磁铁磁性单位

篇一：磁铁为什么会有磁性 磁性的本质

磁铁为什么会有磁性 磁性的本质

一、物质磁性的起源

如果磁是电磁以太涡旋，一个磁铁，没看到任何电磁以太的涡旋，为什么会有磁性？我们的回答是：物质的磁性起源于原子中电子的运动，电子的运动会产生一个电磁以太的涡旋。

早在1820年，丹麦科学家奥斯特就发现了电流的磁效应，第一次揭示了磁与电存在着联系，从而把电学和磁学联系起来。

为了解释永磁和磁化现象，安培提出了分子电流假说。安培认为，任何物质的分子中都存在着环形电流，称为分子电流，而分子电流相当一个基元磁体。当物质在宏观上不存在磁性时，这些分子电流做的取向是无规则的，它们对外界所产生的磁效应互相抵消，故使整个物体不显磁性。在外磁场作用下，等效于基元磁体的各个分子电流将倾向于沿外磁场方向取向，而使物体显示磁性。

磁现象和电现象有本质的联系。物质的磁性和电子的运动结构有着密切的关系。乌伦贝克与哥德斯密特最先提出的电子自旋概念，是把电子看成一个带电的小球，他们认为，与地球绕太阳的运动相似，电子一方面绕原子核运转，相应有轨道角动量和轨道磁矩，另一方面又绕本身轴线自转，具有自旋角动量和相应的自旋磁矩。施特恩-盖拉赫从银原子射线实验中所测得的磁矩正是这自旋磁矩。（现在人们认为把电子自旋看成是小球绕本身轴线的转动是不正确的。）

电子绕原子核作圆轨道运转和绕本身的自旋运动都会产生电磁以太的涡旋而形成磁性，人们常用磁矩来描述磁性。因此电子具有磁矩，电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成。在晶体中，电子的轨道磁矩受晶格的作用，其方向是变化的，不能形成一个联合磁矩，对外没有磁性作用。因此，物质的磁性不是由电子的轨道磁矩引起，而是主要由自旋磁矩引起。每个电子自旋磁矩的近似值等于一个波尔磁子 。 是原子磁矩的单位， 。因为原子核比电子重2000倍左右，其运动速度仅为电子速度的几千分之一，故原子核的磁矩仅为电子的千分之几，可以忽略不计。

孤立原子的磁矩决定于原子的结构。原子中如果有未被填满的电子壳层，其电子的自旋磁矩未被抵消，原子就具有“永久磁矩”。例如，铁原子的原子序数为26，共有26个电子，在5个轨道中除了有一条轨道必须填入2个电子（自旋反平行）外，其余4个轨道均只有一个电子，且这些电子的自旋方向平行，由此总的电子自旋磁矩为4 。

二、 物质磁性的分类

1、 抗磁性

当磁化强度M为负时，固体表现为抗磁性。Bi、Cu、Ag、Au等金属具有这种性质。在外磁场中，这类磁化了的介质内部的磁感应强度小于真空中的磁感应强度M。抗磁性物质的原子（离子）的磁矩应为零，即不存在永久磁矩。当抗磁性物质放入外磁场中，外磁场使电子轨道改变，感生一个与外磁场方向相反的磁矩，表现为抗磁性。所以抗磁性来源于原子中电子轨道状态的变化。抗磁性物质的抗磁性一般很微弱，磁化率H一般约为-10-5，为负值。

2、 顺磁性

顺磁性物质的主要特征是，不论外加磁场是否存在，原子内部存在永久磁矩。但在无外加磁场时，由于顺磁物质的原子做无规则的热振动，宏观看来，没有磁性；在外加磁场作用下，每个原子磁矩比较规则地取向，物质显示极弱的磁性。磁化强度与外磁场方向一致，

为正，而且严格地与外磁场H成正比。

顺磁性物质的磁性除了与H有关外，还依赖于温度。其磁化率H与绝对温度T成反比。

式中,C称为居里常数，取决于顺磁物质的磁化强度和磁矩大小。

顺磁性物质的磁化率一般也很小，室温下H约为10-5。一般含有奇数个电子的原子或分子，电子未填满壳层的原子或离子，如过渡元素、稀土元素、钢系元素，还有铝铂等金属，都属于顺磁物质。

3、 铁磁性

对诸如Fe、Co、Ni等物质，在室温下磁化率可达10-3数量级，称这类物质的磁性为铁磁性。

铁磁性物质即使在较弱的磁场内，也可得到极高的磁化强度，而且当外磁场移去后，仍可保留极强的磁性。其磁化率为正值，但当外场增大时，由于磁化强度迅速达到饱和，其H变小。

铁磁性物质具有很强的磁性，主要起因于它们具有很强的内部交换场。铁磁物质的交换能为正值，而且较大，使得相邻原子的磁矩平行取向（相应于稳定状态），在物质内部形成许多小区域——磁畴。每个磁畴大约有1015个原子。这些原子的磁矩沿同一方向排列，假设晶体内部存在很强的称为“分子场”的内场，“分子场”足以使每个磁畴自动磁化达饱和状态。这种自生的磁化强度叫自发磁化强度。由于它的存在，铁磁物质能在弱磁场下强列地磁化。因此自发磁化是铁磁物质的基本特征，也是铁磁物质和顺磁物质的区别所在。

铁磁体的铁磁性只在某一温度以下才表现出来，超过这一温度，由于物质内部热骚动破坏电子自旋磁矩的平行取向，因而自发磁化强度变为0，铁磁性消失。这一温度称为居里点 。在居里点以上，材料表现为强顺磁性，其磁化率与温度的关系服从居里——外斯定律，

式中C为居里常数。

4、 反铁磁性

反铁磁性是指由于电子自旋反向平行排列。在同一子晶格中有自发磁化强度，电子磁矩是同向排列的；在不同子晶格中，电子磁矩反向排列。两个子晶格中自发磁化强度大小相同，方向相反，整个晶体 。反铁磁性物质大都是非金属化合物，如MnO。

