磁性材料方面论文题目有哪些初中
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稀土对花卉植物开花期的影响上海宝山区海滨二中 张蕾菁 吴军等随着人民生活水平的提高,人们对鲜花的需求也增加了。鲜花色彩艳丽,清香宜人,但都有花期不长久的缺陷。人们为延长鲜花的保鲜期,曾使用过不少试剂,如阿斯匹林等。我们则尝试用稀土来延长植物的开花期。稀土是一类稀有元素。农用稀土主要是镧和铈元素的化合物。它对植物生长有一定促进作用。为了解它对花期和花的大小有否影响,我们做了以下实验。一、实验材料农乐粉状物(一种稀土肥料),金盏菊,烧杯。二、实验过程和记录将农乐配制成5种不同浓度的溶液,将金盏菊朵插入,另外设一对照组。列表如下:花直径为3—4cm 农乐溶液 情况记录 对照 50mg/100ml 花盛开,1周后凋谢 花6天后谢 100mg/100ml 花刚开,2周后谢,花盛开时比对照组略大 花6天后谢 150mg/100ml 花盛开,1周多后凋谢,叶色好 花6天后谢,枝上叶比前较差 200mg/100ml 花盛开,1周多后凋谢,叶色好 花6天后谢,枝上叶比前较差 300mg/l00ml 花盛开,1周多后凋谢,叶色好 花6天后谢,枝上叶比前较差 三、分析和讨论从上述实验记录可以认为:稀土对鲜花的开放时间有一定的延长作用。从50mg/100ml稀土溶液到3OOmg/100ml稀土溶液都有一定的延长开花期的作用,而且使花朵的直径也略有扩大。金盏菊施加稀土后一般能延长开花2--4天。我们认为,这与稀土能促进植物生命活动,促进叶绿素形成,增加有机物合成(加稀土溶液的植物叶色较深)有关。稀土也许有促进植物生殖器官吸收有机养料的作用。我们还发现,稀土浓度越高(在300mg/l00ml以下),延长花朵开放的时间也越长。至于浓度到达多高才会有负作用,我们还得在以后作进一步研究。稀土是一种含微量元素的化合物,对植物生长有一定的促进作用。张、吴二位同学用农用稀土——农乐做延长花卉植物花期的试验,是很有实用价值的。从文章来看,这两位同学确实做了不少工作,也取得了可喜的成果,可嘉可勉。当然,和大多数初次独立进行科学实验的同学一样,他们在实验方法和实验报告的表述方面还显得不够成熟。不过这没关系,以后多开展一些这样的活动,多看一些课外书籍,他们一定会做得更好。与许多同龄人相比,他们已经领先一步了。首先,从报告的内容来看,作者只进行了一种花卉——金盏菊的花期实验,所以,报告的题目似改为“稀土对金盏菊花期的影响”更贴切一些。要知道,植物是一个外延很大的概念,在科学研究报告中是不能随意乱用的。把稀土对某一种植物有作用看作是对所有植物都有相同的作用,那是不行的。这叫以偏概全,往往会酿成大错。第二,极稀溶液的浓度应用ppm(百万分之一)表示,如文中的“50mg/lOOml"可表示为500ppm。第三,在报告中应该明确记录用金盏菊做试验的数量和次数(至少10株金盏菊,反复多次)。第四,花的开放有始花期、盛花期和凋谢期,它们的具体日期要记录明确、完整。注意,实验记录中的数据必须是明确的,如“6天”“23小时”等,不能出现“1周多”“10多天”之类比较含糊的数据,要不然“稀土越浓,花期越长”有何根据?(选自《中学科技》1994年第4期)
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居里夫人是一位法国籍波兰科学家。她研究放射性现象,发现了一系列新元素,包括镭和钋。此外她的放射原理以及放射同位素分离法都是非常有名的。1903年她和丈夫皮埃尔一起荣获诺贝尔奖。当时放射性元素的破坏作用还没有被发现,居里夫人在工作时没有采取任何保护措施,有时将装有放射性元素的试验管放在衣袋里,有时放在抽屉里,由于长期接触放射性元素,居里夫人最终在1934年7月4日死于恶性贫血。
