英文名稱
磁效應:magnetic effects
正文
物質的磁性與其力學、聲學、熱學、光學及電學等性能均取決于物質内原子和電子狀态及它們之間的相互作用。因此這些性能相互聯系、相互影響。
磁狀态的變化引起其他各種性能的變化;反之,電、熱、力、光、聲等作用也引起磁性的變化,這些變化統稱為磁效應。
物質的磁效應具有基礎研究的意義,它提供了物質結構、物質内部各種相互作用以及由此引起的各種物理性能相互聯系的豐富信息。例如磁光效應可用來探測磁性物質内磁性電子的躍遷及其能級;磁電效應則反映傳導電子與導緻宏觀磁性的電子之間的相互作用。
磁效應在技術應用中已經或正在獲得重要應用,為各種需要提供了性能優良的新器件、新材料和新手段。如磁-力效應與磁聲效應分别用于制造電聲換能器及延遲線;磁光效應被用于觀察磁化強度的分布,研制磁光器件及磁光存儲器件;順磁鹽或核磁的絕熱退磁為獲得超低溫的有效手段;磁電阻效應則用于檢測磁場而制成新型磁頭及磁泡檢測器。
在工程技術上有特殊應用的恒彈性材料及低膨脹系數材料則基于磁-力效應及磁熱效應,均與磁緻伸縮效應有關。
磁效應的分類
磁效應主要有磁-力效應、磁聲效應、磁光效應、磁熱效應和磁電效應以及它們的逆效應。
磁熱效應:勵磁和退磁狀态下的自旋熵變化引起了體系溫度的變化。(A)和(B)狀态下的熱電效應之差可以通過(C)中的磁熱效應來描述。
(A)d電子磁性材料在順磁态内具有一個比例于自旋熵的額外磁性熱電效應。
(B)在磁有序或自旋極化的狀态下,自旋熵被完全釋放,磁性熱電效應消失。這時體系的熱電效應和非磁性材料沒有區别。
電流的磁效應
1.何謂電流的磁效應?
a.電流的磁效應(動電會産生磁):奧斯特發現:任何通有電流的導線,都可以在其周圍産生磁場的現象,稱為電流的磁效應。
b.非磁性金屬通以電流,卻可産生磁場,其效果與磁鐵建立的磁場相同。
2.通有電流的長直導線周圍産生的磁場。
a.在通電流的長直導線周圍,會有磁場産生,其磁力線的形狀為以導線為圓心一封閉的同心圓,且磁場的方向與電流的方向互相垂直。
b.安培定律:通有電流的長直導線周圍所建立的磁場強弱,和導線上的電流大小成正比,和導線間的距離成反比。
c.磁場(或磁力線)的方向:可由右手螺旋定則來決定。
3.電流方向:右手握住導線,大拇指指向電流的方向。
4.磁場(或磁力線)方向:四指所指的方向。
5.載流螺線管産生的磁場
a.螺線形線圈相當于數十個圓盤形薄磁鐵之N極與S極頭尾相連所形成的磁場,就好像一個長圓柱形磁鐵所造成的磁場。
b.通有電流的螺線形線圈繞得愈緊密,也就是說單位長度内的匝
數愈多,則軸心處的磁場愈強。
c.螺線形線圈磁場方向的判定【右手螺旋定則變化】:以右手握住線圈,四指彎曲指向電流方向,大拇指所指的方向即為線圈N極的一端,也就是線圈内磁力線的方向。
d.在線圈内部,磁力線的方向是由S極指向N極,離開線圈後,磁力線的方向是由N極指向S極。
e.圈内磁場較圈外強。
6.電磁鐵的原理
a.将鐵釘(或軟鐵)插入一螺線形線圈内部,則當線圈通有電流時,線圈内部的磁場将使鐵釘磁化,具有磁性。
b.鐵釘磁化後所生成的磁場,加上原有線圈内的磁場,使得總磁場強度大為增強。
c.當電流切斷時,線圈及鐵釘的磁性随即消失,利用這種方式得到的磁鐵,稱為電磁鐵。
d.增強螺線管線圈磁場方法【1】增加單位圈數【2】增強線圈電流【3】放入軟磁鐵
7.電磁鐵的特性
a.可借增大電流及增加線圈數,使其磁力遠大于天然磁鐵。可以吊運巨大的鋼闆或廢棄汽車。安培計、伏特計中也有電磁鐵。
b.通電産生磁性,電流停止則磁性消失,可随意改變大小和方向,用起來比永久磁鐵方便。
構造
1.線圈(電樞)和鐵芯:以細漆包線在鐵芯外部纏繞成線圈,以線圈連接轉軸可以自由轉動。此為電磁鐵。
2.場磁鐵:為永久磁鐵,置于線圈外圍。
3.集電環(半圓形金屬環):漆包線兩端引線各連接在兩個緊貼轉軸的半圓形金屬環上。
4.電刷:與集電環微微接觸,電源提供的電流由電刷輸入或自線圈輸出。
原理
1.直流電源流入電磁鐵的線圈中,電磁鐵産生磁場,并與場磁鐵的磁場産生排斥。
2.每轉180度,因半圓形金屬環跳至另一個電刷,電流方向改變,線圈極性随之改變,使電磁鐵與外圍磁場始終保持,排斥狀态,才能讓線圈持續轉動。在磁場中受力作用轉動