不论在什么温度下，都不能观察到反铁磁性物质的任何自发磁化现象，因此其宏观特性是顺磁性的，M与H处于同一方向，磁化率 为正值。温度很高时， 极小；温度降低， 逐渐增大。在一定温度 时， 达最大值 。称 为反铁磁性物质的居里点或尼尔点。对尼尔点存在 的解释是：在极低温度下，由于相邻原子的自旋完全反向，其磁矩几乎完全抵消，故磁化率 几乎接近于0。当温度上升时，使自旋反向的作用减弱， 增加。当温度升至尼尔点以上时，热骚动的影响较大，此时反铁磁体与顺磁体有相同的磁化行为。

三、电子轨道磁矩与轨道角动量的关系

设轨道半径为r (圆轨道)、电子速率为v

则轨道电流I：

电子的轨道磁矩

对处于氢原子基态的电子，

电子的轨道角动量(圆轨道)

L = mvr

式中m 为电子质量

由于电子带负电，电子轨道磁矩与轨道角动量的关系是：

(此式虽由圆轨道得出，但与量子力学的结论相同)

在这里要特别强调指出的是：电子轨道磁矩与轨道角动量成正比。

四、电子自旋磁矩与自旋角动量的关系

实验证明：电子有自旋(内禀)运动，相应有自旋磁矩大小为

自旋磁矩和自旋角动量 S 的关系：

在这里又要特别强调指出的是：电子自旋磁矩又与自旋角动量成正比。磁矩与角动量成正比不是偶然的。因为电子的角动量越大，它所带动的电磁以太涡旋的角动量也越大，磁矩当然也就越大了。这也就从另一个侧面印证了磁是以太的涡旋。

磁畴

磁畴(Magnetic Domain)理论是用从微观上说明铁磁质的磁化机理。

所谓磁畴，是指磁性材料内部的一个个小区域，每个区域内部包含大量原子，这些原子的磁矩都象一

个个小磁铁那样整齐排列，但相邻的不同区域之间原子磁矩排列的方向不同，如图所示。各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。宏观物体一般总是具有很多磁畴，这样，磁畴的磁矩方向各不相同，结果相互抵消，矢量和为零，整个物体的磁矩为零，它也就不能吸引其它磁性材料。也就是说磁性材料在正常情况下并不对外显示磁性。只有当磁性材料被磁化以后，它才能对外显示出磁性。在中学物理教科书中，目前课程改革试验区（山东、江苏、海南、宁夏、广东等）使用的人教版《普通高中课程标准实验教科书.物理》采用了磁畴理论，而现在大部分地区使用的人教版教材《全日制普通高级中学教科书.物理》中在解释磁化原理是用的是安培的分子电流假说。

在铁磁质中相邻电子之间存在着一种很强的“交换耦合”作用,在无外磁场的情况下，它们的自旋

磁矩能在一个个微小区域内“自发地”整齐排列起来而形成自发磁化小区域，称为磁畴。在未经磁化

的铁磁质中，虽然每一磁畴内部都有确定的自发磁化方向，有很大的磁性，但大量磁畴的磁化方向各不相同因而整个铁磁质不显磁性。如图所示。

当铁磁质处于外磁场中时，那些自发磁化方向和外磁场方向成小角度的磁畴其体积随着外加磁场的增大而扩大并使磁畴的磁化方向进一步转向外磁场方向。另一些自发磁化方向和外磁场方向成大角度的磁畴其体积则逐渐缩小，这时铁磁质对外呈现宏观磁性。当外磁场增大时，上述效应相应增大，直到所有磁畴都沿外磁场排列达到饱和。由于在每个磁畴中个单元磁矩已排列整齐，因此具有很强 性质：在居里温度以下，铁磁或亚铁磁材料内部存在很多各自具有自发磁矩，且磁矩成对的小区域。他们排列的方向紊乱，如不加磁场进行磁化，从整体上看，磁矩为零。这些小区域即称为磁畴。磁畴之间的界面称为磁畴壁(magnetic domain wall)。当有外磁场作用时，磁畴内一些磁矩转向外磁场方向，使得与外磁场方向接近一致的总磁矩得到增加，这类磁畴得到成长，而其他磁畴变小，结果是磁化强度增高。随着外磁场强度的进一步增高，磁化强度增大，但即使磁畴内的磁矩取向一致，成了单一磁畴区，其磁化方向与外磁场方向也不完全一致。只有当外磁场强度增加到一定程度时，所有磁畴中磁矩的磁化方向才能全部与外磁场方向取向完全一致。此时，铁磁体就达到磁饱和状态，即成饱和磁化。一旦达到饱和磁化后，即使磁场减小到零，磁矩也不会回到零，残留下一些磁化效应。这种残留磁化值称为残余磁感应强度(以符号Br表示)。饱和磁化值称为饱和磁感应强度(Bs)。若加上反向磁场，使剩余磁感应强度回到零，则此时的磁场强度称为矫顽磁场强度或矫顽力(Hc)。

从物质的原子结构观点来看，磁铁质内电子间因自旋引起的相互作用是非常强烈的，在这种作用下，铁磁质内部形成了一些微小的自发磁化区域，叫做磁畴。每一个磁畴中，各个电子的自旋磁矩排列的很整齐，因此它具有很强的磁性。磁畴的体积约为10^(-12)m^3~10^(-9)m^3，内含约10^17~10^20 个原子。在没有外磁场时，铁磁质内各个磁畴的排列方向是无序的，所以铁磁质对外不显磁性。当磁铁质处于外磁铁场中时，各个磁畴的磁矩在外磁场的作用下都趋向于沿外磁场中的磁化程度非常大，它所建立的附加磁场强度B'比外磁场的磁场强度B。在数值上一般要大几十倍到数千倍，甚至达数万倍。