法国物理学家贝克勒尔的研究工作引起了居里夫人的关注。贝克勒尔在检查一种稀有矿物质“铀盐”时,继伦琴(Wilhelm Roentgen 1845-1923)发现X射线之后又发现了一种“铀射线”人们称之为贝克勒尔射线。贝克勒尔发现的射线,引起了居里夫人极大兴趣,射线放射出来的力量是从哪里来的?居里夫人看到当时欧洲所有的实验室还没有人对铀射线进行过深入的研究,于是决心闯进这个领域。但是,由于当时学校的设备房屋极为紧张,无法给居里夫人提供好的实验条件和处所, 校长经过皮埃尔多次请求,才允许居里夫人使用一间潮湿的小屋作理化实验。居里夫妇的实验室条件极差,夏天,因为顶棚是玻璃的,里面被太阳晒得像一个烤箱;冬天,又冷得人都快冻僵了。居里夫妇克服了人们难以想像的困难,为了心中的理想辛勤地奋斗着。 居里夫人受过高等化学教育,具有丰富的化学知识。她在研究铀盐矿石时想到,没有什么理由可以证明铀是惟一能发射射线的化学元素。她根据门捷列夫的元素周期律排列的元素,逐一进行测定,很快发现含钍元素的化合物,也能自动发出射线,与铀射线相似,强度也相像。居里夫人认识到这种现象绝不只是铀的特性,必须给它起一个新名称。居里夫人提议叫它“放射性”,铀、钍等有这种特殊“放射”功能的物质,叫作“放射性元素”。 对大量能够收集到的矿物进行测定之后,居里夫人发现一种沥青铀矿的放射性强度比预计的强度大得多。 经过仔细的研究后发现,这些沥青铀矿中铀和钍的含量无法解释她观察到的放射性的强度。这种反常的而且过强的放射性是哪里来的?只能有一种解释:这些沥青矿物中含有一种少量的比铀和钍的放射性作用强得多的新元素。居里夫人在以前所做的试验中,已经检查过当时所有已知的元素了。居里夫人断定,这是一种人类还不知道的新元素。 居里夫人的发现吸引了皮埃尔的注意,居里夫妇一起向未知元素进军。在潮湿的工作室里,经过居里夫妇的合力攻关,1898年7月,他们宣布发现了这种新元素,它比纯铀放射性要强400倍。为了纪念居里夫人的祖国——波兰,新元素被命名为钋(波兰的意思)。 1898年12月,居里夫妇又根据实验事实宣布,他们又发现了第二种放射性元素,这种新元素的放射性比钋还强。他们把这种新元素命名为“镭”。可是,当时谁也不能确认他们的发现,因为按化学界的传统,一个科学家在宣布他发现新元素的时候,必须拿到实物,并精确地测定出它的原子量。而居里夫人的报告中却没有针和镭的原子量,手头也没有镭的样品。居里夫妇决定拿出实物来证明。当时,藏有钋和镭的沥青铀矿,是一种很昂贵的矿物,主要产在波希米亚的圣约阿希母斯塔尔矿,人们炼制这种矿物,从中提取制造彩色玻璃用的铀盐。对于生活十分清贫的居里夫妇来说,哪有钱来支付这件工作所必需的费用呢?他们的智慧补足了财力,他们预料,提出铀之后,矿物里所含的新放射性元素一定还存在,那么一定能从提炼铀盐后的矿物残渣中找到它们。经过无数次的周折,奥地利政府决定馈赠一吨废矿渣给居里夫妇,并答应若他们将来还需要大量的矿渣,可以在最优惠的条件下供应。为了提炼镭,居里夫人立即投入提取实验,她每次把20多公斤的废矿渣放入冶炼锅熔化,连续几小时不停地用一根粗大的铁棍搅动沸腾的材料,而后从中提取仅含百万分之一的微量物质。他们从1898年一直工作到1902年,经过几万次的提炼,处理了几十吨矿石残渣,终于得到l克的镭盐,测定出了它的原子量是225。 镭宣告诞生了! 居里夫妇证实了镭元素的存在,使全世界都开始关注放射性现象。镭的发现在科学界爆发了一次真正的革命。