第二章五、磁性材料
电工材料第五版练习册答案
电工材料第五版练习册答案电工材料是电气工程领域的基础学科之一，它涉及到材料的电性能及其在电气设备中的应用。
以下是《电工材料第五版》练习册的一些模拟答案，供学习者参考。
第一章：导电材料1. 简述导电材料的基本特性。
- 导电材料具有高的电导率，能够快速传递电流。
它们通常具有良好的热稳定性和化学稳定性，以适应不同的工作环境。
2. 列举几种常见的导电材料。
- 常见的导电材料包括铜、铝、银、金等。
3. 导电材料在电力系统中的主要应用是什么？- 导电材料在电力系统中主要用于制造导线、电缆、电机和变压器的导电部件等。
第二章：绝缘材料1. 绝缘材料的主要作用是什么？- 绝缘材料的主要作用是防止电流泄漏，保护电路安全运行。
2. 绝缘材料的分类有哪些？- 绝缘材料主要分为固体绝缘材料、液体绝缘材料和气体绝缘材料。
3. 简述固体绝缘材料的主要特性。
- 固体绝缘材料具有高的电阻率、良好的机械强度和化学稳定性。
第三章：磁性材料1. 磁性材料在电气设备中的作用是什么？- 磁性材料在电气设备中主要用于制造电机、发电机、变压器等设备的磁路部分。
2. 简述软磁材料和硬磁材料的区别。
- 软磁材料具有较低的磁滞损耗和较高的磁导率，易于磁化和退磁；硬磁材料则具有较高的剩余磁感应强度和较高的矫顽力，不易退磁。
第四章：半导体材料1. 半导体材料的导电特性是什么？- 半导体材料的导电性介于导体和绝缘体之间，可以通过掺杂、温度变化等方法调节其导电性。
2. 列举几种常见的半导体材料。
- 常见的半导体材料包括硅、锗、砷化镓等。
第五章：超导材料1. 超导材料的定义是什么？- 超导材料是指在一定温度以下，电阻率突然降为零的材料。
2. 超导现象的发现者是谁？- 超导现象是由荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯在1911年发现的。
结束语：电工材料的学习不仅需要理论知识的积累，更需要通过实践来加深理解。
希望这些练习答案能够帮助大家更好地掌握电工材料的相关知识，为未来的电气工程实践打下坚实的基础。
《材料科学与工程基础》课程教学大纲
《材料科学与工程基础》教学大纲课程名称：材料科学与工程基础课程英文名称：Introduction to the Science andEngineering of Materials课程编码：0802ZY017 课程类别/性质：学科基础/选修学分：2学分总学时/理论/实验（上机）：32/32/0开课单位：化工学院适用专业：高分子材料与工程专业先修课程：无机及分析化学，有机化学一、课程简介《材料科学与工程基础》是高分子材料与工程专业学科基础课程。
是一门研究材料的结构、性能、加工和使用状况四者间关系的交叉学科。
材料科学、材料工业和高新技术的发展要求高分子材料与工程专业的学生必须具备“大材料”基础和“中材料”专业的宽厚知识结构。
开设材料科学与工程基础这门课程，主要是为了使学生建立“大材料”基础。
通过学习材料科学与工程基础，学生将接触到金属材料、无机非金属材料、高分子材料以及复合材料等各种材料，学生能清楚地认识到高分子材料在整个材料家族中所具有的结构特点、性能优势、加工特殊性以及合适的应用领域，为学生以后进一步学习高分子材料和从事材料科学与工程方面的工作打下基础。
《Introduction to the Science and Engineering of Materials》is a basic course of polymer materials and engineering. It is an interdisciplinary subject that studies the relationship between the structure, properties, processing and use of materials. The development of material science, material industry and high technology requires that students majoring in polymer materials and engineering must have