第二講永保青春的磁學(xué)第一頁，共六十六頁，2022年，8月28日一、前言磁學(xué)是一門古老的學(xué)科，我國(guó)在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期已有磁石的記載和描述。東漢著名學(xué)者王充《論衡》一書描述的“司南勺”被公認(rèn)為最早的磁性指南工具。

11世紀(jì)北宋科學(xué)家沈括《夢(mèng)溪筆談》中，第一次記載了指南針的制作和作用。指南針是我國(guó)古代四大發(fā)明之一?！胺郊乙源攀メ樹h，則能指南，然常微偏東，不全南也?！钡诙摚擦?，2022年，8月28日西方人最早對(duì)磁現(xiàn)象是13世紀(jì)的P.Peregrinus首次引進(jìn)了“磁極”的概念，并總結(jié)出“異性相吸，同性相斥”特點(diǎn)，比電的對(duì)應(yīng)現(xiàn)象早了四個(gè)多世紀(jì)。在磁學(xué)發(fā)展的最初階段，只是圍繞磁石和地磁進(jìn)行觀察和研究。它的轉(zhuǎn)機(jī)是1820年Oersted發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)和1831年Faraday發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后，人們才把磁現(xiàn)象在于作為更普遍的自然現(xiàn)象來研究，并把磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象密切的聯(lián)系起來。今天在許多自然科學(xué)和高新技術(shù)中，都涉及到廣義磁學(xué)的研究和應(yīng)用，形成了當(dāng)代磁學(xué)——一門具有生命力的學(xué)科。第三頁，共六十六頁，2022年，8月28日當(dāng)代磁學(xué)基礎(chǔ)磁學(xué)材料磁學(xué)應(yīng)用磁學(xué)邊緣磁學(xué)生物磁學(xué)微觀磁學(xué)宇觀磁學(xué)—磁學(xué)的基本物理問題—磁性材料的分類和多種特性—磁性器件和磁技術(shù)的應(yīng)用（交叉磁學(xué)）—原子核磁學(xué)和基本粒子磁學(xué)—宇宙磁學(xué)第四頁，共六十六頁，2022年，8月28日二、基本磁學(xué)1、尋找磁荷在1931英國(guó)物理學(xué)家保羅·狄拉克利用數(shù)學(xué)公式預(yù)言磁單極子存在于攜帶磁場(chǎng)的管（所謂的狄拉克弦）的末端。他認(rèn)為既然帶有基本電荷的電子在宇宙中存在，那么理應(yīng)帶有基本“磁荷”的粒子存在，并證明了第五頁，共六十六頁，2022年，8月28日科學(xué)家們?cè)ㄟ^種種方式尋找磁單極子，包括使用粒子加速器人工制造磁單極子，但均無收獲。德國(guó)亥姆霍茲聯(lián)合會(huì)研究中心的研究人員在德國(guó)德累斯頓大學(xué)、圣安德魯斯大學(xué)、拉普拉塔大學(xué)及英國(guó)牛津大學(xué)同事的協(xié)作下，首次觀測(cè)到了磁單極子的存在，以及這些磁單極子在一種實(shí)際材料中出現(xiàn)的過程。該研究成果發(fā)表在2009年9月3日出版的《科學(xué)》雜志上。第六頁，共六十六頁，2022年，8月28日德國(guó)亥姆霍茲聯(lián)合會(huì)研究中心的喬納森·莫里斯和阿蘭·坦南特在柏林研究反應(yīng)堆中進(jìn)行了一次中子散射實(shí)驗(yàn)。他們研究的材料是一種鈦酸鏑單晶體，這種材料可結(jié)晶成相當(dāng)顯著的幾何形狀，也被稱為燒錄石晶格。在中子散射的幫助下，研究人員證實(shí)材料內(nèi)部的磁矩已重新組織成所謂的“自旋式意大利面條”，此名得自于偶極子本身的次序。如此一個(gè)可控的管（弦）網(wǎng)絡(luò)就可通過磁通量的傳輸?shù)靡孕纬?，這些弦可通過與自身攜帶磁矩的中子進(jìn)行反應(yīng)觀察到，于是中子就可作為逆表示的弦進(jìn)行散射。第七頁，共六十六頁，2022年，8月28日在中子散射測(cè)量過程中，研究人員對(duì)晶體施加一個(gè)磁場(chǎng)，利用這個(gè)磁場(chǎng)就可影響弦的對(duì)稱和方向，從而降低弦網(wǎng)絡(luò)的密度以促成單極子的分離。結(jié)果，在0.6K到2K溫度條件下，這些弦是可見的，并在其兩端出現(xiàn)了磁單極子。研究人員也在熱容量測(cè)量中發(fā)現(xiàn)了由這些單極子組成的氣體的特征。這進(jìn)一步證實(shí)了單極子的存在，也表明它們和電荷一樣以同樣的方式相互作用。第八頁，共六十六頁，2022年，8月28日2、物質(zhì)磁性的研究物質(zhì)磁現(xiàn)象是普遍存在和多樣性的磁性弱磁性強(qiáng)磁性順磁質(zhì)抗磁質(zhì)(邁斯納（Meissner）效應(yīng)——超導(dǎo)體具有將磁場(chǎng)完全排斥在外的抗磁性)鐵磁性亞鐵磁性序磁性反鐵磁性宏觀磁性微觀磁性介觀磁性第九頁，共六十六頁，2022年，8月28日2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)由法國(guó)科學(xué)家阿爾貝·費(fèi)爾和德國(guó)科學(xué)家彼得·格林貝格爾因先后獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了“巨磁電阻”效應(yīng)而分享。1000萬瑞典克朗（1美元約合7瑞典克朗）。