居里夫人以(放射性物质的研究)为题,完成了她的博士论文。1903年,居里夫人获得巴黎大学的物理学博士学位。同年,居里夫妇和贝克勒尔共同荣获诺贝尔物理学奖。于1910年与德比恩(Andre Debierne,1874-1949年,于1899年从沥青铀矿中发现放射性元素锕Ac)一起分离出纯净的金属镭。 1914年第一次世界大战爆发时,居里夫人用X-射线设备装备了救护车,并将其开到了前线。作品: 1、发现了放射性元素钋(Po)和镭(Ra) 2、提出了-射线(现在已知它是由电子组成的)是带负电荷的微粒的观点。 1、1903年,居里夫妇和贝克勒尔共同荣获诺贝尔物理学奖。 2、1911年因分离出纯的金属镭而获诺贝尔化学奖。
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才给这么点分就求论文,没门
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自己上百度找,不过最好自己写,这里有一参考: 摘 要:介绍了电磁学计算方法的研究进展和状态,对几种富有代表性的算法做了介绍,并比较了各自的优势和不足,包括矩量法、有限元法、时域有限差分方法以及复射线方法等。 关键词:矩量法;有限元法;时域有限差分方法;复射线方法 1 引 言 1864年Maxwell在前人的理论(高斯定律、安培定律、法拉第定律和自由磁极不存在)和实验的基础上建立了统一的电磁场理论,并用数学模型揭示了自然界一切宏观电磁现象所遵循的普遍规律,这就是著名的Maxwell方程。在11种可分离变量坐标系求解Maxwell方程组或者其退化形式,最后得到解析解。这种方法可以得到问题的准确解,而且效率也比较高,但是适用范围太窄,只能求解具有规则边界的简单问题。对于不规则形状或者任意形状边界则需要比较高的数学技巧,甚至无法求得解析解。20世纪60年代以来,随着电子计算机技术的发展,一些电磁场的数值计算方法发展起来,并得到广泛地应用,相对于经典电磁理论而言,数值方法受边界形状的约束大为减少,可以解决各种类型的复杂问题。但各种数值计算方法都有优缺点,一个复杂的问题往往难以依靠一种单一方法解决,常需要将多种方法结合起来,互相取长补短,因此混和方法日益受到人们的重视。 本文综述了国内外计算电磁学的发展状况,对常用的电磁计算方法做了分类。 2 电磁场数值方法的分类 电磁学问题的数值求解方法可分为时域和频域2大类。频域技术主要有矩量法、有限差分方法等,频域技术发展得比较早,也比较成熟。时域法主要有时域差分技术。时域法的引入是基于计算效率的考虑,某些问题在时域中讨论起来计算量要小。例如求解目标对冲激脉冲的早期响应时,频域法必须在很大的带宽内进行多次采样计算,然后做傅里叶反变换才能求得解答,计算精度受到采样点的影响。若有非线性部分随时间变化,采用时域法更加直接。另外还有一些高频方法,如GTD,UTD和射线理论。 从求解方程的形式看,可以分为积分方程法(IE)和微分方程法(DE)。IE和DE相比,有如下特点:IE法的求解区域维数比DE法少一维,误差限于求解区域的边界,故精度高;IE法适合求无限域问题,DE法此时会遇到网格截断问题;IE法产生的矩阵是满的,阶数小,DE法所产生的是稀疏矩阵,但阶数大;IE法难以处理非均匀、非线性和时变媒质问题,DE法可直接用于这类问题〔1〕。 3 几种典型方法的介绍 有限元方法是在20世纪40年代被提出,在50年代用于飞机设计。后来这种方法得到发展并被非常广泛地应用于结构分析问题中。目前,作为广泛应用于工程和数学问题的一种通用方法,有限元法已非常著名。 