《磁现象及磁应用》课件

磁现象及磁应用磁现象是自然界中常见的现象磁铁具有吸引铁、钴、镍等金属的性质，并能产生磁场什么是磁现象磁力磁场12磁铁可以吸引某些金属，例如磁铁周围存在无形的磁场，可铁、钴和镍以影响其他磁性物体磁极磁化34磁铁有两个磁极，分别称为北某些物质在磁场的作用下会变极和南极，同极相斥，异极相成磁铁，称为磁化吸磁现象的形式磁力吸引磁场方向磁场线磁力悬浮磁铁可以吸引铁、钴、镍等铁磁铁周围存在磁场，磁场具有磁场可以用磁场线来描述，磁磁力可以用来悬浮物体，例如磁性材料，这是最常见的磁现方向性，指南针可以指示磁场场线的方向代表磁场的方向，磁悬浮列车象的方向磁场线越密集，磁场强度越强磁场的基本性质磁场的方向磁场强度磁场的叠加性磁场的穿透性磁场的方向由磁力线的方向决磁场强度描述了磁场对磁体的多个磁场叠加，最终的磁场强磁场可以穿透大多数物质，但定，磁力线从磁体的N极出作用力大小，可以用磁感应强度为各个磁场强度的矢量和不同物质对磁场的阻挡能力不发，指向S极，磁力线是封闭度（B）来表示磁感应强度这是磁场的重要性质之一，可同，称为磁导率真空的磁导的曲线磁场是向量场，因此越大，磁场越强，对磁体的吸以解释很多磁现象率最小，铁磁性物质的磁导率方向也是磁场的重要性质引力也越大最大磁感应强度磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量磁感应强度的单位是特斯拉（T），也常用高斯（G）表示，1特斯拉=10000高斯磁感应强度的大小与磁场的强度成正比，方向与磁场的方向一致磁感应强度是磁场的重要物理量，在磁学研究和应用中起着重要作用磁通量磁通量是指通过某一面积的磁力线的总量磁通量的大小与磁场强度和穿过的面积大小有关定义通过某一面积的磁力线的总量单位韦伯Wb计算公式Φ=B·S磁通量密度磁通量密度，又称磁感应强度，是描述磁场强弱程度的物理量磁通量密度是磁场对放入其中的磁性物质产生的力的量度，磁通量密度越大，磁场越强，对磁性物质产生的力也越大磁场的衍生现象磁力磁场线电磁感应磁场会对带电粒子产生作用力，这个力被称磁场线是用来描述磁场方向和强度的辅助工磁场发生变化会导致导体中产生感应电流为磁力具电磁感应效应变化的磁场1磁场强度或方向发生变化时，会产生电场感生电动势2电场会驱动导体中的自由电荷，形成感生电动势，从而产生电流楞次定律3感生电流的方向与引起感生电流的磁场变化方向相反楞次定律感应电流方向能量守恒应用感应电流的方向总是使感应电流产生的楞次定律体现了能量守恒原理，感应电楞次定律在电磁感应、发电机、电动机磁场阻止引起感应电流的磁通量的变流产生的磁场会消耗能量，阻止磁通量等领域有着广泛的应用化的变化电池和发电机的工作原理化学能1电池将化学能转换为电能机械能2发电机将机械能转换为电能电能3电池通过化学反应产生电能，发电机通过旋转磁场产生电能它们都是能量转换装置，在现代社会中发挥着至关重要的作用电机的工作原理