初中物理磁現(xiàn)象ppt課件精選版

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磁現(xiàn)象簡介

磁鐵吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)稱為磁性。磁鐵兩端磁性強(qiáng)的區(qū)域稱為磁極，一端為北極（N極），一端為南極（S極）。實(shí)驗(yàn)證明，同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。

鐵中有許多具有兩個(gè)異性磁極的原磁體，在無外磁場作用時(shí)，這些原磁體排列紊亂，它們的磁性相互抵消，對外不顯示磁性。當(dāng)把鐵靠近磁鐵時(shí)，這些原磁體在磁鐵的作用下，整齊地排列起來，使靠近磁鐵的一端具有與磁鐵極性相反的極性而相互吸引。這說明鐵中由于原磁體的存在能夠被磁鐵所磁化。而銅、鋁等金屬是沒有原磁體結(jié)構(gòu)的，所以不能被磁鐵所吸引。

什么是磁性？簡單說來，磁性是物質(zhì)放在不均勻的磁場中會(huì)受到磁力的作用。在相同的不均勻磁場中，由單位質(zhì)量的物質(zhì)所受到的磁力方向和強(qiáng)度，來確定物質(zhì)磁性的強(qiáng)弱。因?yàn)槿魏挝镔|(zhì)都具有磁性，所以任何物質(zhì)在不均勻磁場中都會(huì)受到磁力的作用。

在磁極周圍的空間中真正存在的不是磁力線，而是一種場，我們稱之為磁場。磁性物質(zhì)的相互吸引等就是通過磁場進(jìn)行的。我們知道，物質(zhì)之間存在萬有引力，它是一種引力場。磁場與之類似，是一種布滿磁極周圍空間的場。磁場的強(qiáng)弱可以用假想的磁力線數(shù)量來表示，磁力線密的地方磁場強(qiáng)，磁力線疏的地方磁場弱。單位截面上穿過的磁力線數(shù)目稱為磁通量密度。

運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場中會(huì)受到一種稱為洛侖茲(Lorentz)力作用。由同樣帶電粒子在不同磁場中所受到洛侖磁力的大小來確定磁場強(qiáng)度的高低。特斯拉是磁通密度的國際單位制單位。磁通密度是描述磁場的基本物理量，而磁場強(qiáng)度是描述磁場的輔助量。特斯拉(Tesla，N)(1886~1943)是克羅地亞裔美國電機(jī)工程師，曾發(fā)明變壓器和交流電動(dòng)機(jī)。

物質(zhì)的磁性不但是普遍存在的，而且是多種多樣的，并因此得到廣泛的研究和應(yīng)用。近自我們的身體和周邊的物質(zhì)，遠(yuǎn)至各種星體和星際中的物質(zhì)，微觀世界的原子、原子核和基本粒子，宏觀世界的各種材料，都具有這樣或那樣的磁性。

世界上的物質(zhì)究竟有多少種磁性呢？一般說來，物質(zhì)的磁性可以分為弱磁性和強(qiáng)磁性，再根據(jù)磁性的不同特點(diǎn)，弱磁性又分為抗磁性、順磁性和反鐵磁性，強(qiáng)磁性又分為鐵磁性和亞鐵磁性。這些都是宏觀物質(zhì)的原子中的電子產(chǎn)生的磁性，原子中的原子核也具有磁性，稱為核磁性。但是核磁性只有電子磁性的約千分之一或更低，故一般講物質(zhì)磁性和原子磁性都主要考慮原子中的電子磁性。原子核的磁性很低是由于原子核的質(zhì)量遠(yuǎn)高于電子的質(zhì)量，而且原子核磁性在一定條件下仍有著重要的應(yīng)用，例如醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的核磁共振成像(也常稱磁共振CT，CT是計(jì)算機(jī)化層析成像的英文名詞的縮寫)，便是應(yīng)用氫原子核的磁性。