the foundation of "big materials" and the generous knowledge structure of "medium materials". The course of fundamentals of materials science and engineering is mainly to enable students to establish the foundation of "big materials". By studying the fundamentals of materials science and engineering, students will be exposed to various materials such as metal materials, inorganic non-metallic materials, polymer materials and composites. Students can clearly understand the structural characteristics, performance advantages, processing particularity and appropriate application fields of polymer materials in the whole material family, Lay a foundation for students to further study polymer materials and engage in material science and Engineering in the future.二、课程教学目标通过本课程的学习使学生掌握材料物质结构、性质、加工和使用性能间的相互联系，培养学生具备“大材料”基础和“中材料”专业的宽厚知识结构，使学生建立“大材料”观。
钕铁硼磁材知识
钕铁硼磁材知识内容:第一章磁物理基础第二章磁性材料的发展概况第三章钕铁硼的主要特点及应用第四章钕铁硼的主要成份组成第五章钕铁硼生产工艺及设备第六章性能参数测量原理及设备第七章机械加工工艺及设备第八章表面处理工艺及设备第九章充磁包装第一章磁物理基础1 物质的磁现象磁性材料:magnetic material钕铁硼磁铁:nd-fe-b magnet铁氧体磁铁:ferrite magnet牛磁棒:magnetic bar for cattle?磁力架:magnetic separator物质的磁性是一个历史悠久的研究领域,约在三千年前就已受到人们的注意。
中国是最早应用磁性的国家，公元前四世纪，我国制成了世界上最早的指南针，成为中国的四大发明之一。
磁学史上第一部关于磁性的专著是英国(WGilbert)吉耳伯特的《论磁石》（1600年），这本书介绍了那时书籍有关的磁性知识。
然而，磁性作为一门科学却到19世纪前半期才开始发展。
1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应，拉开了磁电之间联系的序幕；1820年末，法国物理学安培证明通电圆形线圈和普通的磁铁一样具有吸引和排斥的现象。
1831年，英国科学家法拉第发现了电磁感应现象，并提出电磁感应定律，从而揭示电和磁之间的内在联系；后来，苏格兰科学家麦克斯韦，将电磁的联系建立起严密的电磁场理论。
他发展了法拉第的思想，用数学的形式总结出电场和磁场的联系，即麦克斯韦方程。
2 磁性的起源物质的磁性起源于原子磁矩。
原子物理学告诉我们，组成物质的最小单元是原子，原子又由电子和原子核组成。
电子的排布遵循三大原则：1 洪特规则，2泡利不相容规则，3 能量最低原理。
原子中的电子绕着原子核进行高速运转，电子运转时同时有两种运动形式，即电子绕原子核的轨道运动和电子绕本身轴的旋转。
前者叫电子轨道运动，后者叫电子自旋。
处于旋转运动状态的电子相当于电流闭合回路，必然伴随有磁矩的发生，电子轨道和电子自旋产生的总磁矩称为原子磁矩。
新型磁性材料在磁存储中的应用
新型磁性材料在磁存储中的应用第一章：新型磁性材料的概述随着人类对科技的不断追求和发展，新型磁性材料也迅速崛起。