巨磁電阻效應(yīng)是指在一定的磁場(chǎng)下電阻急劇變化，變化的幅度比通常磁性金屬與合金材料的磁電阻數(shù)值高10余倍。第十頁，共六十六頁，2022年，8月28日

利用“巨磁電阻”效應(yīng)在不同的磁化狀態(tài)具有不同電阻值的特點(diǎn)，可以制成隨機(jī)存儲(chǔ)器，由于其具有可在無電源的情況下繼續(xù)保留信息的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、ＭＰ3等電器必備的存儲(chǔ)元件。

20世紀(jì)90年代，人們?cè)诙喾N納米結(jié)構(gòu)的多層膜中觀察到了顯著的“巨磁電阻”效應(yīng)，巨磁電阻多層膜在高密度讀出磁頭、磁存儲(chǔ)元件上有廣泛的應(yīng)用前景。

1994年，ＩＢＭ公司研制成“巨磁電阻”效應(yīng)的讀出磁頭，將磁盤記錄密度一下子提高了17倍，目前已達(dá)到50倍且使硬盤小型化。

第十一頁，共六十六頁，2022年，8月28日3、磁場(chǎng)的研究地磁場(chǎng)磁場(chǎng)（超強(qiáng)磁場(chǎng)）生物磁場(chǎng)超強(qiáng)磁場(chǎng)是指采用超導(dǎo)技術(shù)產(chǎn)生的5T以上的磁場(chǎng)，同時(shí)也包括采用脈沖技術(shù)、或者混合磁體技術(shù)或者超高功率電磁鐵技術(shù)產(chǎn)生的超高強(qiáng)磁場(chǎng)，也不排除探討宇宙中黑洞產(chǎn)生的108T的極限磁場(chǎng)。但從時(shí)效性和經(jīng)濟(jì)的角度考慮，能長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)濟(jì)地維持5T以上的磁場(chǎng)目前還只有依靠超導(dǎo)技術(shù)。第十二頁，共六十六頁，2022年，8月28日超導(dǎo)或者采用其他技術(shù)產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)是自然界沒有的一種高能物理場(chǎng)，在這種高能場(chǎng)中，將發(fā)生許多奇特的現(xiàn)象。例如，水的變形，非導(dǎo)磁的木材、水滴、塑料、蟲子、草莓等物質(zhì)在超強(qiáng)磁場(chǎng)（5T以上）中將懸浮起來；金屬凝固過程中，晶粒將發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而融合，形成類似單晶的組織；此外，強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)凝固過程的成核過程也產(chǎn)生顯著的影響，起到細(xì)化晶粒的作用。超強(qiáng)磁場(chǎng)的作用可以直接達(dá)到原子尺度，因此，它對(duì)眾多領(lǐng)域的影響是極為深遠(yuǎn)的。第十三頁，共六十六頁，2022年，8月28日超強(qiáng)磁場(chǎng)極強(qiáng)的能量還可以引起納米材料晶格的崎變，從而為制備高性能的納米材料提供了一此外，在這種各向異性納米材料成型時(shí)，超強(qiáng)磁場(chǎng)的作用可以使納米粉體在燒結(jié)過程中仍能保持很高的各向異性，而這是采用其它方法難以達(dá)到的。在納米材料制備領(lǐng)域中，納米材料形狀和性能的控制是非常關(guān)鍵的問題。而利用超強(qiáng)磁場(chǎng)極強(qiáng)的磁力作用，有可能控制液相法制備納米材料的成核過程，它可以控制納米顆粒朝某一優(yōu)先方向生長(zhǎng)，從而獲得高度各向異性的納米材料。第十四頁，共六十六頁，2022年，8月28日磁化學(xué)的研究一直是化學(xué)化工工作者致力研究的領(lǐng)域，但在二十世紀(jì)六十年代以前的近四十年中，人們只能獲得0.1—1T左右的磁場(chǎng)，這種磁場(chǎng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響幾乎可以忽略.由于磁場(chǎng)對(duì)物質(zhì)體系能量的影響隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的平方呈正比增加，因此，在10T－20T甚至100T的超強(qiáng)磁場(chǎng)下，磁場(chǎng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)體系的影響已經(jīng)到了非常顯著的地步，甚至可以影響到化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱、PH值、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向、反應(yīng)速率、活化能、熵等諸多方面。鑒于強(qiáng)磁場(chǎng)這些奇妙的效應(yīng)，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家如日本、法國(guó)等對(duì)強(qiáng)磁場(chǎng)下材料制備給予了極大的關(guān)注，日本有關(guān)這一領(lǐng)域的五年研究計(jì)劃已于2001年啟動(dòng)。國(guó)內(nèi)國(guó)家自然科學(xué)基金委今年的重點(diǎn)項(xiàng)目指南中，將這一領(lǐng)域列入指南。第十五頁，共六十六頁，2022年，8月28日關(guān)于地球電磁的起源,有N多理論,

