高教版（2021）电工电子类第五节 磁介质 铁磁材料精品备课课件ppt

这是一份高教版（2021）电工电子类第五节 磁介质 铁磁材料精品备课课件ppt，共29页。PPT课件主要包含了主要内容，磁介质，铁磁材料，磁记录，情境与问题，思考与讨论，PART01，PART02，PART03，PART04等内容，欢迎下载使用。

磁悬浮列车是一种新型轨道交通工具，它利用电磁力将列车悬浮于轨道之上，实现列车和轨道的无接触悬浮行驶。
早在2000多年前，我们的祖先就发现了天然的磁铁矿石具有磁性。除了天然矿石外，我们还有什么办法得到磁性材料呢？
磁悬浮技术中需要大量的磁体，这些磁体都是由什么材料构成的呢？
将螺丝刀与磁铁接触，然后再用螺丝刀接触小螺丝，如图所示。发现螺丝刀也具有了磁性。
螺丝刀为什么会具有磁性呢？
【观察与体验】螺丝刀的磁化
磁化 像螺丝刀这样，在外磁场作用下表现出磁性的现象称为磁化。将铁棒放在一个永久磁铁的磁极附近，铁棒会显示出磁性，靠近磁极的一端出现异名磁极，远端出现同名磁极。这就是磁化。除永久磁铁外，电流产生的磁场也能使铁块发生磁化。
磁化现象在生活中有很多的应用。例如一种称为干簧管的磁控开关，它的工作就利用了介质的磁化原理。
干簧管对电路的控制
如图所示，将干电池、小电珠和干簧管按照电路图连接好。不加磁场时发现小电珠不亮；将条形磁铁按如图所示的方式靠近干簧管，发现小电珠被点亮。
【观察与体验】干簧管对电路的控制
干簧管是如何控制电路的？
如图所示，干簧管的中间有一对簧片。簧片被密封于玻璃管中，玻璃管中充有惰性气体。两个簧片的触点部之间留有微小间隙。不加磁场时，两个触点不接触，处于断开的状态；而当有磁铁或通电线圈靠近干簧管时，两个触点部的簧片由于被磁化而相互吸引，电路就闭合了。
有的时候，磁化现象也会对我们的生活产生不利的影响。例如，机械手表被磁化后走时会不准，彩色电视机的显像管被磁化后图像会发生失真等，应尽量避免。
什么样的介质会被磁化呢？
磁介质 像螺丝刀那样，在外磁场中会被磁化，并对磁场有影响的物质称为磁介质。实验表明，任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化，只是磁化的程度不同。也就是说，所有的物质都是磁介质。
其中，顺磁性物质和抗磁性物质对外磁场的响应较弱，被称为弱磁性物质，而铁磁性物质在外磁场中会被强烈磁化，从而大大增强空间的磁场，属于强磁性物质。我们通常所说的磁性材料是指强磁性物质，以铁磁材料为主。
那么常见的铁磁材料有哪些呢？
根据在外磁场中表现出的特性，可将磁介质粗略地分为三类：顺磁性物质，抗磁性物质，铁磁性物质。
铁磁材料 按照化学成份的不同，铁磁材料主要可以分为两大类：金属磁性材料和铁氧体磁性材料。
（a） （b）
图6-5-5金属磁性材料和铁氧体磁性材料
金属磁性材料包括金属、合金以及金属间化合物，常见的有硅钢（Si-Fe合金，图6-5-5a）、坡莫合金（Ni-Fe合金）等。铁氧体磁性材料，主要指以氧化铁为主要成分的磁性氧化物（图6-5-5b），常见的有锰锌铁氧体、镍锌铁氧体等。
将小铁棒的一端与条形磁铁接触，另一端靠近铁屑，发现铁棒能够吸引铁屑，移走条形磁铁，观察铁屑的变化。
【观察与体验】比较铁棒和钢棒的磁化现象
把铁棒换成钢棒，重复上面的实验，现象有何不同？