新型磁性材料作为一种新型材料，在目前的技术领域中已经具有广泛的应用前景。
这种材料可以使得磁存储具有更高的密度、更快的速度和更可靠的稳定性。
新型磁性材料主要有两种：垂直磁各项异性（Perpendicular Magnetic Anisotropy，PMA）和二维材料。
PMA材料是由传统的磁性材料添加特殊组分制成的，具有良好的磁性质和高的磁各项异性，而二维材料具有与传统磁性材料不同的结构和性质。
第二章：新型磁性材料在磁存储中的应用新型磁性材料在磁存储中的应用主要表现在以下几个方面：1. 增加磁存储密度新型磁性材料可以通过增加磁存储密度来实现高容量磁存储。
新型磁性材料的磁各项异性、极化和磁交换耦合等性质是影响磁存储密度的关键因素。
例如，PMA材料具有很高的磁各项异性和磁极化，可以显著提高磁存储密度。
2. 加速数据的读写速度新型磁性材料可以提高磁存储器件的读写速度，从而大大提高计算机的速度和性能。
例如，PMA材料可以通过引入更大的自旋势场、更高的自旋场梯度和更大的失配误差来提高读写速度。
3. 提高磁存储器件性能的稳定性新型磁性材料可以提高磁存储器件的可靠性和稳定性，从而使其更加容易维护和使用。
例如，PMA材料可以通过增加磁交换和自旋轨道耦合等效应来提高磁存储器件的稳定性。
第三章：未来发展方向未来，新型磁性材料的发展方向主要体现在以下几个方面：1. 制备技术的进一步提高未来将进一步发展新型磁性材料的制备和加工技术，以提高新材料的性能和稳定性。
2. 新材料性质的研究未来将继续深入研究新型磁性材料的性质和特性，以便更好地了解其在不同应用领域中的作用。
3. 磁存储技术的推广未来将进一步推广磁存储技术的应用，以满足不断增长的数据需求和存储需求。
本文着重介绍了新型磁性材料在磁存储中的应用。
可以看出，新型磁性材料在磁存储领域中具有非常重要的作用，有望推动计算机技术和科技的飞速发展。
磁性材料与超导材料
同时，零电阻允许有远高于常规导体的载流密度，可用以形成强磁场或超强磁场。
零电阻是超导体最基本的特性，它意味着电流可以在超导体内无损耗地流动，使电力的无损耗传输成为可能；
发现超导电性后，昂内斯即着手用超导体来绕制强磁体，但出乎他的意料，超导体在通上不大的电流后，超导电性就被破坏了，即超导体具有临界电流Ic。
超导材料的发展历程
1911年，科学家发现，金属的电阻和它的温度条件有很大关系：
温度高时，它的电阻就增加，温度低时电阻减少。并总结出一个金属电阻与温度之间的关系的理论公式。
当时，荷兰物理学家昂尼斯为检验金属电阻与温度之间的关系的理论公式的正确性，就用水银作试验。
将水银冷却到-40℃时，亮晶晶的液体水银变成了固体；然后，他把水银拉成细丝，并继续降低温度，同时测量不同温度下固体水银的电阻，当温度降低列4 K时，水银的电阻突然变成了零。
电磁炉
传统 工业
在医学上，利用核磁共振可以诊断人体异常组织，判断疾病，这就是我们比较熟悉的核磁共振成像。 利用磁性纳米材料表面功能基团与可识别病兆的功能分子进行耦联，是实现磁性纳米晶体在疾病鉴别诊断中应用的最可行的手段之一。 生物 医学
电磁炮是把炮弹放在螺线管中，螺线管产生的磁场对炮弹将产生巨大的推动力将炮弹射出的一种新型武器“电磁式武器”。类似的还有电磁导弹等。
科学家预料，球状碳分子Ｃ--60掺杂金属后，有可能在室温下出现超导现象，那时，超导材料就有可能像半导体材料一样，在世界引起一场工业和技术革命。
1
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1995年美国国立洛斯阿拉莫斯实验室的科学家已经把高温超导体制成柔韧的细带状，由于没有电阻，其导电性是铜丝的1200多倍。
1996年，日本电气公司制出长一千米的高温超导线材，电流密度达到6000A/cm2，这种线材已达到了实用化的水平。
高中物理教材目录(人教版)