电磁感应电机是将电能转换为机械能的装置，其工作原理基于电磁感应现象磁场作用当电流通过线圈时，会产生磁场，磁场与磁铁的磁场相互作用，产生旋转力转子旋转旋转力推动电机转子旋转，从而带动机械设备工作能量转化电机将电能转换为机械能，并通过传动系统传递给负载，实现机械运动磁悬浮原理磁场力应用研究磁悬浮利用磁场力来抵消重力，使物体悬浮磁悬浮技术广泛应用于高速列车、磁悬浮轴磁悬浮技术研究领域包括磁场控制、稳定性在空中承等领域分析等磁共振成像技术磁共振成像MRI是一种利用磁场和无线电波生成人体内部结构图像的技术它可以用来诊断各种疾病，例如脑肿瘤、脊髓损伤、心脏病和关节炎等MRI技术利用人体内氢原子核的磁性，在强磁场中使氢原子核排列整齐，然后用无线电波激发它们，再接收它们发出的信号，最终重建成图像MRI是一种无创伤的检查方法，不会对人体造成辐射损伤它能够提供非常清晰的图像，可以显示其他成像方法难以显示的组织结构磁体在医疗中的应用磁共振成像磁性纳米粒子磁疗磁共振成像MRI利用磁场和无线电波磁性纳米粒子在药物递送、肿瘤治疗和磁疗利用磁场来缓解疼痛和炎症磁性来创建身体内部的详细图像它广泛应生物成像方面具有巨大的潜力它们可疗法通常用于治疗肌肉和关节疼痛，以用于诊断多种疾病，如脑肿瘤、心脏病以靶向特定细胞和组织，并提供精确的及其他慢性疾病和关节炎治疗磁体在工业中的应用磁力分离磁性材料加工磁性元件制造磁性悬浮技术利用磁力分离技术，从矿石中工业生产中使用磁性材料，例利用磁性材料制造各种磁性元磁悬浮技术应用于工业，例如分离出铁磁性矿物，提高矿石如磁性粉末冶金，制造磁性材件，例如电机、发电机、电磁无摩擦轴承，可提高生产效率的纯度和价值料用于磁性元件的制造阀和传感器等和精度磁记录与存储信息存储磁带存储磁记录利用磁性材料记录和保存早期磁带存储利用磁带上的磁性信息材料存储数据硬盘驱动器磁记录技术现代硬盘驱动器使用磁性盘片存磁记录技术广泛应用于计算机、储大量数据手机等电子设备磁控开关工作原理应用场景磁控开关利用磁场控制电路的通断开关磁控开关广泛应用于各种电器设备中，例内部包含一个磁性材料制成的衔铁，当线如家用电器、工业设备、汽车电器等圈通电时，产生磁场，吸引衔铁，从而闭它可以控制电机、加热器、照明设备等合电路磁力传感器测量磁场强度广泛应用于工业精准测量磁场磁力传感器用来测量磁场强度，如磁场方磁力传感器在工业领域应用广泛，如汽车、磁力传感器可以精确测量磁场，并根据测量向、磁场变化等机械制造、医疗等结果进行相应的控制磁性材料及其性能磁化强度磁导率磁化强度是指磁性材料在磁场作磁导率是指材料对磁场的“容用下所获得的磁矩大小它反映纳”能力，即磁场在材料中传播了材料对磁场的响应能力的难易程度磁滞回线居里温度磁滞回线描述了磁性材料在磁场居里温度是指磁性材料失去磁性作用下，磁化强度随磁场变化的的温度，超过此温度，材料将不关系，体现了材料的磁性特性再表现出磁性常见磁性材料铁磁材料稀土永磁材料

