第一节_物质的磁性.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 生物磁学,生物磁学作为一门学科的确立是在,20,世纪,60,年代,。,但是，磁学和生物学早在,古代,就已经发生了联系。,早在,2000,多年前，司马迁在,史记,中就谈到“,齐王侍医遂病，自炼五石服之,”，磁石就是五石之一。,古希腊医生加仑约公元,2,世纪,才利用磁石来治疗腹泻。相比之下，希腊采用磁疗要比我国,晚,200,多年,。,近,10,多年来，生物磁学发展非常迅速。研究内容丰富多彩。,磁场在,医学、农业、养殖业,等方面，都有重要应用。,人类对磁性的认识和应用历史悠久,以下是我们在电磁学课中见到的磁现象,所有的物质都有磁性吗？,磁性是物质的基本属性，,就像物质具有质量和电性一样,换句更简单的话说就是：,一切物质都具有磁性,生物磁学,磁学,生物学,物质磁性在各个方面都得到广泛应用,第二章 生物磁学,第一节 物质的磁性,第二节,生物物质的磁性和生物,磁场,第三节 磁场的生物效应,第四节 磁技术在生物和医学中的应用,第一节 物质的磁性,1.1,物质磁性的起源,1.2,原子、分子的磁矩,1.3,磁化率与磁导率,1.4,顺磁性和抗磁性,1.1,物质磁性的起源,：,安培分子电流学说,组成磁铁的每个分子都具有一个小的,分子电流,，经过,磁化,的磁铁其小分子电流都,定向,规则排列。,1,电子的轨道磁矩现代科学认为物质磁性来源于原子的磁性,2,电子的自旋磁矩,3,原子核的核磁矩,原子的总磁矩应是原子中各个电子的,轨道磁矩、自旋磁矩,及,原子核磁矩（可以忽略）,相加起来的合磁矩,1.2,原子、分子的磁矩,1.,电子及原子的磁矩,2.,分子磁矩和分子电流,1.,电子及原子的磁矩,电子轨道磁矩,电子自旋磁矩,具有一个电子的原子的总磁矩为，,原子核的磁矩也具有,e/mc,的表达形式，但因核质量比电子质量大,三个量级,，故其磁矩贡献很小，可以,忽略,。,2.,分子磁矩和分子电流,电子轨道磁矩,电子自旋磁矩,原子核的磁矩,(molecular,magnetic,moment),(molecular,current),分子电流,I,分子磁矩,m,等效,1.3,磁化率与磁导率,1,、磁化强度,2,、磁化率,3.,磁导率,感应磁矩,在磁场作用下，分子的,固有磁矩,（圆电流）会受到力矩作用而从新取向，产生的磁矩叫,感应磁矩,。这种物质在磁场的作用下所发生的变化叫磁介质的,磁化,，能够磁化的物质称作,磁介质,。,1,、磁化强度,磁介质中,单位体积,的所有分子或原子的磁矩（固有磁矩与感应磁矩的总和）叫磁介质的,磁化强度,。,磁化强度是用来描述磁介质磁化程度的物理量。,2,、磁化率,其中,称为磁体的磁化率，表征磁体磁化难易程度,磁化强度与外加磁场的关系：,介质磁化后，磁化电流所产生的磁感应强度为 ，根据场叠加原理。介质中的合场的磁感应强度为：,相对磁导率,反映磁介质对原场的影响程度,定义：,3.,磁导率,磁场强度,在任何磁介质中，磁场中某点的磁感应强度与同一点上的磁导率,u,的比值，称为该点的磁场强度即,在,SI,制中，磁场强度的单位是：,在,CGS,制中，磁场强度的单位为奥斯特,介质磁化后，合场的磁感应强度为：,顺磁质,抗磁质,减弱原场,增强原场,如 锌、铜、水银、铅等,如 锰、铬、铂、氧等,弱,磁性物质,顺磁质和抗磁质的相对磁导率都非常接近于,1,。,铁磁质,具有显著的增强原磁场的性质,强磁性物质,1.4,顺磁性和抗磁性,相对磁导率,顺磁质,抗磁质,铁磁质,铁磁性物质,在顺磁性物质中，有些元素（如铁、钴、镍），其原子的磁矩可以有序地排列起来，产生比一般顺磁性物质高,几十万倍,的强磁性，称它们为铁磁性物质。,自然界中绝大多数物质有抗磁性，部分有顺磁性，少数有铁磁性,铁磁质的特性：,铁,1043,0,C,镍,630,0,C,钴,1390,0,C,2),当外磁场停止作用时，仍能保持其磁化状态；,1),在外磁场作用下能产生很强的磁感应强度；,3),有一临界温度（居里温度）,T,c,T,Tc,，铁磁性完全消失而成为顺磁质,19,世纪末，居里发现磁石加热到一定温度，原来的磁性就消失。这个温度叫“居里点”,铁磁体在弱磁场中的行为,T,T,c,的铁磁体,T,T,c,的铁磁体,T,略低于,T,c,的铁磁体,H,磁感应强度,B,的变化落后于磁场强度,H,的变化的现象，叫,磁滞现象,当磁化场在正负两个方向上往复变化时，介质的磁化过程经历着一个循环的过程。闭合曲线,SRCSRCS,叫做铁磁质的磁滞回线。,对应同一个,H,有多个,B,铁磁性物质的磁滞现象,当铁磁质的磁化达到,饱和,后，如果将磁化场去掉（,H=0,），介质的磁化状态并不恢复到原来的起点,O,，而是保留一定的磁性,（,SR,段）,。若要使介质完全退磁，必须矫枉过正，加一相反方向的磁化场（,H0,）。只有当反方向的磁化场大到一定程度时，介质才完全,退磁,。退磁后，如果反方向的磁化场的数值继续增大，介质将沿相反的方向磁化，直到饱和CS,段）。此后若使反方向的磁化场数值减少到,0,，然后又沿正方向增加，介质的磁化状态将沿,SRCS,回到正向饱和磁化状态,S,。,曲线,SRCS,和,SRCS,对于坐标点,O,是对称的。,剩磁,B,r,：,当磁场强度减小到零时，磁感应强度并不等于零，而是仍有一定的数值,B,r,，,B,r,叫做,剩余磁感应强度,，简称,剩磁,。,饱和磁感应强度,B,S,：,所有磁畴都与外场方向一致。相应的磁场强度称为,饱和磁场强度,，磁感应强度称为,饱和磁感应强度,。,矫顽力,H,C,：,当,H,=-,H,c,时，铁磁质的剩磁就消失了，铁磁质不显磁性。通常把,H,c,叫做矫顽力。,铁磁质在交变电流励磁下反复磁化使其温度升高的，要损失能量，称为,磁滞损耗,。,-,H,c,H,c,B,r,B,s,以上简述了物质磁学性质的一些基础知识和规律。总结起来，物质的磁性来自原子的磁性。原子的磁性来源于：电子的轨道运动、自旋运动和原子核的自旋运动。根据物质在磁场中磁化的方向与外加磁场的关系，有顺磁物质、抗磁物质；顺磁物质中能够产生很强磁性的物质叫铁磁物质。铁磁物质具有磁滞现象。,第一节 物质的磁性 重点,*,1.1,物质磁性的起源,物质的磁性来自原子的磁性。,原子的磁性来源于：电子的轨道运动、自旋运动和原子核的自旋运动。,1.2,原子、分子的磁矩,*,1.3,磁化率与磁导率,公式推倒,第一节 物质的磁性,重点,*,1.4,顺磁性和抗磁性,顺磁性、抗磁性、铁磁性的区别,居里温度,铁磁物质的磁滞现象,