高中物理教材目录（人教版）高中物理新课标教材·必修1第一章运动的描述1 质点参考系和坐标系2 时间和位移3 运动快慢的描述──速度4 实验：用打点计时器测速度5 速度变化快慢的描述──加速度第二章匀变速直线运动的研究1 实验：探究小车速度随时间变化的规律2 匀变速直线运动的速度与时间的关系3 匀变速直线运动的位移与时间的关系4 自由落体运动5 伽利略对自由落体运动的研究第三章相互作用1 重力基本相互作用2 弹力3 摩擦力3 摩擦力4 力的合成5 力的分解第四章牛顿运动定律1 牛顿第一定律2 实验：探究加速度与力、质量的关系3 牛顿第二定律4 力学单位制5 牛顿第三定律6 用牛顿定律解决问题（一）7 用牛顿定律解决问题（二）高中物理新课标教材·必修2第五章机械能及其守恒定律1 追寻守恒量2 功3 功率4 重力势能5 探究弹性势能的表达式6 探究功与物体速度变化的关系7 动能和动能定理8 机械能守恒定律9 实验：验证机械能守恒定律10 能量守恒定律与能源第六章曲线运动1 曲线运动2 运动的合成与分解3 探究平抛运动的规律4 抛体运动的规律5 圆周运动6 向心加速度7 向心力8 生活中的圆周运动第七章万有引力与航天1 行星的运动2 太阳与行星间的引力3 万有引力定律4 万有引力理论的成就5 宇宙航行6 经典力学的局限性高中物理新课标教材·选修1-1 第一章电流1、电荷库仑定律2、电场3、生活中的静电现象4、电流和电源5、电流的热效应第二章磁场1、指南针与远洋航海2、电流的磁场3、磁场对通电导线的作用4、磁声对运动电荷的作用5、磁性材料第三章电磁感应1、电磁感应现象2、法拉第电磁感应定律3、交变电流4、变压器5、高压输电6、自感现象涡流7、课题研究：电在我家中第四章电磁波及其应用1、电磁波的发现2、电磁光谱3、电磁波的发射和接收4、信息化社会5、课题研究：社会生活中的电磁波高中物理新课标教材·选修1-2第一章分子动理论内能1、分子及其热运动2、物体的内能3、固体和液体4、气体第二章能量的守恒与耗散1、能量守恒定律2、热力学第一定律3、热机的工作原理4、热力学第二定律5、有序、无序和熵6、课题研究：家庭中的热机第三章核能1、放射性的发现2、原子核的结构3、放射性的衰变4、裂变和聚变5、核能的利用第四章能源的开发与利用1、热机的发展和应用2、电力和电信的发展与应用3、新能源的开发4、能源与可持续发展5、课题研究：太阳能综合利用的研究高中物理新课标教材·选修2-1第一章电场直流电路1、电场2、电源3、多用电表4、闭合电路的欧姆定律5、电容器第二章磁场1、磁场磁性材料2、安培力与磁电式仪表3、洛伦兹力和显像管第三章电磁感应1、电磁感应现象2、感应电动势3、电磁感应现象在技术中的应用第四章交变电流电机1、交变电流的产生和描述2、变压器3、三相交变电流第五章电磁波通信技术1、电磁场电磁波2、无线电波的发射、接收和传播3、电视移动电话4、电磁波谱第六章集成电路传感器1、晶体管2、集成电路3、电子计算机4、传感器高中物理新课标教材·选修2-2 第一章物体的平衡1、共点力平衡条件的应用2、平动和传动3、力矩和力偶4、力矩的平衡条件5、刚体平衡的条件6、物体平衡的稳定性第二章材料与结构1、物体的形变2、弹性形变与范性形变3、常见承重结构第三章机械与传动装置1、常见的传动装置2、能自锁的传动装置3、液压传动4、常用机构5、机械第四章热机1、热机原理热机效率2、活塞式内燃机3、蒸汽轮机燃气轮机4、喷气发动机第五章制冷机1、制冷机的原理2、电冰箱3、空调器高中物理新课标教材·选修2-3 第一章光的折射1、光的折射折射率2、全反射光导纤维3、棱镜和透镜4、透镜成像规律5、透镜成像公式第二章常用光学仪器1、眼睛2、显微镜和望远镜3、照相机第三章光的干涉、衍射和偏振1、机械波的稍微和干涉2、光的干涉3、光的衍射4、光的偏振第四章光源与激光1、光源2、常用照明光源3、激光4、激光的应用第五章放射性与原子核1、天然放射现象原子结构2、原子核衰变3、放射性同位素的应用4、射线的探测和防护第六章核能与反应堆技术1、核反应和核能2、核列变和裂变反应堆3、核聚变和受控热核反应高中物理新课标教材·选修3-1第一章静电场1 电荷及其守恒定律2 库仑定律3 电场强度4 电势能和电势5 电势差6 电势差与电场强度的关系7 电容器与电容8 带电粒子在电场中的运动第二章恒定电流1 导体中的电场和电流2 电动势3 欧姆定律4 串联电路和并联电路5 焦耳定律6 电阻定律7 闭合电路欧姆定律8 多用电表9 实验：测定电池的电动势和内阻10 简单的逻辑电路第三章磁场1 磁现象和磁场2 磁感应强度3 几种常见的磁场4 磁场对通电导线的作用力5 磁场对运动电荷的作用力6 带电粒子在匀强磁场中的运动高中物理新课标教材·选修3-2 