永磁體說、電流說、壓電效應(yīng)說、溫差電效應(yīng)說、發(fā)電機(jī)理論由于地球內(nèi)部溫度約4000-5000℃，而地球表面溫度較低，因此，地球存在一個(gè)溫差電電場(chǎng)。地球的溫差電電場(chǎng)將在地球發(fā)生自轉(zhuǎn)的過程中產(chǎn)生出地球的溫差電電磁場(chǎng)，其中的磁場(chǎng)就是地磁場(chǎng)地磁的影響太陽風(fēng)與地磁場(chǎng)的關(guān)系;極光的產(chǎn)生;地磁場(chǎng)對(duì)動(dòng)物的影響.第十六頁，共六十六頁，2022年，8月28日太陽風(fēng)與地磁場(chǎng)的關(guān)系

太陽風(fēng)(電離氫和電離氦)→太陽風(fēng)磁場(chǎng)對(duì)地球磁場(chǎng)施加作用→磁層。

地球磁層位于地面600-1000公里高處，磁層的外邊界叫磁層頂，離地面5-7萬公里。在太陽風(fēng)的壓縮下，地球磁力線向背著太陽一面的空間延伸得很遠(yuǎn)，形成一條長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴，稱為磁尾。在磁赤道附近，有一個(gè)特殊的界面，在界面兩邊，磁力線突然改變方向，此界面稱為中性片。中性片上的磁場(chǎng)強(qiáng)度微乎其微，厚度大約有1000公里。中性片將磁尾部分成兩部分：北面的磁力線向著地球，南面的磁力線離開地球。由于太陽風(fēng)以高速接近地球磁場(chǎng)的邊緣，便形成了一個(gè)無碰撞的地球弓形激波的波陣面。波陣面與磁層頂之間的過渡區(qū)叫做磁鞘，厚度為3-4個(gè)地球半徑。第十七頁，共六十六頁，2022年，8月28日xyzFm+NS運(yùn)動(dòng)電荷所受的磁場(chǎng)力（洛侖茲力）第十八頁，共六十六頁，2022年，8月28日1）回旋半徑和回旋頻率螺距洛侖茲力第十九頁，共六十六頁，2022年，8月28日帶電粒子在非均勻磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)BF1)帶電粒子向磁場(chǎng)較強(qiáng)的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，螺旋的半徑不斷減小(由前已知，螺旋半徑

1/B)2)洛侖茲力恒有一指向磁場(chǎng)較弱方向的分力(也可用下圖發(fā)現(xiàn)此分力的存在)，此分力阻止帶電粒子向磁場(chǎng)較強(qiáng)的方向運(yùn)動(dòng)。這可使粒子沿磁場(chǎng)方向的速度減小到零，然后在此分力的作用下,向反方向運(yùn)動(dòng)。第二十頁，共六十六頁，2022年，8月28日在范艾侖輻射帶中的帶電粒子圍繞地磁場(chǎng)的磁感線作螺旋運(yùn)動(dòng)，在兩極處被反射；地磁場(chǎng)俘獲從外層空間入射的電子和質(zhì)子形成一個(gè)帶電粒子區(qū)域——范艾侖輻射帶(VanAllenradiationbelts)；第二十一頁，共六十六頁，2022年，8月28日極光的產(chǎn)生產(chǎn)生極光的原因是來自大氣外的高能粒子（電子和質(zhì)子）撞擊高層大氣中的原子的作用。這種相互作用常發(fā)生在地球磁極周圍區(qū)域?，F(xiàn)在所知，作為太陽風(fēng)的一部分荷電粒子在到達(dá)地球附近時(shí)，被地球磁場(chǎng)俘獲，并使其朝向磁極下落。它們與氧和氮的原子碰撞，擊走電子，使之成為激發(fā)態(tài)的離子，這些離子發(fā)射不同波長(zhǎng)的輻射，產(chǎn)生出紅、綠或藍(lán)等色的極光特征色彩。在太陽活動(dòng)盛期，極光有時(shí)會(huì)延伸到中緯度地帶第二十二頁，共六十六頁，2022年，8月28日地磁場(chǎng)對(duì)動(dòng)物的影響