从实验中得知，铁磁质的磁化和温度有关。随着温度的升高，它的磁化能力逐渐减小，当温度升高到某一温度时，铁磁性就完全消失，铁磁质退化成顺磁质。这个温度叫做居里温度或叫居里点。这是因为铁磁质中自发磁化区域因剧烈的分子热运动而糟破坏，磁畴也就瓦解了，铁磁质的铁磁性消失，过渡到顺磁质，从实验知道，铁的居里温度是1043K，78%坡莫合金的居里温度是873K，45%坡莫合金的居里温度是673K。

磁畴 magnetic domain

在居里温度以下，在大块铁磁性或亚铁磁性（见铁氧体）单晶体（或多晶体中的晶粒）中，形成很多小区域，每个区域内的原子磁矩沿特定的方向排列，呈现均匀的自发磁化。但是在不同的区域内，磁矩的方向不同，使得晶体总的磁化强度为零。这种自发磁化的小区域称为磁畴。图1[Si－Fe单晶（001）面的磁畴结构] 是用粉纹法在Si-Fe单晶的(001)面上观察到的磁畴结构。

起因 磁畴的成因，是为了降低由于自发磁化所产生的静磁能。图2a[说明磁畴形成的示意图] 示意地

表示整个铁磁体均匀磁化而不分畴的情形。在这种情况下，正负磁荷分别集中在两端，所产生的磁场(称为退磁场)分布在整个铁磁体附近的空间内，因而有较高的静磁能。图2b[说明磁畴形成的示意图] 表示分割成苦干个磁化相反的小区域。这时，退磁场主要局限在铁磁体两端附近，从而使静磁能降低。计算表明，如果分为 个区域,能量约可以降至 1/ (如图2c[说明磁畴形成的示意图] 所示)。

畴壁 单纯从静磁能看，自发磁化趋向于分割成为磁化方向不同的磁畴，分割愈细,静磁能愈低。但是,形成磁畴也是要付出代价的。相邻磁畴之间，破坏了两边磁矩的平行排列，使交换能(见交换作用)增加。为减少交换能的增加，相邻磁畴之间的原子磁矩，不是骤然转向的，而是经过一个磁矩方向逐渐变化的过渡区域。这种过渡的区域叫做畴壁,如图3[畴壁中磁矩分布示意图] 所示。在畴壁内，原子磁矩不是平行排列的，同时也偏离了易磁化方向（见磁各向异性），所以在过渡区域内增加了交换能和各向异性能，这就是建立畴壁所需的畴壁能。磁畴分割得愈细，所需畴壁数目愈多，总的畴壁能愈高。由于这个缘故，磁畴的分割并不会无限地进行下去，而是进行到再分割所增加的畴壁能超过静磁能的减少时为止。此时体系的总自由能最低。一般地说，大块铁磁物体分成磁畴的原因是短程强交换作用和长程静磁相互作用共同作用的结果。根据相邻磁畴磁化方向的不同,可把畴壁区分为180°壁（如图2b[说明磁畴形成的示意图] ）和90°壁(如图2c[说明磁畴形成的示意图] )。畴壁具有一定的厚度 ，如铁晶体的畴壁约含1000个原子层。畴壁厚度取决于交换能和各向异性能的比值，某些稀土金属间化合物在低温下可形成一至几个原子层的窄畴壁。磁畴宽度一般介于10 ～10 厘米。

计算方法 究竟形成怎样的磁畴结构，即磁畴的大小、形状、分布及各磁畴中的磁矩方向，取决于铁磁体的内禀磁性［如交换作用、饱和磁化强度、磁晶各向异性(见磁各向异性)、磁致伸缩］和晶体的不完整性（如杂质、缺陷、内应力等），同时也与样品的形状、大小以及外加应力或磁场等因素有关。在热力学平衡时，铁磁体中自发磁化的分布应使其总自由能达到极小值，因此，原则上铁磁体中自发磁化的分布（即磁畴结构）应满足下列方程式：

[109-01] 式中 为交换能 磁晶各向异性能 磁弹性能 退磁场能 F 以及外磁场中的势能 但是严格解决上述变分问题，在物理上和数学上都遇到很大困难。一般是采取半经验方法，先根据实验或几种能量的定性分析，提出合理的模型,然后再根据上式原理计算,得出定量的结果。虽然这种方法不够严格，但若干理论所预言的磁畴结构已在实验上得到证实。不仅在铁磁体、亚铁磁体内存在磁畴，而且在反铁磁体内也观察到了磁畴结构。磁性材料的技术磁化过程就是在外磁场作用下磁畴的运动变化过程，所以磁畴结构直接影响物体的磁化行为。此外，某些特殊结构的磁畴（如磁泡）具有特殊的应用价值。

最后需要指出，当铁磁体的尺寸很小时（如微粒或薄膜），即使在外磁场为零时，铁磁体也不分割成磁畴，而沿某一方向自发磁化，即单畴体。也就是说，根据材料的磁性，存在一个临界尺寸，当物体体积小于临界尺寸时，就不再形成磁畴结构。

杨正 杨应昌

篇二：磁 铁 的 磁 性

《磁 铁 的 磁 性》教学设计

一、教材分析：

《磁铁的磁性》是科学四年级（上）第四单元的内容，本单元包括《磁铁的磁性》、《磁铁的两极》、《做一个小磁铁》和《指南针》四部分内容。《磁铁的磁性》安排了两个层次的活动。第一层通过猜测并动手实验，感知磁铁能吸哪些物体；第二层是讨论交流和概括，能被磁铁吸的物体是什么材料做的？得出能吸铁一类物质的性质叫磁性，帮助学生建立磁性这一科学概念。让学生自己去探究磁铁能吸引哪些物体，自己设计方案探究磁铁各部分磁性的强弱……给学生提供充分的科学探究机会，探究身边的科学，使他们在像科学家那样进行科学探究的过程中，体验学习科学的乐趣，增强科学探究的能力，获取科学知识，形成尊重事实、善于质疑的科学态度

