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  干鍋小*鴨 2010-06-30 00:00:00

  磁極

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  丶若丶水丶三千 2010-06-30 00:00:00

  是磁極 磁體——把物體能夠吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)叫做磁性，具有磁性的物體叫磁體。 磁體是一種很神奇的物質(zhì)。它有以至于無(wú)形的力，既能把一些東西吸過(guò)來(lái)，又能把一些東西排開(kāi)。在我們周?chē)?，有很多磁體。 [編輯本段]磁體磁力的產(chǎn)生 1）磁疇說(shuō)，磁疇(Magnetic Domain)理論是用量子理論從微觀上說(shuō)明鐵磁質(zhì)的磁化機(jī)理。所謂磁疇，是指磁性材料內(nèi)部的一個(gè)個(gè)小區(qū)域，每個(gè)區(qū)域內(nèi)部包含大量原子，這些原子的磁矩都象一個(gè)個(gè)小磁鐵那樣整齊排列，但相鄰的不同區(qū)域之間原子磁矩排列的方向不同，如圖所示。各個(gè)磁疇之間的交界面稱(chēng)為磁疇壁。宏觀物體一般總是具有很多磁疇，這樣，磁疇的磁矩方向各不相同，結(jié)果相互抵消，矢量和為零，整個(gè)物體的磁矩為零，它也就不能吸引其它磁性材料。也就是說(shuō)磁性材料在正常情況下并不對(duì)外顯示磁性。只有當(dāng)磁性材料被磁化以后，它才能對(duì)外顯示出磁性。在中學(xué)物理教科書(shū)中，目前課程改革試驗(yàn)區(qū)（山東、江蘇、海南、寧夏、廣東等）使用的人教版《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū).物理》采用了磁疇理論，而現(xiàn)在大部分地區(qū)使用的人教版教材《全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書(shū).物理》中在解釋磁化原理是用的是安培的分子電流假說(shuō)。 在鐵磁質(zhì)中相鄰電子之間存在著一種很強(qiáng)的“交換耦合”作用，在無(wú)外磁場(chǎng)的情況下，它們的自旋磁矩能在一個(gè)個(gè)微小區(qū)域內(nèi)“自發(fā)地”整齊排列起來(lái)而形成自發(fā)磁化小區(qū)域，稱(chēng)為磁疇。在未經(jīng)磁化的鐵磁質(zhì)中，雖然每一磁疇內(nèi)部都有確定的自發(fā)磁化方向，有很大的磁性，但大量磁疇的磁化方向各不相同因而整個(gè)鐵磁質(zhì)不顯磁性。如圖所示。 當(dāng)鐵磁質(zhì)處于外磁場(chǎng)中時(shí)，那些自發(fā)磁化方向和外磁場(chǎng)方向成小角度的磁疇其體積隨著外加磁場(chǎng)的增大而擴(kuò)大并使磁疇的磁化方向進(jìn)一步轉(zhuǎn)向外磁場(chǎng)方向。另一些自發(fā)磁化方向和外磁場(chǎng)方向成大角度的磁疇其體積則逐漸縮小，這時(shí)鐵磁質(zhì)對(duì)外呈現(xiàn)宏觀磁性。當(dāng)外磁場(chǎng)增大時(shí)，上述效應(yīng)相應(yīng)增大，直到所有磁疇都沿外磁場(chǎng)排列達(dá)到飽和。由于在每個(gè)磁疇中個(gè)單元磁矩已排列整齊，因此具有很強(qiáng) 性質(zhì)：在居里溫度以下，鐵磁或亞鐵磁材料內(nèi)部存在很多各自具有自發(fā)磁矩，且磁矩成對(duì)的小區(qū)域。他們排列的方向紊亂，如不加磁場(chǎng)進(jìn)行磁化，從整體上看，磁矩為零。這些小區(qū)域即稱(chēng)為磁疇。磁疇之間的界面稱(chēng)為磁疇壁(magnetic domain wall)。當(dāng)有外磁場(chǎng)作用時(shí)，磁疇內(nèi)一些磁矩轉(zhuǎn)向外磁場(chǎng)方向，使得與外磁場(chǎng)方向接近一致的總磁矩得到增加，這類(lèi)磁疇得到成長(zhǎng)，而其他磁疇變小，結(jié)果是磁化強(qiáng)度。隨著外磁場(chǎng)強(qiáng)度的進(jìn)一步，磁化強(qiáng)度增大，但即使磁疇內(nèi)的磁矩取向一致，成了單一磁疇區(qū)，其磁化方向與外磁場(chǎng)方向也不完全一致。