第四章电磁感应1 划时代的发现2 探究电磁感应的产生条件3 法拉第电磁感应定律4 楞次定律5 感生电动势和动生电动势6 互感和自感7 涡流第五章交变电流1 交变电流2 描述交变电流的物理量3 电感和电容对交变电流的影响4 变压器5 电能的输送第六章传感器1 传感器及其工作原理2 传感器的应用（一）3 传感器的应用（二）4 传感器的应用实例附一些元器件的原理和使用要点高中物理新课标教材·选修3-3 第七章分子动理论1 物体是由大量分子组成的2 分子的热运动3 分子间的作用力4 温度的温标5 内能第八章气体1 气体的等温变化2 气体的等容变化和等压变化3 理想气体的状态方程4 气体热现象的微观意义第九章物态和物态变化1 固体2 液体3 饱和汽和饱和汽压4 物态变化中的能量交换第十章热力学定律1 功和内能2 热和内能3 热力学第一定律能量守恒定律4 热力学第二定律5 热力学第二定律的微观解释6 能源和可持续发展高中物理新课标教材·选修3-4第十一章机械振动1 简谐运动2 简谐运动的描述3 简谐运动的回复力和能量4 单摆5 外力作用下的振动第十二章机械波1 波的形成和传播2 波的图象3 波长、频率和波速4 波的反射和折射5 波的衍射6 波的干涉7 多普勒效应第十三章光1 光的折射2 光的干涉3 实验：用双缝干涉测量光的波长4 光的颜色色散5 光的衍射6 波的干涉7 全反射8 激光第十四章电磁波1 电磁波的发现2 电磁振荡3 电磁波的发射和接收4 电磁波与信息化社会5 电磁波谱第十五章相对论简介1 相对论诞生2 时间和空间的相对性3 狭义相对论的其他结论4 广义相对论简介高中物理新课标教材·选修3-5 第十六章动量守恒定律1 实验：探究碰撞中的不变量2 动量守恒定律（一）3 动量守恒定律（二）4 碰撞5 反冲运动火箭6 用动量概念表示牛顿的第二定律第十七章波粒二象性1 能量量子化：物理学的新纪元2 科学的转折：光的粒子性3 崭新的一页：粒子的波动性4 概率波5 不确定的关系第十八章原子结构1 电子的发现2 原子的核式结构模型3 氢原子光谱4 玻尔的原子模型5 激光第十九章原子核1 原子核的组成2 放射性元素的衰变3 探测射线的方法4 放射性的应用与防护5 核力与结合能6 重核的裂变7 核聚变8 粒子和宇宙整理：张辉（安徽师大附中）。
磁性材料金属磁性材料
二元系：温度、压力、成分的立体图。由于一般情况下，压力常为 恒定，相图简化为温度、成分的直角坐标平面图。
三元系：（压力恒定）是一个立体图，底面呈正三角形（成分三角 形），三条底边上-的含量百分数。垂直于底面的纵轴表示温度。 （加图示）三角形内任何一点代表一定成分的三元合金。
2、相律和杠杆定理
⑴、相律 是指在平衡条件下，合金系统的组元数、相数和自由度数之间的 关系式。可以用下式表示：
3d过渡族元素的磁性来源
Fe、Ni、Co ：
3d电子的交换相互作用，铁磁性 （2.2μB,0.6μB,1.7μB)
Cr、Mn：
3d电子的直接交换相互作用，反铁磁性
Cr、Mn的合金或化合物：
3d电子的超交换相互作用，亚铁磁性或铁磁性
㈡、稀土族元素的结构和磁性 ⑴ 结构 主要指原子序数为57（La）至71（Lu）的15个元素， 加 上性质类似的Y和Sc； 晶体结构大都为密排六方结构。 ⑵ 磁性 Gd从0K到居里温度239K只表现出纯粹的铁磁性，但磁 矩的取向随温度而变。 Gd以前的轻稀土Ce、Nd、Sm具有反铁磁性。 重稀土金属Tb、Dy、Ho、Er、Tm表现为铁磁性或亚 铁 磁性。 Y、Sc、La、Yb、Lu为非磁性稀土元素，但Y、Sc、 Yb 的离子具有磁矩。
如结晶时，p=3，则f=2-3+1=0 （恒温）
（2）、杠杆定理 合金在结晶过程中，各相的成分及其相对 含量将发生变化。对于相图中的两相区， 可以应用所谓杠杆定律求出这两相的成分 及相对含量。 在A-B二元系中，任选一合金p，它的成分 是Xp（组元B的浓度），组元A的浓度为 （1-Xp），在温度T时处于二相平衡，和 两相中组元B的浓度分别为Xa和Xb，而组 元A的浓度为（）和（），设合金的重量 为1，和的相对量分别为C的C。这样P点 处两相中同一组元含量之和必等于合金P 中相应组元的含，可得两个方程式： CαXa+CβXb=Xp Cα(1-Xa)+Cβ(1-Xb)=1-Xp