二、学情分析

四年级学生已经经过了一学年科学新课程的学习，已经具备了一定的探究能力，他们活泼好动，喜欢质疑探究，有良好的学习习惯和动手能力，并且师生关系融洽。新课程科学课要给学生提供充分的科学探究机会，探究身边的科学，使他们能像科学家那样进行科学探究，体验学习科学的乐趣，增强科学探究的能力。

设计思路

本课是教科版《科学》教材四年级上册磁铁单元的第一课，是在学生对生活中常见磁铁形成已有认识的基础上展开探究活动的。

磁铁的磁性这一内容与学生日常生活联系密切，对他们来说，玩磁铁是件感兴趣的事，观察磁铁也是很乐意做的事情。所以我采用了让学生运用已有的知识通过讨论交流以加深对磁铁磁性的认识，再引导学生共同猜测、实验、分析、记录、描述、交流、各自观察到的结果及发现，鼓励他们大胆发表自己的看法，让学生始终处于一种探究、研讨的气氛中，学会用探究的方法去进一步理解磁铁各部分的强弱不一样，并知道磁铁都有两个磁极，体验科学探究的乐趣。

设计理念

1、学生是科学学习的主体

本课中搜索整理有关食物营养成份资料，讨论交流其对人体的作用时，教师积极地为每一个学生创造我能做的机会，组织学生以小组为单位，创作交流、展示自我，放手让孩子们真刀真枪的搞科学。

2、科学学习要以探索为核心

本课中检验食物中含有的营养成分时，教师放手让学生对判断食物中含有哪些营养成分的方法各抒己见，对推断食物中含有的营养成分的过程亲身体验，并选择自己喜欢的方式进行描述，交流。

设计流程

一、教学目标

1、科学概念：

磁铁有磁性，能吸引铁的物体。

磁性最强的地方是磁铁的磁极，磁铁有两个磁极。

2、过程与方法：

能认真观察，如实记录，体验探究磁性的乐趣和方法。

能根据提出的问题，探究磁铁各部分磁性的强弱，经历实验观察分析结果，得出结论的活动过程。

3、情感态度与价值观：体验学习科学的乐趣，在科学学习中尊重他人意见，敢于提出不同见解，乐于表达合作与交流。

教学重点：根据事实进行分析、研讨、认识磁铁各部分的磁性强弱是不一样的。

教学难点：磁铁的磁极磁性最强，有两个磁极。

教学准备：

观察演示用：各形磁铁、蹄形磁铁、环形磁铁、饼形磁铁等形状不同的磁铁。

分组实验用：磁铁、铜片、回形针、大头针、小铁钉、牙签、橡皮、塑料尺、布片、纸片等物品。

小组探究用；木架台、小钢珠。

教 学 活 动 过 程:

教 学 设 计

一、激趣设景，引出问题。

1、谈话引入。同学们，你们喜欢玩游戏吗？马老师这里有两根钓鱼杆和几条小鱼，现在想请两名钓鱼高手展开钓鱼比赛，其他同学做裁判，谁愿意参加比赛？

2、两名学生上台比赛钓鱼，其他同学观看。

3、由参加比赛的两名学生各自说出钓鱼的发现。

4、揭示课题。（出示课题：磁铁的磁性）

二、了解磁铁来历，认识磁铁形状。

1、你知道磁铁是怎么来的吗？（引导学生回答）

2、（出示课件）了解磁铁的来历。

3、除了指南针，你们还知道哪些地方应用了磁铁？（哪些物品上有磁铁？）学生交流各自已有的知识。

篇三：物质为什么会有磁性 一个磁铁为

物质为什么会有磁性 一个磁铁为什么会有磁性?我们的回答是：物质的磁性起源于原子中电子的运动,电子的运动会产生一个电磁以太的涡旋.磁铁同向相斥，异极相吸是因为异级之间的以太流叠加，以太流速度变大，造成异极相互吸引。同向之间由于以太流方向相同，以太流相互碰撞，速率减小，所以同极相互排斥。类似于伯努利原理。丹麦科学家奥斯特就发现了电流的磁效应，为了解释永磁和磁化现象,安培提出了分子电流假说.安培认为,任何物质的分子中都存在着环形电流,称为分子电流,而分子电流相当一个基元磁体.当物质在宏观上不存在磁性时,这些分子电流做的取向是无规则的,它们对外界所产生的磁效应互相抵消,故使整个物体不显磁性.在外磁场作用下,等效于基元磁体的各个分子电流将倾向于沿外磁场方向取向,而使物体显示磁性。磁现象和电现象有本质的联系.物质的磁性和电子的运动结构有着密切的关系.乌伦贝克与哥德斯密特最先提出的电子自旋概念,是把电子看成一个带电的小球,他们认为,与地球绕太阳的运动相似,电子一方面绕原子核运转,相应有轨道角动量和轨道与轨道角动量成正比，虽然后来否定了这个电子是小球这个说法。在这里要特别强调指出的是：电子自旋磁矩又与自旋角动量成正比.磁矩与角动量成正比不是

偶然的，因为电子的角动量越大,它所带动的电磁以太涡旋的角动

量也越大,磁矩当然也就越大了.这也就从另一个侧面印证了磁是

以太的涡旋.