按照磁化后去磁的难易程度不同，铁磁材料可大致分为软磁材料和硬磁材料。
软磁材料 剩磁弱，容易被磁化也容易去磁，适用于需要反复磁化的场合，如图中干簧管的簧片、半导体收音机的天线磁棒、录音机的磁头、以及变压器、电磁铁的铁心等都属于软磁材料。
硬磁材料 需要较强的外磁场作用才能被磁化，但剩磁强，不易退磁，并能经受一定程度的干扰。磁电式仪表、扬声器、话筒、电动机等设备中使用的永磁体都属于硬磁材料。
扬声器中的硬磁性材料
电磁锁中的磁性材料应采用软磁材料还是硬磁材料？
根据使用的要求，所选的材料应在通电时被磁化以产生吸力锁门，而在断电时应去磁，使门打开，属于需要反复磁化的情况，宜采用软磁材料。若采用硬磁材料，由于其剩磁较强，可能在断电后还保留有较强的磁性，门就无法打开了。
稀土永磁材料具有优异的磁性能，例如产生相同的磁场，需要烧结的钕铁硼磁体的体积远小于普通的金属永磁材料，而且力学性能好，价格低，特别有利于仪器的小型化、薄型化发展，我国第一条投入商业运营的上海磁悬浮列车，其悬浮系统所用的磁体就是稀土永磁材料。
磁吸式悬浮系统示意图
2019年，由我国自主设计的时速600 km/h的高速磁悬浮试验样车在青岛下线，这是我国在高速磁悬浮技术领域取得的重大突破，意味着中国在高速磁悬浮技术上具有完全的自主化和产业化的能力。
【技术·中国】我国的磁悬浮技术
【思考与讨论】 将材料的磁性和其他特性相结合，便产生了功能磁性材料。其中，将材料的磁特性与信号的存储和传输相结合的就是磁记录材料。那么，什么是磁记录呢？
靠着磁记录材料，我们可以在磁带、磁盘等上保存大量的信息，并在需要的时候“读”出这些信息，这就是磁记录。它主要包含了两个步骤：“写”信息和“读”信息。这两个步骤是如何实现的呢？
磁带的读写原理示意图
【思考与讨论】 磁记录中有两部分需要用到磁性材料：一是磁头，它是实现电信号和磁信号的关键部件；二是记录介质。它们各自应使用软磁材料还是硬磁材料？
在磁记录的发展过程中，磁头经历了从体型磁头——薄膜磁头——磁电阻读出磁头的飞跃。体型磁头和薄膜磁头都是利用“磁生电”的感应原理进行磁电转换的。而磁电阻读出磁头是利用磁电阻效应制成的。灵敏度很高，现在已经被广泛应用在计算机大容量硬盘上。
在磁记录中，磁头由于需要重复读写，多采用软磁材料。
磁性纳米材料 磁性材料的尺寸降低到纳米尺度时，会表现出与块状材料截然不同的性质，这就是磁性纳米材料。
例如，磁性高分子微球，就是一种由磁性纳米颗粒和有机高分子制备而成的生物医用材料，它可以作为药物载体，被注射到动物体内，在外加磁场下，通过磁性颗粒的导航，移向病变区，能够减轻对正常细胞的伤害。
磁性液体密封是近年来出现的非接触性密封的新技术。它利用磁路使磁性液体被牢牢地吸附在间隙中，起到防尘密封的作用，同时又有润滑的作用，被广泛地应用于动态密封的领域。例如计算机中为了防止尘埃进入硬盘损坏磁头，在转轴处多采用磁性液体密封。
磁性液体 将材料的磁性和液体的流动性相结合，就是磁性液体。
磁致冷 利用材料在磁化和退磁时吸放热的特性，可以得到磁热效应材料，可用于磁致冷，如图所示，当磁致冷材料被等温磁化时，能够向外界放出热量，使温度升高，而绝热退磁时，又从外界吸收热量，使温度降低，从而达到制冷目的。
【应用与拓展】人类对声音的记录
第一台真正意义上的留声机，是爱迪生在1877年发明，当时人们把这项发明称为“19世纪的奇迹”。