只有當(dāng)外磁場(chǎng)強(qiáng)度增加到一定程度時(shí)，所有磁疇中磁矩的磁化方向才能全部與外磁場(chǎng)方向取向完全一致。此時(shí)，鐵磁體就達(dá)到磁飽和狀態(tài)，即成飽和磁化。一旦達(dá)到飽和磁化后，即使磁場(chǎng)減小到零，磁矩也不會(huì)回到零，殘留下一些磁化效應(yīng)。這種殘留磁化值稱(chēng)為殘余磁感應(yīng)強(qiáng)度(以符號(hào)Br表示)。飽和磁化值稱(chēng)為飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(Bs)。若加上反向磁場(chǎng)，使剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度回到零，則此時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度稱(chēng)為矯頑磁場(chǎng)強(qiáng)度或矯頑力(Hc)。 2）安培分子電流假說(shuō)，安培認(rèn)為構(gòu)成磁體的分子內(nèi)部存在一種環(huán)形電流——分子電流。由于分子電流的存在，每個(gè)磁分子成為小磁體，兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極。通常情況下磁體分子的分子電流取向是雜亂無(wú)章的，它們產(chǎn)生的磁場(chǎng)互相抵消，對(duì)外不顯磁性。當(dāng)外界磁場(chǎng)作用后，分子電流的取向大致相同，分子間相鄰的電流作用抵消，而表面部分未抵消，它們的效果顯示出宏觀磁性。 安培的分子電流假說(shuō)在當(dāng)時(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識(shí)甚少的情況下無(wú)法證實(shí)，它帶有相當(dāng)大的臆測(cè)成分；在今天已經(jīng)了解到物質(zhì)由分子組成，而分子由原子組成，原子中有繞核運(yùn)動(dòng)的電子，安培的分子電流假說(shuō)有了實(shí)在的內(nèi)容，已成為認(rèn)識(shí)物質(zhì)磁性的重要依據(jù)。 [編輯本段]磁體的應(yīng)用 比如 可以做理發(fā)用的電吹風(fēng)。我們能夠聽(tīng)到磁帶或唱片上的音樂(lè)，也是磁體的功勞。 地球本身也是一個(gè)大的磁體，并有它自己的磁力。 發(fā)電機(jī)跟電動(dòng)機(jī)的機(jī)心 電磁門(mén) 收音機(jī)揚(yáng)聲器 磁化水 磁懸浮列車(chē) 電路控制 電腦儲(chǔ)存信息 VCM 硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)（HDD） 光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器（ODD） 風(fēng)力發(fā)電 節(jié)能環(huán)保家電 工業(yè)節(jié)能電機(jī) 混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)業(yè) 喇叭音響 [編輯本段]磁性礦物 磁性礦物： Z初發(fā)現(xiàn)的磁體是被稱(chēng)為“天然磁石”的礦物， 其中含有鐵，能吸引其他物體，很像磁鐵。 物質(zhì)磁性的分類(lèi) 1、 抗磁性 當(dāng)磁化強(qiáng)度M為負(fù)時(shí)，固體表現(xiàn)為抗磁性。Bi、Cu、Ag、Au等金屬具有這種性質(zhì)。在外磁場(chǎng)中，這類(lèi)磁化了的介質(zhì)內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度小于真空中的磁感應(yīng)強(qiáng)度M?？勾判晕镔|(zhì)的原子（離子）的磁矩應(yīng)為零，即不存在磁矩。當(dāng)抗磁性物質(zhì)放入外磁場(chǎng)中，外磁場(chǎng)使電子軌道改變，感生一個(gè)與外磁場(chǎng)方向相反的磁矩，表現(xiàn)為抗磁性。所以抗磁性來(lái)源于原子中電子軌道狀態(tài)的變化?？勾判晕镔|(zhì)的抗磁性一般很微弱，磁化率H一般約為-10-5，為負(fù)值。 