有限元法是以变分原理为基础的一种数值计算方法。其定解问题为: 应用变分原理,把所要求解的边值问题转化为相应的变分问题,利用对区域D的剖分、插值,离散化变分问题为普通多元函数的极值问题,进而得到一组多元的代数方程组,求解代数方程组就可以得到所求边值问题的数值解。一般要经过如下步骤: ①给出与待求边值问题相应的泛函及其变分问题。 ②剖分场域D,并选出相应的插值函数。 ③将变分问题离散化为一种多元函数的极值问题,得到如下一组代数方程组: 其中:Kij为系数(刚度)矩阵;Xi为离散点的插值。 ④选择合适的代数解法解式(2),即可得到待求边值问题的数值解Xi(i=1,2,…,N) (2)矩量法 很多电磁场问题的分析都归结为这样一个算子方程〔2〕: L(f)=g(3)其中:L是线性算子,f是未知的场或其他响应,g是已知的源或激励。 在通常的情况下,这个方程是矢量方程(二维或三维的)。如果f能有方程解出,则是一个精确的解析解,大多数情况下,不能得到f的解析形式,只能通过数值方法进行预估。令f在L的定义域内被展开为某基函数系f1,f2,f3,…,fn的线性组合: 其中:an是展开系数,fn为展开函数或基函数。 对于精确解式(2)通畅是无限项之和,且形成一个基函数的完备集,对近似解,将式 (2)带入式(1),再应用算子L的线性,便可以得到: m=1,2,3,… 此方程组可写成矩阵形式f,以解出f。矩量法就是这样一种将算子方程转化为矩阵方程的一种离散方法。 在电磁散射问题中,散射体的特征尺度与波长之比是一个很重要的参数。他决定了具体应用矩量法的途径。如果目标特征尺度可以与波长比较,则可以采用一般的矩量法;如果目标很大而特征尺度又包括了一个很大的范围,那么就需要选择一个合适的离散方式和离散基函数。受计算机内存和计算速度影响,有些二维和三维问题用矩量法求解是非常困难的,因为计算的存储量通常与N2或者N3成正比(N为离散点数),而且离散后出现病态矩阵也是一个难以解决的问题。这时需要较高的数学技巧,如采用小波展开,选取合适的小波基函数来降维等〔3〕。 (3)时域有限差分方法 时域有限差分(FDTD)是电磁场的一种时域计算方法。传统上电磁场的计算主要是在频域上进行的,这些年以来,时域计算方法也越来越受到重视。他已在很多方面显示出独特的优越性,尤其是在解决有关非均匀介质、任意形状和复杂结构的散射体以及辐射系统的电磁问题中更加突出。FDTD法直接求解依赖时间变量的麦克斯韦旋度方程,利用二阶精度的中心差分近似把旋度方程中的微分算符直接转换为差分形式,这样达到在一定体积内和一段时间上对连续电磁场的数据取样压缩。电场和磁场分量在空间被交叉放置,这样保证在介质边界处切向场分量的连续条件自然得到满足。在笛卡儿坐标系电场和磁场分量在网格单元中的位置是每一磁场分量由4个电场分量包围着,反之亦然。 这种电磁场的空间放置方法符合法拉第定律和安培定律的自然几何结构。因此FDTD算法是计算机在数据存储空间中对连续的实际电磁波的传播过程在时间进程上进行数字模拟。而在每一个网格点上各场分量的新值均仅依赖于该点在同一时间步的值及在该点周围邻近点其他场前半个时间步的值。这正是电磁场的感应原理。这些关系构成FDTD法的基本算式,通过逐个时间步对模拟区域各网格点的计算,在执行到适当的时间步数后,即可获得所需要的结果。 在上述算法中,时间增量Δt和空间增量Δx,Δy和Δz不是相互独立的,他们的取值必须满足一定的关系,以避免数值不稳定。这种不稳定表现为在解显式 差分方程时随着时间步的继续计算结果也将无限制的67增加。为了保证数值稳定性必须满足数值稳定条件: 其中:(对非均匀区域,应选c的最大值)〔4〕。 