麦克斯韦在《论物理的力线》中，充分的运用了前人“以太涡旋”的思想，他认为，两个电荷之间的作用力是由于媒质所呈现的张力或运动所造成的，而这种张力或运动是由于无数“分子涡旋运动”的结果。他由此构建了一个场的力学模型：在以太媒质中，以力线为轴，形成无数绕轴旋转的以太管，这些以太管是电子的自旋形成的，因此电子也存在一个自旋磁矩，电子在绕原子核公转的时候也会带动空间的以太流形成公转磁矩，电子自旋磁力线，就像许多以力线为轴而转动着的“圆筒”，“圆筒”转动的速度代表力强，转动轴的方向代表力的方向，用这一模型也很形象地揭示出电场变化与磁场变化之间和关系，在一个有规则的磁场中，许许多多这样的圆筒都以相同的方向旋转。但两个圆筒既要接触，又要以相同的方向旋转，在力学上是不允许的。于是，麦克斯韦设想，在这些圆筒之间必须加进许许多多向轴承、滚珠般的小球体--以太粒子,他们的转动方向和他们所接触的每一个圆筒的转动方向相反，各个以太管就可以同向旋转了。麦克斯韦设想这些以太粒子代表点的支点，他们的运动则产生电流。麦克斯韦在研读了法拉第的著作之后，立即认识到力线和场概念的重要性，他意识到，法拉第的模型正是建立新物理理论的重要基础……1855-1856年，《论法拉第的力线》中，为了对法拉第的观念作精密的数学处理，麦克斯韦以不可以压缩的流体稳定流动中的涡流线来对电场和磁场中的力线进行类比，因为流体场中的运动和能量都完全由这些涡流线的位置和强度决定，……他考虑了一块中间嵌有一个流体源的各向同性的无限大的均匀介质，得出了了介质中某一点的流体压力正比于单位时间通过包围流体元的人已封闭曲面的总流量的结论。基于以上考虑，并借鉴汤姆逊的研究B=μH，麦克斯韦认为如果电场强度E、磁场强度H就是矢量场中的“力”，磁感应强度B、电流密度j、D表示相应场中的通量，场中“力”可以用它们的“通量”的线性关系表示出来。E=kD、H=B/μ、E=ρj

麦克斯韦对电磁场描述【一种弥漫的物质，密度很小但的确有，能运动，能以很大而有限的速度把运动从一部分传递到另一部分】。对此申先甲等人编著的《物理学史简编》的评述是：麦克斯韦仍然假设真空中有以太煤质存在，这使他仍然引入了真空位移电流概念，从而建立完整的电磁场理论。

麦克斯韦电磁场理论的核心思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场，变化的电场可以激发涡旋磁场；电场和磁场不是彼此孤立的，它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。麦克斯韦进一步将电场和磁场的所有规律综合起来，建立了完整的电磁场理论体系。

?·E=ρ/ε0

，描述了电场的性质。在一般情况下，电场可以是库仑电场也可以是变化磁场激发

的感应电场，而感应电场是涡旋场。 ?·B=0，描述了磁场的性质。磁场可以由传导电流激发，也可以由变化电场的位移电流所激发，它们的磁场都是涡旋场。 运动电荷在磁场中所受的力即磁场对运动电荷的作用力，洛伦兹力的公式为F=qvB。电子所受的洛伦兹力从本质上讲是电子受到圆筒形磁力线的作用

设有两根平行的长直导线，分别通有电流I1和I2，它们之间的距离为d，且直径远小于d。电流I1所产生的磁场为B1=μ0I1/2πd，载有电流I2的导线单位长度线段所受的安倍力为F2=B1I1=μ0I1I2/2πd.同理，载流导线单位长度受线段电流I2的力F1=μ0I1I2/2πd。同向导线的力为什么使两根导线相互吸引，在这里的解释是，导线内部电子的定向运动带动周围空间以太流的流动形成磁场，同向导线之间的以太流叠加，导致两导线相互吸引。同理，反响的导线相互排斥，是因为导线之间的以太流相互碰撞，速率减小，导致两反响导线相互排斥。安倍的右手螺旋定则是电流带动以太流的外在表现。

篇四：磁铁的磁性

《磁铁的磁性》说课稿

教案作者：佚名 教案来源：不详 教案栏目：物理说课稿 收藏本页

一、 说教学内容:

《磁铁的磁性》是科教版《科学》四年级上册第四单元《磁铁》的第一课时，本课指导学生认识磁铁最基本的性质----磁性。教学内容分为三部分。

第一部分：我知道的磁铁。

这部分是该单元的引入，主要交流我们认识的磁铁的形状以及磁铁的名称。还有交流我们曾在什么地方看到过磁铁，介绍磁铁在生产生活中的应用。四年级学生差不多都玩过磁铁，对磁铁、磁现象有一定的经验和认识。他们有表述自己的经历和体验的愿望。教学时要充分利用学生认知基础和学习基础。通过交流让他们体会到磁铁与我们的生活非常贴近，从而激发起他们进一步研究的兴趣。

第二部分：磁铁能吸引哪些物体？

这部分首先是让学生通过实验感知磁铁能吸引哪些物体，然后讨论能被磁铁吸住的物体和不能被磁铁吸住的物体各是什么材料做的。由此再进一步认识能被磁铁吸引的物体是铁做成的，初步建立起“磁性”的概念。

第三部分：磁铁各部分的磁性强弱都一样吗？

教材介绍两种方法：一种是将磁铁水平悬挂起来，观察磁铁的各个部分分别能吸引多少个回形针；另一种是在磁铁上放一颗小钢珠，观察小钢珠往哪部分滚，以检验磁铁哪部分磁性强。相信学生通过小组合作能设计出一些实验方法来认识、理解“磁铁两端磁性最强”。在探究了磁铁各部分磁性强弱后，教材通过文字告诉学生“磁性最强的地方叫磁铁的磁极，磁铁有两个磁极。”这时，学生们可能会不断提出新的问题。例如：“每种磁铁都有两个磁极吗？”等等，借助这些问题，就会延伸出学生课内或课外的探究活动。

二、说教学目标

根据教材的编排意图，结合四年级学生的实际，遵循课标精神，我确定了以下教学目标。 基础目标:

1. 通过探索,让学生知道磁铁的磁性。

2.指导学生探索,建立“磁性”的概念及认识磁铁各部分磁性的强弱。

发展目标:

1. 能根据现象进行猜想、推测，并能通过实验验证发现规律,亲历一个完整的科学探究过程，逐步培养学生的科学素养。

2. 能不断地提出一些问题,自己设计研究方案去解决问题。

教学准备:

教师准备：带有磁性乌龟的鱼钩及几条带铁环的塑料做成的鱼。

观察演示准备:条形磁铁、蹄形磁铁、环形磁铁等形状不同的磁铁。

分组实验准备:磁铁、瓷汤匙 、铁钥匙、回形针、大头针、铁钉、牙签、橡皮、塑料尺、铁尺、纸片、棉花等。

三、说教学策略、方法及过程

“教无定法，贵在得法”。教法的体现必须在启发性原则和主体性原则的指导下，充分调动学生的学习兴趣，激发求知欲望。本课教学的指导思想是力图体现以活动组织教学,通过营造有趣的问题情境,让学生经历一个发现问题、提出问题、建立假设、设计实验验证、得出结论并解决问题的过程去认识磁铁的磁性。对于本课的教学，我主要安排6个环节。下面，我具体说一下这6个环节。

（一）、创设情境,激发兴趣。

课堂伊始，我会引导学生谈一谈他们的生活经验。“同学们，你们钓过鱼吗？谁能说说你是怎样钓鱼的。”然后请学生谈一谈。接着我会说：“今天，老师也想来钓鱼，只不过老师的鱼杆上绑的不是鱼钩，而是一只小乌龟，可老师还真能把鱼给钓起来。”这时老师演示，让学生仔细观察并猜猜为什么,估计学生能说出是因为磁铁的原因。然后板书: 磁铁

这一环节的设计通过师生就日常生活中“钓鱼”这个话题的交流及教师的表演，激发学生的探究兴趣，充分调动学生思维，为新课做好铺垫。

（二）、交流我们知道的磁铁。

首先老师提问：“在日常生活中,你们知道哪些物品上有磁铁吗?”

学生可能说: 磁性黑板、冰箱门、铅笔盒......

“你们看到的磁铁是什么形状的呢?谁来说?”

估计学生会说: 有圆形、长方形、正方形、环形......

这时教师分别出示条形磁铁、蹄形磁铁、环形磁铁。

并请学生拿出与老师手中形状相同的磁铁，让学生根据磁铁的形状给它们取名称。并结合板书：条形磁铁、蹄形磁铁、环形磁铁

本环节的设计注重让学生联系生活实际，交流自己所见过的磁铁，让学生根据磁铁的形状为磁铁起名称，大大地激发了学生的学习热情，调动了学生学习的积极性，充分体现了学生的主体地位。

（三）、学生猜测并验证磁铁能吸引哪些物体。

首先教师设疑: 桌上有很多物体, 你们猜一猜, 磁铁能吸引哪些物体? 学生各抒己见。这时老师提示学生可以通过实验来研究磁铁能吸引哪些物体。学生可以在桌面上和实验材料区选取不同物体，进行分组实验，观察磁铁能吸引哪些物体,把能吸引的物体在记录单上用“√“表示出来。

铁夹、玻璃杯等许多物体，供学生实验，记录单第三行的空白部分让学生填写从实验材料区选取实验材料的物体名称。

学生分组实验并汇报结果后，教师因势利导：我们观察到磁铁能吸引回形针、大头针、铁钉、这些物体，它们都是什么材料做成的？

学生回答后老师引导学生进行思考：由此你能得出什么结论？

师生共同探讨总结出磁铁能吸引铁一类材料做的物体并板书磁性的概念。

在这一环节的活动中，先让学生大胆猜测磁铁能吸引哪些物体，估计学生能就磁铁能否吸引棉花或小纸片等这些问题产生认知的矛盾，也就有了探究、验证的需求。这时，教师让学生进行验证也就水到渠成了。同时学生的小组合作学习在这个环节中所起到的作用也是科学、有效的。小组活动中，同学们在小组长的安排下，有的到实验材料区去选取实验所需的材料，有的负责记录，有不同的看法互相交流，然后小组长把全组的意见整理、汇报，得出了“磁铁能吸引铁一类材料做的物体”这一结论。最后在教师的引导下，完整的形成了“磁性”的概念，这符合学生的认知规律，又充分的体现新课程的精神。

（四）、研究磁铁各部分磁性的强弱。

老师继续引导: 像刚才老师表演的钓鱼就是应用了磁铁的磁性。那么磁铁各个部分的磁性是不是一样呢？我们一起来研究这个问题。先说一说你们想怎样设计实验来研究这个问题。 学生独立思考，然后小组讨论设计实验方案并交流。

估计学生的方案有:将磁铁水平悬挂起来，观察磁铁的各个部分分别能吸引多少个回形针。或者在磁铁上放一颗小钢珠，观察小钢珠往哪部分滚，以检验磁铁哪部分磁性强等等。 教师认真倾听学生的各种方案,对于合理、易操作、有创意的方案给予肯定，并让他们按照同学提出的方案有选择性的去进行实验、验证。然后小组汇报实验结果，最后得出结论并板书：磁铁的两端磁性最强,磁铁磁性最强的地方是磁铁的磁极,磁铁有两个磁极。

（五）、摆弄磁铁。

首先由老师引导学生继续探索。“同学们，如果我们继续摆弄磁铁，也许还会有更多的发现、更多的问题可以研究。比如我们把两块条形磁铁吸在一起，这块磁铁是不是就有四个磁极，请同学们自己摆弄磁铁，如果有什么发现和什么问题就把它记在记录单上并进行研究。” 学生可独立或小组合作摆弄磁铁，研究发现的问题，最后把他们的研究成果在全班进行交流。 “研究磁铁各部分磁性的强弱”及“摆弄磁铁”这两个环节的设计意为学生创造一个活泼、严谨的氛围，让学生去思索、探究，培养学生的创新精神。“在研究磁铁各部分磁性的强弱”时，先让学生独立思考，然后在小组里交流。除了以上估计的两个实验方案，可能还有的学生想到把磁铁放在离回形针2、3厘米的距离，观察回形针有什么反应……在摆弄磁铁的过程中，可能有的学生发现了环形磁铁的磁极，有的学生发现了两条条形磁铁同极相排斥的现象，还有的学生发现两条条形磁铁连起来变成一条条形磁铁时，它得磁极不是4个而是2个，……学生的这些发现是通过自己的实验来证明的，应该说，在这个活动中，学生思维的开放性和独立性得到充分的体现。

