫入過程：磁頭(ctu)將電信號將電信號磁場磁場n讀出過程：將磁記錄介質的磁場讀出過程：將磁記錄介質的磁場電信號電信號n磁記錄介質：內存、外存、磁盤和磁記錄介

11、質：內存、外存、磁盤和磁帶等磁帶等HBO矩矩磁鐵氧體材料磁鐵氧體材料第21頁/共27頁第二十二頁，共27頁。%6%2/RR%50/達到RR631010/ RR第22頁/共27頁第二十三頁，共27頁。 法國科學家阿爾貝法國科學家阿爾貝費爾和德國科學家彼得費爾和德國科學家彼得格林格林貝格爾因分別獨立發(fā)現(xiàn)巨磁阻效應共獲貝格爾因分別獨立發(fā)現(xiàn)巨磁阻效應共獲2007年諾貝爾年諾貝爾物理學獎。物理學獎。 諾貝爾評委會主席佩爾諾貝爾評委會主席佩爾卡爾松用兩張圖片的對卡爾松用兩張圖片的對比比(dub)說明了巨磁阻的重大意義：一臺說明了巨磁阻的重大意義：一臺1954年體積年體積占滿整間屋子的電腦，和一個如今非常普

12、通、手掌般占滿整間屋子的電腦，和一個如今非常普通、手掌般大小的硬盤。正是巨磁阻的發(fā)現(xiàn)，單位面積介質存儲大小的硬盤。正是巨磁阻的發(fā)現(xiàn)，單位面積介質存儲的信息量才得以大幅提升。的信息量才得以大幅提升。 一位科研人員也說：一位科研人員也說：“看看你的計算機硬盤存儲看看你的計算機硬盤存儲能力有多大，就知道他們的貢獻有多大了。能力有多大，就知道他們的貢獻有多大了?！?我們我們司空見慣的筆記本電腦、司空見慣的筆記本電腦、MP3、U盤等消費品，都閃盤等消費品，都閃爍著耀眼的科學光芒。諾貝爾獎并不總是代表著深奧爍著耀眼的科學光芒。諾貝爾獎并不總是代表著深奧的理論和艱澀的知識，有時就在我們身邊，在我們不的理論和艱澀的知識，有時就在我們身邊，在我們不曾留意的日常生活中。曾留意的日常生活中。第23頁/共27頁第二十四頁，共27頁。25 例例1 有兩個半徑分別為有兩個半徑分別為 和和 的的“無無限長限長”同軸圓筒形導體，在它們之間充以相同軸圓筒形導體，在它們之間充以相對磁導率為對磁導率為 的磁介質的磁介質.當兩圓筒當兩圓筒通有相反方向的電流通有相反方向的電流 時，時，試試 求求（1）磁介質中任意點磁介質中任意點 P 的磁感應強度的大小的磁感應強度的大小; （2）圓柱體外面一點圓柱體外面一點Q 的磁感強度的磁感強度.rrRIIrrdIR第24頁/共27頁