第二十三頁，共六十六頁，2022年，8月28日北緯30°是根神秘莫測(cè)的緯線。一條看不見的曲線,一條地理學(xué)家為方便研究地球劃出的虛擬的線,然而卻沒有任何一條經(jīng)緯線有著它那么神奇的魔力,它所經(jīng)過的是地球最美麗嘴神奇的風(fēng)景線:最高的山峰,最深的海溝,最奇怪的湖泊,最瑰麗的山脈,最壯觀的大潮,最洶涌的海流…我們驚詫于大自然是如此神奇,是誰帶來遠(yuǎn)古的呼喚,是誰留下不滅的遺跡,是誰雕刻出北緯30°這說不清的風(fēng)景線?第二十四頁，共六十六頁，2022年，8月28日在美國(guó)俄勒岡州格蘭特狹口外，沙甸河一帶，有一個(gè)方圓僅50平方米的怪異的地方，被稱為“俄勒岡漩渦”。這里有一座古舊的木屋，其歪斜程度尤如比薩斜塔。在這里:馬會(huì)本能地回避飛鳥也會(huì)突然地回頭下垂樹干則傾向北極。

在這座木房子里，任何成群飄浮著的物體都會(huì)聚成漩渦狀有人竟傾斜45度站立而不會(huì)倒下飛機(jī)從它上空飛過，所有的表盤的指示器都瞬間失靈俄勒岡漩渦第二十五頁，共六十六頁，2022年，8月28日“上坡容易下坡難”在英格蘭斯特拉斯克萊德的克羅伊山公路上，也有同樣令人迷惑的現(xiàn)象。如果駕駛汽車在這條公路上從北向南行駛，遲早總會(huì)慢下來，甚至完全停止，令駕駛員不知所措。從北部駛向這座小山，司機(jī)眼看著前面道路向下傾斜，總以為車輛會(huì)加速，因而把車速降低，結(jié)果汽車嘎的一聲完全停止。事實(shí)與表面現(xiàn)象相反，那條路并非下坡路，而是上坡路。從南部來的駕駛員也同樣產(chǎn)生顛倒的感覺。他們以為是上坡行駛，于是加速，結(jié)果發(fā)現(xiàn)車子比預(yù)期的速度快得多，其實(shí)那條路是下坡路。迄今尚無人能對(duì)克羅伊山這種奇異的現(xiàn)象作出圓滿解釋。曾有人認(rèn)為，那地方周圍的巖石含有大量鐵質(zhì)，存在磁場(chǎng)，因而產(chǎn)生強(qiáng)大的引力，將汽車拖上山坡。第二十六頁，共六十六頁，2022年，8月28日生物磁學(xué)2）外磁場(chǎng)（外加磁場(chǎng)和環(huán)境磁場(chǎng)）對(duì)生物的影響1）生物自身產(chǎn)生的微弱磁場(chǎng)（生物磁場(chǎng)）生物磁場(chǎng)產(chǎn)生：1）人體的生物電對(duì)生物電研究已有200多年的歷史，但起源問題不清比較公認(rèn)的觀點(diǎn)：生物電來源細(xì)胞的功能。電流周圍有靜磁場(chǎng)人體心臟的生物電——心磁場(chǎng)人腦的生物電——腦磁場(chǎng)第二十七頁，共六十六頁，2022年，8月28日心磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)腦磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)地磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)月球表面磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)太陽表面磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)與地球相差不多，當(dāng)在太陽表面的黑子區(qū)域有高達(dá)幾百到幾千倍的磁場(chǎng)。2）人體內(nèi)的弱磁性物質(zhì)，在地磁場(chǎng)或外界磁場(chǎng)作用下會(huì)感應(yīng)出磁場(chǎng)肝、脾等呈現(xiàn)出來的磁性就屬于此類少數(shù)生物內(nèi)有微量的強(qiáng)磁性物質(zhì)（Fe3O4），如蜜蜂、鴿子，幫助它們辨別方向第二十八頁，共六十六頁，2022年，8月28日醫(yī)學(xué)上靜磁療法、經(jīng)絡(luò)磁場(chǎng)療法明朝李時(shí)珍的《本草綱目》的描述：“真磁石，豆大，新棉裹塞耳中，口含生鐵一塊，覺耳中如風(fēng)雨聲，即通?！?/p>

心磁圖、腦磁圖和肺磁圖比相應(yīng)的心電圖腦電圖具有無接觸干擾，交直流均可測(cè)量，可作三維測(cè)量和分辨率高的優(yōu)點(diǎn),

因而可提高一些疾病的確診率.