磁学性能
二、抗磁性
在无外磁场的情况下，对于电子壳层已填满的原子，其轨 道磁矩和自旋磁矩的总和为零。 当有外磁场作用时，电子的轨道运动将发生变化，从而引 起附加磁矩，附加磁矩方向与外磁场方向相反。
H
H总 H0 H'
qF
ΔF
电子的拉莫尔进动
一个作轨道运动的电子放在外磁场B0中，与电子轨
饱和磁化
饱和磁化强度
饱和磁感应强度
磁滞回线
磁化强度或磁感应强度随磁场强度变化一周形成 的闭合曲线。
退磁状态
时，
的状态
技术磁化 从退磁状态直到饱和之的磁化过程。
起始磁导率
时的磁导率。
弱磁场下工作的软磁材料，要
求有较大的起始磁导率，信号变压 器、电感的磁芯。
最大磁导率
强磁场下工作的软磁材料，要 求有较大的最大磁导率。
根据顺磁磁化率与温度的关系，可以把顺磁体大致分为三类。
正常顺磁体
铝、铂、钛、稀土金属,
1/
Fe、Co、Ni的盐类，以及铁
磁金属在居里点以上都属正常 的顺磁体。
T(K)
部分物质能准确地符合居里定
律，它们的原子磁化率与温度
成反比
C
T
C:居里温度常数；
T：热力学温度；
还有相当多的固体顺磁物质，特别 是过渡族金属元素是不符合居里定律 的。它们的原子磁化率和温度的关系 需用居里-外斯定律来表达
B H
μ0为真空磁导率，μ0=4п×10-7 （H/m)
B0 0H
1.磁学基本量：
3）相对磁导率μr：
4）磁化率X：
5) 磁化强度M：
r
0
ur 1
M H
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一、 磁化与退磁
知识精要 磁化和退磁的本质 铁磁性材料结构与其他物质有所不同,它们本身就是由很多已 经磁化的小区域组成的,这些磁化的小区域叫作“磁畴”. 1.磁化前,各个“磁畴”的磁化方向不同,杂乱无章地混在一起,各 个“磁畴”的作用在宏观上互相抵消,物体对外不显磁性. 2.磁化过程中,由于外磁场的作用,“磁畴”的磁化方向有规律地 排列起来,使材料两端出现南(S)北(N)极,材料内部产生的磁场方向 与外加磁场方向相同,因此磁场大大增强. 3.高温时,磁性材料的“磁畴”会被破坏;在受到剧烈震动时,“磁 畴”的排列会被打乱.这些情况下材料会产生退磁现象.
3.(双选)如图所示,把条形磁铁的 N 极靠近铁棒时,发现小磁针的 S 极被铁棒吸引过来,这是由于( )
A.铁棒在磁铁的磁场中被磁化了 B.铁棒两端有感应电荷 C.铁棒内的磁畴取向杂乱无章造成的 D.铁棒内的磁畴取向变得大致相同造成的 解析:把条形磁铁的 N 极靠近铁棒时,铁棒中的磁畴在外磁场的作用 下有规律地排列起来,使铁棒对外表现磁性,左侧为 S 极,右侧为 N 极, 从而把小磁针的 S 极吸引过来. 答案:AD
迁移应用
巨大的电磁铁能够吸引成吨的钢铁
如图所示,在冶金工厂里,常用电磁起重机来搬运十分重的钢答案:电磁起重机不能搬运灼热的铁块,因为高温下铁块不能被 磁化.
二、 磁性材料和磁记录
知识精要 1.根据铁磁性材料被磁化后撤去外磁场时剩磁的强弱,把铁磁 性材料分为硬磁性材料和软磁性材料.根据实际需要可选择不同材 料.永磁体要用硬磁性材料制造,磁卡、磁盘、磁带等保存大量信息 的物件需要用硬磁性材料制造;电磁铁需要用软磁性材料制造. 2.磁记录是利用磁性材料来记录信息的一种技术,如磁卡背面 的黑色磁条,录音机、录像机上用的磁带,电子计算机上用的磁盘,都 含有磁记录用的磁性材料.磁记录是信息存储技术发展的一个里程 碑,也是目前信息记录的重要方式之一. (1)磁记录的基本原理:将需要储存的信息转换成电信号,通入电 磁铁中,电磁铁中产生变化的磁场,使磁性材料按一定规律排列,记录 信息;读取信息时,磁性材料通过电磁铁附近,变化的磁信号再还原为 电信号,进行识别. (2)磁记录是通过外加磁场使磁性材料中的磁性颗粒按一定规 律排列,而达到记录信息的目的,所以用于磁记录的磁性材料必须远 离磁场存放,否则外来磁场会破坏已经储存的信息.
普通录音机是通过一个磁头来录音的.磁头的结构如图.在一个 环形铁芯上绕一组线圈,铁芯有个缝隙,工作时,磁带就贴着缝隙移动. 录音时,磁头线圈跟微音器相连,磁带上涂有一层磁粉,磁粉能被磁化 且有剩磁.微音器的作用是把声音变化转化成电流变化,问普通录音 机的录音原理是怎样的?