磁性材料可分為軟磁性材料如鐵和硬 磁性材料 如鋼。

磁現(xiàn)象的本質(zhì) 其實(shí)就是核外的電子作繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，形成了環(huán)繞原子核的電流圈，這個(gè)電流圈產(chǎn)生了磁場，原子就具有了磁性。組成物質(zhì)的每個(gè)原子都是一個(gè)小磁體。一般的物體內(nèi)部無數(shù)個(gè)相當(dāng)于小磁體的原子的排列是雜亂無章的，它們的磁性都互相抵消了，所以整個(gè)物體不具有磁性。當(dāng)物體內(nèi)部的小磁體（原子）的N、S極首尾相接整齊排列時(shí)，物體的兩端就形成了N極和S極，就具有了磁性。物體磁化的過程就是使物質(zhì)內(nèi)部的原子按一定方向排列的過程。

一些物體在磁體或電流的作用下會(huì)獲得磁性，這種現(xiàn)象叫做磁化。許多物質(zhì)容易磁化。機(jī)械表磁化后，走時(shí)不準(zhǔn)；彩電顯像管磁化后，色彩失真，等等。信用卡，銀行卡也帶有磁性。

磁性起源

如果磁是電磁以太渦旋，一個(gè)磁鐵，沒看到任何電磁以太的渦旋，為什么會(huì)有磁性？我們的回答是：物質(zhì)的磁性起源于原子中電子的運(yùn)動(dòng)，電子的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電磁以太的渦旋。

早在1820年，丹麥科學(xué)家奧斯特就發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，第一次揭示了磁與電存在著聯(lián)系，從而把電學(xué)和磁學(xué)聯(lián)系起來。

為了解釋永磁和磁化現(xiàn)象，安培提出了分子電流假說。安培認(rèn)為，任何物質(zhì)的分子中都存在著環(huán)形電流，稱為分子電流，而分子電流相當(dāng)一個(gè)基元磁體。當(dāng)物質(zhì)在宏觀上不存在磁性時(shí)，這些分子電流做的取向是無規(guī)則的，它們對外界所產(chǎn)生的磁效應(yīng)互相抵消，故使整個(gè)物體不顯磁性。在外磁場作用下，等效于基元磁體的各個(gè)分子電流將傾向于沿外磁場方向取向，而使物體顯示磁性。

磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象有本質(zhì)的聯(lián)系。物質(zhì)的磁性和電子的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。烏倫貝克與哥德斯密特最先提出的電子自旋概念，是把電子看成一個(gè)帶電的小球，他們認(rèn)為，與地球繞太陽的運(yùn)動(dòng)相似，電子一方面繞原子核運(yùn)轉(zhuǎn)，相應(yīng)有軌道角動(dòng)量和軌道磁矩，另一方面又繞本身軸線自轉(zhuǎn)，具有自旋角動(dòng)量和相應(yīng)的自旋磁矩。施特恩-蓋拉赫從銀原子射線實(shí)驗(yàn)中所測得的磁矩正是這自旋磁矩。（人們認(rèn)為把電子自旋看成是小球繞本身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)是不正確的）電子繞原子核作圓軌道運(yùn)轉(zhuǎn)和繞本身的自旋運(yùn)動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生電磁以太的渦旋而形成磁性，人們常用磁矩來描述磁性。因此電子具有磁矩，電子磁矩由電子的軌道磁矩和自旋磁矩組成。在晶體中，電子的軌道磁矩受晶格的作用，其方向是變化的，不能形成一個(gè)聯(lián)合磁矩，對外沒有磁性作用。因此，物質(zhì)的磁性不是由電子的軌道磁矩引起，而是主要由自旋磁矩引起。每個(gè)電子自旋磁矩的近似值等于一個(gè)波爾磁子。 是原子磁矩的單位， 。因?yàn)樵�子核比電子�?000倍左右，其運(yùn)動(dòng)速度僅為電子速度的幾千分之一，故原子核的磁矩僅為電子的千分之幾，可以忽略不計(jì)。

孤立原子的磁矩決定于原子的結(jié)構(gòu)。原子中如果有未被填滿的電子殼層，其電子的自旋磁矩未被抵消，原子就具有“永久磁矩”。例如，鐵原子的原子序數(shù)為26，共有26個(gè)電子，在5個(gè)軌道中除了有一條軌道必須填入2個(gè)電子（自旋反平行）外，其余4個(gè)軌道均只有一個(gè)電子，且這些電子的自旋方向平行，由此總的電子自旋磁矩為4 。