核磁共振CT

技術(shù)可檢測(cè)人體組織的成分濃度分布,

生理病理狀態(tài)和智能活動(dòng)等,

在幾種CT

技術(shù)中具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。核磁共振CT

技術(shù)視頻第二十九頁，共六十六頁，2022年，8月28日三、材料磁學(xué)無外磁場(chǎng)順磁質(zhì)的磁化有外磁場(chǎng)順磁質(zhì)內(nèi)磁場(chǎng)第三十頁，共六十六頁，2022年，8月28日無外磁場(chǎng)抗磁質(zhì)的磁化有外磁場(chǎng)抗磁質(zhì)內(nèi)磁場(chǎng)感應(yīng)磁矩第三十一頁，共六十六頁，2022年，8月28日鐵磁性材料類別：O軟磁材料O硬磁材料O矩磁鐵氧體材料實(shí)驗(yàn)表明，不同鐵磁性物質(zhì)的磁滯回線形狀相差很大.第三十二頁，共六十六頁，2022年，8月28日出現(xiàn)和應(yīng)用都很早的是永磁材料和軟磁材料永磁材料是經(jīng)過強(qiáng)磁場(chǎng)磁化以后能長(zhǎng)期保留其剩余強(qiáng)磁性的材料,

也是歷史上最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的強(qiáng)磁材料.

第一二三代稀土永磁材料分別為SmCo5和Sm2Co17

系Nd-Fe-B

系,

其最大磁能積均遠(yuǎn)超過其他的永磁材料,

而且還一代超過一代我國(guó)稀土礦儲(chǔ)量約占世界已探明儲(chǔ)量的80%,

也是目前生產(chǎn)稀土永磁材料的大國(guó)之一。第三十三頁，共六十六頁，2022年，8月28日

軟磁材料是現(xiàn)代電力工業(yè)和電子工業(yè)用量大和用途廣的一大類磁性材料.

當(dāng)代新發(fā)展的非晶軟磁材料和納米軟磁材料,

其軟磁性能好損耗低,

正在解決大量生產(chǎn)的工藝問題,

是對(duì)傳統(tǒng)軟磁材料的一大挑戰(zhàn).

信息磁性材料,

簡(jiǎn)稱信磁材料,

是當(dāng)前信息時(shí)代有著重要和廣泛應(yīng)用的多類磁性材料的統(tǒng)稱.

信磁材料在當(dāng)代電子計(jì)算機(jī)(電腦)

微波和衛(wèi)星通信以及光通信等高新技術(shù)中都有著重要的應(yīng)用.

半個(gè)多世紀(jì)以來,

電子計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速,

但是磁帶磁盤和磁鼓等磁記錄材料和磁頭材料仍始終獲得應(yīng)用.