（六）、总结延伸。

课堂结束时我会小结“通过这节课的学习,你有什么收获?”并让学生思考问题“一块磁铁断了,它还有两个磁极吗？”

这一环节的设计，目的是让学生对知识进行系统整理。并把探究活动延伸至课外。

四、说教学评价

科学课程目标的重点在于培养学生的态度和能力，所以评价时，不应过于看重学生所获得的知识的多少及作品的优劣，而应特别关注学生参与的态度、解决问题的能力和创造性，关注学习的过程和方法，关注交流与合作，关注动手实践以及所获得的经验与教训，同时要强调评价的激励性，鼓励学生发挥自己的个性特长，施展自己的才能，努力形成激励广大学生积极进取、勇于创新的氛围。评价可采用多种形式，如书面材料的评价与对学生的口头报告、活动、展示的评价相结合；教师评价与学生的自评、互评相结合；小组的评价与组内个人的评价相结合等。基于这一评价理念，本节课评价方式灵活多样，各种评价方式有机结合。例如：在“创设情境,激发兴趣.” “交流我们知道的磁铁”这两个环节采取教师评价与学生的自评、互评相结合，在“学生猜测并验证磁铁能吸引哪些物体”“研究磁铁各部分磁性的强弱”这两个环节采取书面材料的评价与对学生的口头报告、活动、展示的评价相结合；让学生在评价中学会实践和反思、发现自我、欣赏别人。

五、说板书设计：

形状：条形 蹄形 环形

磁铁 磁性：磁铁能吸引铁一类材料做的物体

磁极：磁铁磁性最强的地方

（两个）

篇五：磁铁的种类

磁铁的种类

磁铁，应该叫磁钢，英文 Magnet，磁钢现在主要分两大类，一类是软磁，一类是硬磁； 软磁包括硅钢片和软磁铁芯；硬磁包括铝镍钴、钐钴、铁氧体和钕铁硼，这其中，最贵的是钐钴磁钢，最便宜的是铁氧体磁钢，性能最高的是钕铁硼磁钢，但是性能最稳定，温度系数最好的是铝镍钴磁钢，用户可以根据不同的需求选择不同的硬磁产品。

怎样来定义磁铁的性能？

主要有如下3个性能参数来确定磁铁的性能：

剩磁Br ：永磁体经磁化至技术饱和，并去掉外磁场后，所保留的Br称为剩余磁感应强度。

矫顽力Hc：使磁化至技术饱和的永磁体的B降低到零，所需要加的反向磁场强度称为磁感矫顽力，简称为矫顽力。

磁能积BH：代表了磁铁在气隙空间（磁铁两磁极空间）所建立的磁能量密度，即气隙单位体积的静磁能量。由于这项能量等于磁铁的Bm和Hm的乘积，因此称为磁能积。

磁场：对磁极产生磁作用的空间为磁场

表面磁场：永磁体表面某一指定位置的磁感应强度

如何选择磁铁？

在决定选择哪一种磁铁之前应明确需要磁铁发挥何种作用？

主要的作用：移动物体，固定物体或抬升物体。

所需磁铁的形状：圆片形，圆环形，方块形，瓦片形或特殊形状。

所需磁铁的尺寸：长，宽，高，直径及公差等等。

所需磁铁的吸力，期望价格及数量等等。

指南针就是根据磁铁的性质发明的

磁铁的知识 (2009-12-23 16:48:29)

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磁铁的种类很多 ，一般分为永磁和软磁两大类，我们所说的磁铁,一般都是指永磁磁铁

永磁磁铁又分二大分类:

第一大类是:金属合金磁铁包括钕铁硼磁铁Nd2Fe14B）、钐钴磁铁(SmCo)、铝镍钴磁铁（ALNiCO）

第二大类是：铁氧体永磁材料（Ferrite）

1、钕铁硼磁铁：它是目前发现商品化性能最高的磁铁，被人们称为磁王，拥有极高的磁性能其最大磁能积(BHmax)高过铁氧体(Ferrite)10倍以上。其本身的机械加工性能亦相当之好。工作温度最高可达200℃。而且其质地坚硬，性能稳定，有很好的性价比，故其应用极其广泛。但因为其化学活性很强，所以必须对其表面凃层处理。(如镀Zn,Ni,电泳、钝化等)。

2、 铁氧体磁铁：它主要原料包括BaFe12O19和SrFe12O19。通过陶瓷工艺法制造而成，质地比较硬，属脆性材料，由于铁氧体磁铁有很好的耐温性、价格低廉、性能适中，已成为应用最为广泛的永磁体。

3、铝镍钴磁铁：是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。铸造工艺可以加工生产成不同的尺寸和形状，可加工性很好。铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数，工作温度可高达600℃以上。铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域。

4、钐钴（SmCo）依据成份的不同分为SmCo5和Sm2Co17。由于其材料价格昂贵而使其发展受到限制。钐钴（SmCo）作为稀土永磁铁，不但有着较高的磁能积（14-28MGOe）、可靠的矫顽力和良好的温度特性。与钕铁硼磁铁相比，钐钴磁铁更适合工作在高温环境中。

磁铁的分类 (2009-12-23 11:47:59)

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杂谈

磁性料材主要有二大类:

第一是永磁材料(也叫硬磁):材料本身就具有保存磁力的特点

第二是软磁(也叫电磁铁):需要外界通电才能产生磁力

我们平是说的磁铁,一般都是指永磁材料

永磁材料也有二大分类:

