2022-2023学年高二物理竞赛课件：铁磁质的应用

铁磁质的应用 铁磁质的应用 1、软磁材料 特点：①矫顽力 小，（ ） 磁滞特性不明显，磁滞损耗低， 磁滞回线成细长条。 ② 大，易磁化，也易退磁 用途：适用于交变磁场中 电子设备中的各种电感元件、变压器、镇流器，电动机和发电机中的铁芯等。继电器、电磁铁的铁芯也用软磁材料。 纯铁，硅钢坡莫合金(Fe，Ni)，铁氧体等。 顺磁性 来自分子的固有磁矩。 抗磁性 起因于电子的轨道运动在外磁场作用的变化。 铁磁性 起因于电子自旋磁矩的自发有序排列。 三种磁介质起因的比较 畴壁的外移及磁畴磁矩的取向是不可逆的， 当外磁场减弱或消失时磁畴不按原来变化规律逆着退回原状。这解释了磁滞的原因。 既然磁畴起因于电子自旋磁矩的自发有序排列，而热运动是有序排列的破坏者，因而当温度高于某一临界时，磁畴就不复存在，铁磁质就变为普通顺磁质。这一临界温度叫居里点。 把一块有剩磁的铁磁质加热至居里点以上再冷却，其剩磁会完全消失。 例如，铁的居里点是1043K。 显示磁畴结构的铁粉图形 纯铁 硅铁 钴 三种铁磁性物质的磁畴 Si-Fe单晶 (001)面的 磁畴结构 箭头表示 磁化方向 硬磁材料——作永久磁铁 钨钢，碳钢，铝镍钴合金 矩磁材料——作存储元件 Br=BS ，Hc不大，磁滞回线是矩形。 用于记忆元件，当+脉冲产生H>HC使磁芯呈+B态，则–脉冲产生H< – HC使磁芯呈– B态，可做为二进制的两个态。 矫顽力(Hc)大（>102A/m)，剩磁Br大 磁滞回线的面积大，损耗大。 用于磁电式电表中的永磁铁。 耳机中的永久磁铁，永磁扬声器。 锰镁铁氧体，锂锰铁氧体 例1、 图示为三种不同的磁介质的B~H关系曲线，其中虚线表示的是B=oH的关系。a、b、c各代表哪一类磁介质的B~H关系曲线： a代表 的B~H关系曲线。 铁磁质 b代表 的B~H关系曲线。 c代表 的B~H关系曲线。 顺磁质 抗磁质 抗磁质和顺磁质的B和H间是线性关系,相对磁导率r 与1相差不大。在一般性(精度要求不高)的问题中，可以把抗磁质和顺磁质的相对磁导率r 看作是1。 B H a b c 对铁磁质， B和H间是非线性的, 相对磁导率r>>1 。 例2、一矩磁材料具有矩形磁滞回线，如图（1）所示，外加磁场一超过矫顽力，磁化方向就立即翻转。矩磁材料可以用于制作电子计算机中存储元件的环形磁芯。图（2）为这样的磁芯，其外直径为0.8mm，内直径为0.5mm，高为0.3mm，若磁芯原来已被磁化，方向如图。现需使磁芯中自内到外的磁化方向全部翻转，长直导线中脉冲电流im的峰值至少需多大？设磁芯矩磁材料的矫顽力为 （1） （2） 解：假定磁芯中的磁感应线为与磁芯共轴的同心圆，则由安培环路定理 则载流直导线在磁芯中产生的磁场强度为 方向与磁芯中的原磁化方向相反。 导线中脉冲电流的最小峰值为 代入数据 （2） 例3、在铁磁质磁化特性的测量实验中，设所用的环形螺线管上共有1000匝线圈，平均半径为15.0cm，当线圈中通有2.0A电流时，测得环内磁感应强度B = 1.0 T ，求： （1）螺绕环铁心内的磁场强度H； （3）已磁化的环形铁心的面磁化电流密度。 （2）该铁磁质的磁导率 和相对磁导率 ； 解： （1）由安培环路定理 （2） （3） $