在不同時(shí)期和不同情況下,

磁芯和磁膜存儲(chǔ)器也有著重要的應(yīng)用.第三十四頁，共六十六頁，2022年，8月28日磁記錄第三十五頁，共六十六頁，2022年，8月28日磁記錄是利用鐵磁材料的特性與電磁感應(yīng)的規(guī)律來記錄信息(如聲音、圖象或數(shù)字等)的。把鐵磁材料制成粉末狀，用粘接劑涂敷在特制的帶或圓盤表面，稱為磁帶或磁盤，用它們記錄音像信號(hào)或數(shù)字信號(hào)。錄音(或錄像)時(shí)，需要一個(gè)錄音(像)磁頭，它是一個(gè)具有微小氣隙的電磁鐵。工作時(shí)，使磁帶靠近磁頭的氣隙走過，磁頭的線圈內(nèi)通入由聲音或圖像轉(zhuǎn)成的電信號(hào)，即強(qiáng)弱和頻率都隨時(shí)間變化的電流。這個(gè)電流使鐵芯的磁化狀態(tài)及氣隙中的磁場(chǎng)同步變化。第三十六頁，共六十六頁，2022年，8月28日放音(像)時(shí)，讓已錄有信號(hào)的磁帶在放音磁頭的氣隙下面通過。磁帶上磁粉剩磁的強(qiáng)弱將引起磁頭中線圈鐵芯內(nèi)磁通的變化。這個(gè)變化的磁通在線圈內(nèi)產(chǎn)生同步變化的感應(yīng)電流。將此電流放大再經(jīng)過電聲(或電像)轉(zhuǎn)換，獲得原來記錄的聲音或圖像。要想把已記錄的聲音或圖象抹去，只要在磁帶通過時(shí)，在磁頭的線圈內(nèi)通入等幅變化的電流即可這個(gè)變化著的磁場(chǎng)將使磁帶上磁粉的磁化狀態(tài)發(fā)生相應(yīng)變化，當(dāng)磁帶離開磁頭后，磁粉剩磁的強(qiáng)弱分布對(duì)應(yīng)輸入磁頭的電流信號(hào)。把信號(hào)記錄到磁帶上。第三十七頁，共六十六頁，2022年，8月28日磁光盤是以磁疇的磁化方向表示記錄數(shù)據(jù)，常溫下磁疇具有10kOe以上的矯頑力，普通的磁鐵和磁頭都不能改變其磁化方向，但如果受熱，隨著溫度的上升，其矯頑力將迅速變小，當(dāng)溫度上升到居里溫度（矯頑力降為0時(shí)的溫度稱為居里溫度）時(shí)磁疇的磁化方向隨外部磁場(chǎng)的改變而改變。磁光盤便是利用激光照射產(chǎn)生的熱能結(jié)合磁記錄進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄和擦除：即連續(xù)照射激光，將記錄膜的溫度提高到居里溫度，使矯頑力降為0，從而受磁頭磁場(chǎng)的影響磁疇磁化方向全部向下，完成磁光盤的初始化，也即是通過寫入“0”擦除原有數(shù)據(jù)。磁光盤技術(shù)第三十八頁，共六十六頁，2022年，8月28日記錄數(shù)據(jù)時(shí)，磁頭通電，反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向，需寫入數(shù)據(jù)的地方受強(qiáng)激光照射，磁化方向也隨磁頭磁場(chǎng)方向的改變而向上，即寫入數(shù)據(jù)“1”。讀出激光入射到磁光盤，反射光的偏振面將隨磁疇磁化方向的改變而旋轉(zhuǎn)（即所謂克爾（kerr）效應(yīng)），順時(shí)針旋轉(zhuǎn)表明數(shù)據(jù)是“1”，反時(shí)針是“0”，這一變化用偏振光分束器轉(zhuǎn)換成光強(qiáng)度的變化，然后導(dǎo)入光探測(cè)器取出電信號(hào)，從而完成數(shù)據(jù)的讀出。讀出時(shí)的激光強(qiáng)度不到記録／擦除時(shí)的1/7，因而不會(huì)影響記錄膜的數(shù)據(jù)。第三十九頁，共六十六頁，2022年，8月28日磁光盤是以磁疇的磁化方向表示記錄數(shù)據(jù)，常溫下磁疇具有10kOe以上的矯頑力，普通的磁鐵和磁頭都不能改變其磁化方向，但如果受熱，隨著溫度的上升，其矯頑力將迅速變小，當(dāng)溫度上升到居里溫度（矯頑力降為0時(shí)的溫度稱為居里溫度）時(shí)磁疇的磁化方向隨外部磁場(chǎng)的改變而改變。磁光盤便是利用激光照射產(chǎn)生的熱能結(jié)合磁記錄進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄和擦除：即連續(xù)照射激光，將記錄膜的溫度提高到居里溫度，使矯頑力降為0，從而受磁頭磁場(chǎng)的影響磁疇磁化方向全部向下，完成磁光盤的初始化，也即是通過寫入“0”擦除原有數(shù)據(jù)。磁光盤技術(shù)第四十頁，共六十六頁，2022年，8月28日記錄數(shù)據(jù)時(shí)，磁頭通電，反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向，需寫入數(shù)據(jù)的地方受強(qiáng)激光照射，磁化方向也隨磁頭磁場(chǎng)方向的改變而向上，即寫入數(shù)據(jù)“1”。讀出激光入射到磁光盤，反射光的偏振面將隨磁疇磁化方向的改變而旋轉(zhuǎn)（即所謂克爾（kerr）效應(yīng)），順時(shí)針旋轉(zhuǎn)表明數(shù)據(jù)是“1”，反時(shí)針是“0”，這一變化用偏振光分束器轉(zhuǎn)換成光強(qiáng)度的變化，然后導(dǎo)入光探測(cè)器取出電信號(hào)，從而完成數(shù)據(jù)的讀出。讀出時(shí)的激光強(qiáng)度不到記録／擦除時(shí)的1/7，因而不會(huì)影響記錄膜的數(shù)據(jù)。第四十一頁，共六十六頁，2022年，8月28日

多功能磁性材料和智能磁性材料的研究和應(yīng)用是適應(yīng)當(dāng)代多種高新技術(shù)的需要和相關(guān)學(xué)科的進(jìn)步而發(fā)展起來的.

多功能磁性材料是指同時(shí)具有其他物理功能和磁性功能的材料.

智能磁性材料則是指同時(shí)具有對(duì)外界環(huán)境的感知反饋和響應(yīng)(或稱執(zhí)行)功能的磁性材料,

因?yàn)橥瑫r(shí)具有這幾種功能而類似于人的智能,

所以這種磁性材料被稱為智能磁性材料.