第一大类是:合金永磁材料包括稀土永磁材料（钕铁硼Nd2Fe14B）、钐钴(SmCo)、钕镍钴（NdNiCO）

第二大类是：铁氧体永磁材料（Ferrite）按生产工艺不同分为：烧结铁氧体 （Sintered Ferrite）、粘结铁氧体（橡胶磁 Rubber Magnet）、注塑铁氧体

（Zhusu Ferrite），这三种工艺依据磁晶的取向不同又各分为等方性和异方性磁体。 这些就是目前市面上的主要永磁材料，还有一些因生产工艺原或成本原因，不能大范围应用而淘汰，如Cu-Ni-Fe（铜镍铁）、Fe-Co-Mo（铁钴钼）、Fe-Co-V（铁钴钒）、MnBi（锰铋）、AlMnC（钴锰碳）

1、稀土永磁材料（钕铁硼Nd2Fe14B）：按生产工艺不同分为以下三种

（1）、烧结钕铁硼（Sintered NdFeB）——（烧结钕铁硼永磁体经过气流磨制粉后冶炼而成，矫顽力值很高，且拥有极高的磁性能，其最大磁能积(BHmax)高过铁氧体(Ferrite)10倍以上。其本身的机械性能亦相当之好，可以切割加工不同的形状和钻孔。高性能产品的最高工作温度可达200摄氏度。由於它的物质含量容易导致锈蚀，所以根据不同要求必须对表面进行不同的凃层处理。(如镀Zn,Ni,Au,Epoxy等)。非常坚硬和脆、有高抗退磁性、高成本/性能比例、不适用于高工作温度）；

（2）、粘结钕铁硼（Bonded NdFeB）——粘结钕铁硼是将钕铁硼粉末与树脂、塑胶或低熔点

金属等粘结剂均匀混合，然后用压缩、挤压或注射成型等方法制成的复合型钕铁硼永磁体。产品一次成形，无需二次加工、可直接做成各种复杂的形状。粘结钕铁硼的各个方向都有磁性，可以加工成钕铁硼压缩模具和注塑模具。精密度高、磁性能极佳、耐腐蚀性好、温度稳定性好。

（3）、注塑钕铁硼（Zhusu NdFeB）——有极高之精确度、容易制成各向异性形状复杂的薄壁环或薄磁体

2. 烧结铁氧体（Sintered Ferrite）的主要原料包括BaFe12O19和SrFe12O19，依据磁晶的取向不同分为等方性和异方性磁体。由于其低廉的价格和适中的磁性能而成为目前应用最为广泛的一种磁体。年产量达300吨以上。铁氧体磁铁是通过陶瓷工艺法制造而成，质地也比较坚硬，也属脆性材料，由于铁氧体磁铁有很好的耐温性及价格低廉，已成为应用最为广泛的永磁体。

3． 橡胶磁（Rubber Magnet）是铁氧体磁材系列中的一种，由粘结铁氧体料粉与合成橡胶复合经挤出成型、压延成型、注射成型等工艺而制成的具有柔软性、弹性及可扭曲的磁体。可加工成条状、卷状、片状及各种复杂形状。 橡胶磁体由磁粉（SrO6Fe2O3）、聚乙烯（CPE）和其它添加剂（EBSO、DOP）等组成，通过挤出、压延制造而成。橡胶磁材可以是同性的或异性的，它由铁氧体磁粉、CPE和某些微量元素制成，可弯、可捻、可卷。它无需更多机械加工即可使用，也可以按所需尺寸修整形状,橡胶磁也可以根据客户要求复PVC,背胶,上UV油等。它的磁能积在0.60 至1.50 MGOe之间。 橡胶磁材的应用领域：冰箱、讯息告示架、将物件固定于金属体以用作广告等的紧固件，用于玩具、教学仪器、开关和感应器的磁片。主要应用于微特电机、电冰箱、消毒柜、厨柜、玩具、文具、广告等行业。

4. 铝镍钴（AlNiCo）是最早开发出来的一种永磁材料，是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。根据生产工艺不同分为烧结铝镍钴（Sintered AlNiCo）和铸造铝镍钴（Cast AlNiCo）。产品形状多为圆形和方形。铸造工艺可以加工生产成不同的尺寸和形状；与铸造工艺相比，烧结产品局限于小的尺寸，其生产出来的毛坯尺寸公差比铸造产品毛坯要好，磁性能要略低于铸造产品，但可加工性要好。在永磁材料中，铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数，工作温度可高达600摄氏度以上。铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域。

5、钐钴（SmCo）依据成份的不同分为SmCo5和Sm2Co17,分别为笫一代和笫二代稀土永磁材料。由于其原材料十分稀缺，价格昂贵而使其发展受到限制。钐钴（SmCo）作为第二代稀土

永磁体，不但有着较高的磁能积（14-28MGOe）和可靠的矫顽力，而且在稀土永磁系列中表现出良好的温度特性。与钕铁硼相比，钐钴更适合工作在高温环境中。

钕铁硼磁铁 (2009-12-23 11:08:12)

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钕铁硼磁铁可分为粘接钕铁硼和烧结钕铁硼两种。

钕铁硼磁铁具有体积小、重量轻和磁性强的特点，是迄今为止性能价格比最佳的磁体。预计在未来20-30年里，不可能有替代钕铁硼磁铁的磁性材料出现。生产钕铁硼磁铁的主要原材料有金属钕、纯铁、硼铁合金以及其他添加剂。

钕铁硼磁铁行业的核心技术主要体现在制造工艺上，具体体现在其产品的均匀性、一致性、加工质量、镀层质量等方面。

钕铁硼磁铁作为第三代稀土永磁材料，具有很高的性能价格比，其广泛应用于能源、交通、机械、医疗、IT、家电等行业，特别是随着信息技术为代表的知识经济的发展，给稀土永磁钕铁硼产业等功能材料不断带来新的用途，这为钕铁硼产业带来更为广阔的市场前景。

钕铁硼磁铁应用范围如下：

电声领域：扬声器、受话器、传声器、报警器、舞台音响、

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