答案:声音的变化经微音器转化成电流变化,变化的电流流过线 圈,在铁芯中产生变化的磁场,磁带经过磁头时磁粉被不同程度地磁 化,这样声音的变化就被记录成不同程度的磁信号,这就是录音的原 理.
预习交流 1 各种磁卡为我们的生活提供了极大的方便,在保存时磁卡能不 能与磁铁等磁性物质放在一起,为什么?
答案:不能.磁卡是用磁性物质来记录用户信息的,与磁铁等具有 磁性的物体放在一起时,磁卡上的磁条被磁化,造成原来保存的信息 丢失.
二、磁性材料的发展与磁记录 1.铁氧体是一种新型的磁性材料,其主要成分是氧化铁.铁氧体 又称磁化瓷,其用途十分广泛. 2.地磁场会对含有磁性材料的岩石起作用,这些岩石的极性和 磁化的强度,随形成的年代呈周期性变化.
第二章五、磁性材料
2020/8/14
激趣诱思
如果你把一张钞票的一端悬挂起来,并拿一块大磁铁靠近它,那 么钞票会被磁铁吸引.你知道这是为什么吗?
如果你把磁铁移近木匠用的气泡水准仪,你会发现水准仪中的 气泡会移动.磁铁怎么会引起这种效应呢?你知道气泡的移动方向是 靠近磁铁还是远离磁铁吗?
答案:原来钞票上的油墨含有一种铁盐,因此能被磁铁吸引.磁铁 不只能吸引铁磁性物质,它还能对某些物质产生排斥.你可能不知道, 水准仪中的液体是抗磁性物质.也就是说,当把它放在磁场中时,它会 产生一个反向磁场,液体被磁铁排斥,结果迫使气泡向磁铁靠近.可见, 磁场的方向不同,其对物质的作用产生的效果就不同.
思考探究 物理课代表李明在实验室时,把餐卡放在条形磁铁上,等他中午 去餐厅吃饭时,怎么刷卡也不成功.你知道这是为什么吗? 答案:餐卡是磁卡,磁卡背面黑色部分磁条是用作磁记录,记录卡 内存钱情况,当磁卡靠近磁铁时,磁卡内的磁性材料在磁铁强大的磁 场中破坏了原来的磁记录,所以无法使用.
典题例解 【例 2】
预习导引
一、磁化与退磁 1.一些物体,与磁铁接触后就会显示出磁性,这种现象叫作磁化. 原来有磁性的物体,失去磁性的现象叫作退磁. 2.铁、钴、镍以及它们的合金,还有一些氧化物,磁化后的磁性比 其他物质强得多,这些物体叫作铁磁性物质,也叫强磁性物质. 3.磁性材料按磁化后去磁的难易可分为硬磁性材料和软磁性材 料.有些铁磁性材料磁化后撤去外磁场,仍具有很强的剩磁,这种材料 叫作硬磁性材料.有的铁磁性材料磁化后撤去外磁场,物体没有明显 的剩磁,这样的材料叫作软磁性材料.
知 C 正确;喝水用的搪瓷杯子用的是瓷,并不是磁性材料,D 错误.
答案:BC
怎样区分磁性材料
案例探究 以下物体应该用硬磁性材料还是用软磁性材料制造? A.录音机磁头线圈的铁芯 B.录音、录像磁带上的磁粉 C.电脑用的磁盘 D.电铃上的电磁铁的铁芯 答案:本题考查对硬磁性材料和软磁性材料的认识.硬磁性材料 是磁化后不易退磁的物质,而软磁性材料是磁化后外磁场撤去就退 磁的物质,据此可得出下面的分析: A.录音机磁头线圈的铁芯为软磁性材料; B.录音、录像磁带上的磁粉为硬磁性材料; C.电脑用的磁盘为硬磁性材料,不删除一般不会自动丢失; D.电铃上的电磁铁铁芯为软磁性材料.