目前已觀測(cè)到多功能磁效應(yīng)的磁性材料：

(1)

磁場(chǎng)能產(chǎn)生電通密度和電場(chǎng)能產(chǎn)生磁通密度的磁-電材料,

如GaFeO3

和DyAlO3

等;

第四十二頁，共六十六頁，2022年，8月28日(2)

具有電矩有序和磁矩有序的鐵電-鐵磁或序電-序磁材料,

如BiFeO3-(Ba,

Pb)(Ti,Zr)O3

等;（6）已經(jīng)觀測(cè)到具有形狀記憶的磁性智能材料有Ni-Ti

和Ni-Al

等合金,

例如已經(jīng)利用Ni-Ti

形狀記憶合金研制成可應(yīng)用于宇宙飛船的大小和形狀可改變的無線電通信天線.(5)

同時(shí)具有超導(dǎo)電性和磁矩有序的超導(dǎo)-強(qiáng)磁或超導(dǎo)-序磁材料,

如ErRh4B4

和Gd-Ba-Cu-O

系材料等.

(3)

同時(shí)具有高載流子遷移率和磁矩有序的超導(dǎo)-強(qiáng)磁材料,

如EuO

和ZnCr2S4

等;

(4)

同時(shí)具有透光和磁矩有序的透光-強(qiáng)磁材料,

如FeBO3

和KFeF3

等;第四十三頁，共六十六頁，2022年，8月28日四、各類磁效應(yīng)1、常見磁效應(yīng)磁力電磁感應(yīng)載流導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)電荷磁力OO’載流線圈（均勻場(chǎng)）第四十四頁，共六十六頁，2022年，8月28日1845年，電磁力將一根金屬棒射出了近20米遠(yuǎn)；電磁炮1991年和1994年美國(guó)分別研制成功機(jī)動(dòng)型的多發(fā)電磁炮和反戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈電磁炮；1978年，澳大利亞國(guó)立大學(xué)物理學(xué)家理查德·馬歇爾和約翰巴伯等人使用5米長(zhǎng)的導(dǎo)軌炮，將質(zhì)量3.3克的塑料彈丸以5900米/秒的高速發(fā)射成功1901年，挪威物理學(xué)家伯克蘭造出了第一門電磁線圈炮，能把10千克的彈體加速到100米／秒；1898年美國(guó)一位發(fā)明者斷言線圈炮可將炮彈射出230千米。第四十五頁，共六十六頁，2022年，8月28日動(dòng)量定理目前，研制成功的電磁炮已能將彈丸加速到8—10km/s（火炮僅2km/s），是火炮的4到5倍．預(yù)計(jì)將來電磁炮彈丸的速度將達(dá)到100km/s．發(fā)射能量的成本：常規(guī)火炮的發(fā)射藥產(chǎn)生每兆焦耳能量需10美元，而電磁炮只需0.1美元．第四十六頁，共六十六頁，2022年，8月28日電磁炮是利用電磁力代替火藥曝炸力來加速?gòu)椡璧碾姶虐l(fā)射系統(tǒng)，它主要由電源、高速開關(guān)、加速裝置和炮彈四部分組成．根據(jù)結(jié)構(gòu)和原理的不同，可分為以下幾種類型：1）線圈炮（交流同軸線圈炮）

加速線圈固定在炮管中，通以交變電流交變磁場(chǎng)彈丸線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與加速線圈電流的磁場(chǎng)互相作用產(chǎn)生洛侖茲力彈丸加速運(yùn)動(dòng)并發(fā)射出去加速線圈彈丸線圈彈丸線圈第四十七頁，共六十六頁，2022年，8月28日2）軌道炮軌道炮是利用軌道電流間相互作用的安培力把彈丸發(fā)射出去．它由兩條平行的長(zhǎng)直導(dǎo)軌組成，導(dǎo)軌間放置一質(zhì)量較小的滑塊作為彈丸．當(dāng)兩軌接人電源時(shí)，強(qiáng)大的電流從一導(dǎo)軌流入，經(jīng)滑塊從另一導(dǎo)軌流回時(shí)，在兩導(dǎo)軌平面間產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，通電流的滑塊在安培力的作用下，彈丸會(huì)以很大的速度射出，這就是軌道炮的發(fā)射原理．第四十八頁，共六十六頁，2022年，8月28日3）電熱炮：電熱炮的原理完全不同于上述兩種電磁炮，其結(jié)構(gòu)也有多種形式．最簡(jiǎn)單的一種是采用一般的炮管，管內(nèi)設(shè)置有接到等離子體燃燒器上的電極，燃燒器安裝在炮后膛的末端．當(dāng)?shù)入x子體燃燒器兩極間加上高壓時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一道電弧，使放在兩極間的等離子體生成材料（如聚乙烯）蒸發(fā)．蒸發(fā)后的材料變成過熱的高壓等離子體，從而使彈丸加速。第四十九頁，共六十六頁，2022年，8月28日4）重接炮：重接炮是一種多級(jí)加速的無接觸電磁發(fā)射裝置，沒有炮管，但要求彈丸在進(jìn)入重接炮之前應(yīng)有一定的初速度．其結(jié)構(gòu)和工作原理是利用兩個(gè)矩形線圈上下分置，之間有間隙．長(zhǎng)方形的“炮彈”在兩個(gè)矩形線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)中受到強(qiáng)磁場(chǎng)力的作用，穿過間隙在其中加速前進(jìn)．重接炮是電磁炮的最新發(fā)展形式．第五十頁，共六十六頁，2022年，8月28日“上帝之箭”