2、 順磁性 順磁性物質(zhì)的主要特征是，不論外加磁場(chǎng)是否存在，原子內(nèi)部存在磁矩。但在無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)，由于順磁物質(zhì)的原子做無(wú)規(guī)則的熱振動(dòng)，宏觀看來(lái)，沒(méi)有磁性；在外加磁場(chǎng)作用下，每個(gè)原子磁矩比較規(guī)則地取向，物質(zhì)顯示極弱的磁性。磁化強(qiáng)度與外磁場(chǎng)方向一致， 為正，而且嚴(yán)格地與外磁場(chǎng)H成正比。 順磁性物質(zhì)的磁性除了與H有關(guān)外，還依賴于溫度。其磁化率H與溫度T成反比。 式中，C稱(chēng)為居里常數(shù)，取決于順磁物質(zhì)的磁化強(qiáng)度和磁矩大小。 順磁性物質(zhì)的磁化率一般也很小，室溫下H約為10-5。一般含有奇數(shù)個(gè)電子的原子或分子，電子未填滿殼層的原子或離子，如過(guò)渡元素、稀土元素、鋼系元素，還有鋁鉑等金屬，都屬于順磁物質(zhì)。 3、 鐵磁性 對(duì)諸如Fe、Co、Ni等物質(zhì)，在室溫下磁化率可達(dá)10-3數(shù)量級(jí)，稱(chēng)這類(lèi)物質(zhì)的磁性為鐵磁性。 鐵磁性物質(zhì)即使在較弱的磁場(chǎng)內(nèi)，也可得到極高的磁化強(qiáng)度，而且當(dāng)外磁場(chǎng)移去后，仍可保留極強(qiáng)的磁性。其磁化率為正值，但當(dāng)外場(chǎng)增大時(shí)，由于磁化強(qiáng)度迅速達(dá)到飽和，其H變小。 鐵磁性物質(zhì)具有很強(qiáng)的磁性，主要起因于它們具有很強(qiáng)的內(nèi)部交換場(chǎng)。鐵磁物質(zhì)的交換能為正值，而且較大，使得相鄰原子的磁矩平行取向（相應(yīng)于穩(wěn)定狀態(tài)），在物質(zhì)內(nèi)部形成許多小區(qū)域——磁疇。每個(gè)磁疇大約有1015個(gè)原子。這些原子的磁矩沿同一方向排列，假設(shè)晶體內(nèi)部存在很強(qiáng)的稱(chēng)為“分子場(chǎng)”的內(nèi)場(chǎng)，“分子場(chǎng)”足以使每個(gè)磁疇自動(dòng)磁化達(dá)飽和狀態(tài)。這種自生的磁化強(qiáng)度叫自發(fā)磁化強(qiáng)度。由于它的存在，鐵磁物質(zhì)能在弱磁場(chǎng)下強(qiáng)列地磁化。因此自發(fā)磁化是鐵磁物質(zhì)的基本特征，也是鐵磁物質(zhì)和順磁物質(zhì)的區(qū)別所在。 鐵磁體的鐵磁性只在某一溫度以下才表現(xiàn)出來(lái)，超過(guò)這一溫度，由于物質(zhì)內(nèi)部熱騷動(dòng)破壞電子自旋磁矩的平行取向，因而自發(fā)磁化強(qiáng)度變?yōu)?，鐵磁性消失。這一溫度稱(chēng)為居里點(diǎn) 。在居里點(diǎn)以上，材料表現(xiàn)為強(qiáng)順磁性，其磁化率與溫度的關(guān)系服從居里——外斯定律， 式中C為居里常數(shù)。 4、 反鐵磁性 反鐵磁性是指由于電子自旋反向平行排列。在同一子晶格中有自發(fā)磁化強(qiáng)度，電子磁矩是同向排列的；在不同子晶格中，電子磁矩反向排列。兩個(gè)子晶格中自發(fā)磁化強(qiáng)度大小相同，方向相反，整個(gè)晶體 。反鐵磁性物質(zhì)大都是非金屬化合物，如MnO。 不論在什么溫度下，都不能觀察到反鐵磁性物質(zhì)的任何自發(fā)磁化現(xiàn)象，因此其宏觀特性是順磁性的，M與H處于同一方向，磁化率 為正值。溫度很高時(shí)， 極??；溫度降低， 逐漸增大。在一定溫度 時(shí)， 達(dá)Z大值 。稱(chēng) 為反鐵磁性物質(zhì)的居里點(diǎn)或尼爾點(diǎn)。對(duì)尼爾點(diǎn)存在 的解釋是：在極低溫度下，由于相鄰原子的自旋完全反向，其磁矩幾乎完全抵消，故磁化率 幾乎接近于0。當(dāng)溫度上升時(shí)，使自旋反向的作用減弱， 增加。當(dāng)溫度升至尼爾點(diǎn)以上時(shí)，熱騷動(dòng)的影響較大，此時(shí)反鐵磁體與順磁體有相同的磁化行為。

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