2.关于钢的说法中,正确的是( ) A.钢的密度比铁大,所以钢比铁硬,钢是硬磁性材料 B.钢不容易生锈,所以钢是制造电磁铁的好材料 C.钢被磁化后有很强的剩磁,因此钢是制造永磁体的材料 D.钢在线圈中通电时被磁化,断电时失去磁性,因此是制造电磁铁的 理想材料
解析:硬磁性材料和软磁性材料是根据磁化后剩磁的多少来分类的, 而不是根据密度大小或硬度.一般的钢或铁都是硬磁性材料,软铁才 是软磁性材料,对于电磁铁要求通电时具有磁性,断电时没有磁性. 答案:C
4.实验表明:磁体能吸引一枚纪念章,对这种现象解释正确的是
() A.纪念章一定是铁做的,因为磁铁能吸引铁 B.纪念章一定是铝做的,因为磁铁能吸引铝 C.磁体的磁性越强,能吸引的物质种类越多 D.纪念章中含有磁性材料,磁化后能被吸引 解析:纪念章为磁性材料,放在磁体的磁场中能被磁化后获得磁性,因 而能够被磁体吸引.磁性材料有很多种,无法确定是哪一种. 答案:D
迁移应用
(双选)下列物品中必须用到磁性材料的是( )
A.DVD 碟片
B.计算机上的磁盘
C.电话磁卡
D.喝水用的搪瓷杯子
解析:DVD 碟片是特殊的光学储存介质不是磁性材料介质,故 A
错误;计算机上的磁盘是依赖于磁性材料制作的,通过磁性材料进行
读写,B 正确;电话磁卡是一种代替现金支付电话费用的磁性卡片,可
思考探究 到实验室拿来小磁针、酒精灯,把小磁针放酒精灯上烧一会儿, 再观察它静止时是否还指南北?想想为什么?再怎样处理就能使小 磁针重新指南北? 答案:小磁针烧热后失去磁性,在地磁场中不受磁场力,从而不再 指南北;可把小磁针靠近磁铁使它再被磁化后就可以再指南北方向 了.
典题例解 【例 1】 如图所示,把磁铁的 N 极靠近较长铁棒 A 时,发现小磁 针的 S 极被铁棒吸引过来,这是由于( )
A.铁棒两极有感应电荷 B.铁棒对磁场有传导作用 C.铁棒内磁畴有规律地排列起来 D.铁棒内磁畴的磁化方向杂乱无章 思路点拨:小磁针运动说明其受到了磁场的作用. 解析:把条形磁铁的 N 极靠近铁棒,铁棒中的磁畴在外磁场的作 用下,有规律地排列起来,使铁棒对外表现磁性,左侧为 S 极,右侧为 N 极,从而把小磁针的 S 极吸引过来. 答案:C
预习交流 2
如图所示的装置中,有两个薄铁片(舌簧片)ab 和 cd,它们的外端 固定在一块木板上,里端相互交叠但相隔一个很小的距离,舌簧片连 接在一个有小灯泡的电路中,如果让一根条形磁铁在它们上方的水 平面内转动,小灯泡就能一闪一闪地发光,为什么?
答案:当条形磁铁平行地靠近舌簧片时(如题图),舌簧片 ab 和 cd 就被磁化,且 a 端形成 S 极,b 端形成 N 极,c 端形成 S 极,d 端形成 N 极.由于 b 端和 c 端形成的是异名磁极,且相隔距离又很小,所以 b 端 和 c 端就吸在一起.使整个电路接通,小灯泡发光.由于舌簧片是软铁 制成的,磁性很容易消失,当条形磁铁方向与舌簧片方向垂直时,舌簧 片的磁性消失,由于舌簧片弹性的作用,b 端和 c 端分离,电路断开,小 灯泡熄灭,当条形磁铁的方向又转到与舌簧片方向平行时,两个舌簧 片又被磁化,同时 b 端和 c 端又吸到一起,接通电路,小灯泡又发光, 所以当条形磁铁不断地转动,两个舌簧片就能不断被磁化,磁性又不 断消失,电路不断被接通又断开,这样小灯泡就一闪一闪地发光了.
方法规律 磁性材料分为硬磁性材料和软磁性材料,是按磁化后去磁难易 程度划分的,不易去磁的为硬磁性材料,容易去磁的为软磁性材料.
1.如图所示,ab、cd 为铁棒,当开关 S 闭合后,ab、cd 就被磁化,磁化后 的极性为( )
A.a 端为 N 极,d 端为 N 极 B.a 端为 S 极,d 端为 S 极 C.b 端为 S 极,d 端为 S 极 D.b 端为 N 极,d 端为 N 极 解析:通电螺线管外部磁感线分布与条形磁铁相似,内部可视为匀强 磁场.闭合 S 后,由安培定则知,螺线管右端为 N 极,左端为 S 极.而材 料磁化后,其内部磁场方向与外磁场方向相同,即 a 端为 S 极,b 端为 N 极,c 端为 N 极,d 端为 S 极,所以 B 正确. 答案:B