1.

2.12铁、钴、镍及其合金是常见的铁磁材料，具有较高的磁导率钕铁硼、钐钴等稀土永磁材料具有很高的矫顽力、剩磁和磁和磁化强度，广泛应用于电磁铁、磁芯等能积，应用于电机、传感器、磁悬浮等领域软磁材料其他磁性材料

3.

4.34铁氧体、坡莫合金等软磁材料具有较低的矫顽力，易于磁化除了上述常见的磁性材料外，还有锰铜合金、铁镍合金、金和退磁，应用于变压器、电感器、磁记录等属玻璃等，它们具有不同的磁性特点和应用领域磁性材料的制备与应用磁性材料的制备涉及一系列工艺，从粉末冶金到薄膜沉积，选择合适的工艺取决于材料的最终应用和性能要求制备工艺1粉末冶金，溅射沉积，磁控溅射材料分类2软磁材料，硬磁材料，永磁材料应用领域3电机，传感器，数据存储性能指标4磁导率，矫顽力，磁化强度磁性材料的应用范围广泛，从电机和传感器到数据存储和磁共振成像，磁性材料在现代科技发展中扮演着至关重要的角色磁性薄膜的制备与应用真空溅射法1真空溅射法是制备磁性薄膜的常用方法之一，利用气体放电产生的离子轰击靶材，使靶材原子溅射到基片上形成薄膜磁控溅射法2磁控溅射法是一种改进的溅射方法，通过磁场控制等离子体分布，提高溅射效率，制备出高质量的磁性薄膜应用领域3磁性薄膜在信息存储、传感器、微电子器件等领域应用广泛，例如硬盘驱动器、磁卡、磁传感器永磁铁及其应用永磁铁的特性永磁铁的应用领域永磁铁具有持续磁性的特点，这意味着它们永磁铁广泛应用于各种领域，包括不会像电磁铁那样需要电流来维持磁场它•电机和发电机作为电机和发电机的核心们通常由强磁性材料制成，例如钕铁硼、钐部件，永磁铁可以提高电机效率，降低能钴和铁氧体等耗•永磁铁具有高磁能积、高磁场强度、低退磁磁性传感器利用永磁铁的磁场特性可以特性等优点，使其在各种应用中发挥重要作制作各种传感器，例如霍尔传感器和磁阻用传感器，广泛应用于汽车、工业自动化等领域•医疗设备永磁铁在医疗设备中应用广泛，例如核磁共振成像仪、磁疗仪和磁性手术刀等•日常用品永磁铁也被用于制作磁性门锁、磁性吸附器、磁性玩具等日常用品电磁波与磁场电磁波磁场磁场与电磁波电磁波是由振荡的电场和磁场组成的，以光磁场是由运动的电荷产生的，表现为对其他磁场与电磁波之间存在密切关系，磁场变化速传播磁体的作用力会产生电磁波，电磁波会产生磁场电磁兼容性电磁干扰电磁屏蔽标准与认证电磁兼容性涉及设备之间或设备与环境之间屏蔽措施旨在阻挡或减弱电磁辐射，防止干电磁兼容性标准和认证确保设备符合规范，的电磁干扰和抗干扰能力扰其他设备或系统减少电磁干扰的风险磁隔离与磁屏蔽磁隔离磁屏蔽磁隔离是指在磁场中使用磁性材料或其他手段，将磁场隔离在某磁屏蔽是指使用磁性材料或其他手段，将磁场屏蔽在某个区域个区域内，避免其对其他设备或系统造成影响外，避免其对其他设备或系统造成影响磁隔离技术常用于防止电子设备受到磁场干扰，或者在需要使用磁屏蔽技术常用于防止电子设备受到磁场干扰，或者在需要使用磁场的情况下防止磁场泄漏磁场的情况下防止磁场泄漏地球磁场及其在航海中的应用地球磁场指南针12地球磁场是地球周围空间存在的磁场它像一个巨大的磁指南针是航海中重要的工具，利用地球磁场指向南北，帮助铁，从南极指向北极，保护地球免受太阳风的影响船只在航行中确定方向磁偏角磁倾角34地球磁场的南北极与地理的南北极并不完全一致，存在一定地球磁场的磁力线倾斜于地平面，倾斜角度称为磁倾角，不偏差，称为磁偏角，航海中需考虑磁偏角的影响同地区磁倾角不同宇宙中的磁场宇宙中充满了磁场，这些磁场是由各种天体产生的，例如恒星、行星、星系等恒星内部的核聚变反应会产生强大的磁场，这些磁场会影响恒星周围的物质，甚至会影响整个星系的演化行星的磁场通常是由其内部的铁核运动产生的地球的磁场保护我们免受太阳风的侵袭，太阳风是来自太阳的高能粒子流宇宙中的磁场还有助于宇宙射线的传播，宇宙射线是来自宇宙空间的高能粒子自然界中的磁现象地球是一个巨大的磁体，具有南北极，形成地磁场地磁场对地球生命具有重要意义，可以阻挡太阳风中的有害粒子，保护地球上的生物一些动物，如鸽子、蜜蜂等，具有感知磁场的能力，可以利用地磁场导航，进行长距离的迁徙磁现象在科技中的应用前景量子计算磁悬浮交通空间探索能源生产磁场控制量子态，推动量子计利用磁场实现高速、低摩擦的磁场应用于探测宇宙磁场，研磁场控制等离子体，促进核聚算发展，构建超级计算机交通系统，减少能源消耗和噪究星际物质和黑洞等天体变反应，实现清洁高效的能源音污染生产。