DDX未來戰(zhàn)艦可能裝備動(dòng)力電磁炮武器系統(tǒng)第五十一頁，共六十六頁，2022年，8月28日我國(guó)的電磁炮的理論論證在上世紀(jì)80年代中期就基本完成，從那時(shí)起就開始進(jìn)行實(shí)用化的研究，經(jīng)過近20年的努力，已經(jīng)結(jié)出豐碩的成果，預(yù)計(jì)2007年前后，將部分裝備部隊(duì)進(jìn)行量產(chǎn)前的定型試用。一種電磁炮是口徑20mm左右的車載反坦克電磁炮（也可能實(shí)現(xiàn)機(jī)載），該炮的核心設(shè)備包括MW級(jí)的高脈沖發(fā)電機(jī)、超導(dǎo)線圈和高速裝彈機(jī)，可以把超過120g的實(shí)心穿甲彈加速到3.5km/s以上,射速在10發(fā)/分到15發(fā)/分之間實(shí)驗(yàn)表明，彈頭雖小，但是由于初速高，完全擊穿現(xiàn)役所有主戰(zhàn)坦克裝甲，效果就和用AK47掃射本田轎車一樣。第五十二頁，共六十六頁，2022年，8月28日法拉第電磁感應(yīng)定律方向：楞次定律動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)第五十三頁，共六十六頁，2022年，8月28日磁流體發(fā)電中的帶電流體，它們是通過加熱燃料、惰性氣體、堿金屬蒸氣而得到的。在幾千攝氏度的高溫下，這些物質(zhì)中的原子和電子的運(yùn)動(dòng)都很劇烈，有些電子甚至可以脫離原子核的束縛，結(jié)果，這些物質(zhì)變成自由電子、失去電子的離子以及原子核的混合物，這就是等離子體。將等離子體以超音速的速度噴射到一個(gè)加有強(qiáng)磁場(chǎng)的管道里面，等離子體中帶有正、負(fù)電荷的高速粒子，在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力的作用，分別向兩極偏移，于是在兩極之間產(chǎn)生電壓，用導(dǎo)線將電壓接入電路中就可以使用了。磁流體發(fā)電第五十四頁，共六十六頁，2022年，8月28日第五十五頁，共六十六頁，2022年，8月28日磁流體發(fā)電的最大好處是可以大大提高發(fā)電效率。普通的火力發(fā)電，燃燒燃料釋放的能量中，只有20%變成了電能。而且，人們從理論上推算出，火力發(fā)電的效率提高到40%就已達(dá)到了極限。而用磁流體發(fā)電，可以將從磁流體發(fā)電管道里噴出來的廢氣，驅(qū)動(dòng)另一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)，形成組合發(fā)電裝置，這種組合發(fā)電的效率可以達(dá)到50%。如果解決好一些技術(shù)上的問題，發(fā)電效率還有望進(jìn)一步提高到60%以上。第五十六頁，共六十六頁，2022年，8月28日磁流體發(fā)電的另一個(gè)好處是產(chǎn)生的環(huán)境污染少。利用火力發(fā)電，燃燒燃料產(chǎn)生的廢氣里含有大量的二氧化硫，這是造成空氣污染的一個(gè)重要原因。利用磁流體發(fā)電，不僅使燃料在高溫下燃燒得更加充分，它使用的一些添加材料還可以和硫化合，生成硫酸鉀，并被回收利用，這就避免了直接把硫排放到空氣中，對(duì)環(huán)境造成污染。利用磁流體發(fā)電，只要加快帶電流體的噴射速度，增加磁場(chǎng)強(qiáng)度，就能提高發(fā)電機(jī)的功率。人們使用高能量的燃料，再配上快速啟動(dòng)裝置，就可以使發(fā)電機(jī)功率達(dá)到1000萬kW，這就滿足了一些需要大功率電力的場(chǎng)合。目前，中國(guó)，美國(guó)、印度、澳大利亞以及歐洲共同體等，都積極致力于這方面的研究。第五十七頁，共六十六頁，2022年，8月28日1959年，美國(guó)阿夫柯公司建造了第一臺(tái)磁流體發(fā)電機(jī)，功率為115kW。此后各國(guó)均有研究制造，美蘇聯(lián)合研制的磁流體發(fā)電機(jī)U－25B在1978年8月進(jìn)行了第四次試驗(yàn)，氣體-等