用差分方法对麦克斯韦方程的数值计算还会在网格中引起所模拟波模的色散,即在FDTD网格中数字波模的传播速度将随波长、在网格中的传播方向以及离散化的情况而改变。这种色散将导致非物理原因引起的脉冲波形的畸变、人为的各向异性及虚拟的绕射等,因此必须考虑数值色散问题。如果在模拟空间中采用大小不同的网格或包含不同的介质区域,这时网格尺寸与波长之比将是位置的函数,在不同网格或介质的交界面处将出现非物理的绕射和反射现象,对此也应该进行定量的研究,以保证正确估计FDTD算法的精度。在开放问题中电磁场将占据无限大空间,而由于计算机内存总是有限的,只能模拟有限空间,因此差分网格在某处必将截断,这就要求在网格截断处不引起波的明显反射,使对外传播的波就像在无限大空间中传播一样。这就是在截断处设置吸收边界条件,使传播到截断处的波被边界吸收而不产生反射,当然不可能达到完全没有反射,目前已创立的一些吸收边界条件可达到精度上的要求,如Mur所导出的吸收边界条件。 (4)复射线方法 复射线是用于求解波场传播和散射问题的一种高频近似方法。他根据几何光学理论和几何绕射理论的分析方法和计算公式,在解析延拓的复空间中求解复射线轨迹和场的振幅和相位,从而直接得出局部不均匀波(凋落波)的传播和散射规律〔5〕。复射线方法是包括复射线追踪、复射线近轴近似、复射线展开以及复绕射线等处理技术在内的一系列处理方法的统称。其共同特点在于:通过将射线参考点坐标延拓到复空间而建立了一个简单而统一的实空间中波束/射线束(Bundle ofrays)分析模型;通过费马原理及其延拓,由基于复射线追踪或复射线近轴近似的处理技术,构造了射线光学架构下有效的鞍点场描述方法等。例如,复射线追踪法将射线光学中使用的射线追踪方法和场强计算公式直接地解析延拓到复空间,利用延拓后的复费马原理进行复射线搜索,从而求出复射线轨迹和复射线场。这一方法的特点在于可以基于射线光学方法有效地描述空间中波束的传播,因此,提供了一类分析波束传播的简便方法。其不足之处是对每一个给定的观察点必须进行一次二维或四维的复射线轨迹搜索,这是一个十分花费时间的计算机迭代过程。 4 几种方法的比较和进展 将有限元法移植到电磁工程领域还是二十世纪六七十年代的事情,他比较新颖。有限元法的优点是适用于具有复杂边界形状或边界条件、含有复杂媒质的定解问题。这种方法的各个环节可以实现标准化,得到通用的计算程序,而且有较高的计算精度。但是这种方法的计算程序复杂冗长,由于他是区域性解法,分割的元素数和节点数较多,导致需要的初始数据复杂繁多,最终得到的方程组的元数很大,这使得计算时间长,而且对计算机本身的存储也提出了要求。对电磁学中的许多问题,有限元产生的是带状(如果适当地给节点编号的话)、稀疏阵(许多矩阵元素是0)。但是单独采用有限元法只能解决开域问题。用有限元法进行数值分析的第一步是对目标的离散,多年来人们一直在研究这个问题,试图找到一种有效、方便的离散方法,但由于电磁场领域的特殊性,这个问题一直没有得到很好的解决。问题的关键在于一方面对复杂的结构,一般的剖分方法难于适用;另一方面,由于剖分的疏密与最终所形成的系数矩阵的存贮量密切相关,因而人们采用了许多方法来减少存储量,如多重网格法,但这些方法的实现较为困难〔6〕。 网格剖分与加密是有限元方法发展的瓶颈之一,采用自适应网格剖分和加密技术相对来说可以较好地解决这一问题。自适应网格剖分根据对场量分布求解后的结果对网格进行增加剖分密度的调整,在网格密集区采用高阶插值函数,以进一步提高精度,在场域分布变化剧烈区域,进行多次加密。 这些年有限元方法的发展日益加快,与其他理论相结合方面也有了新的进展,并取得了相当应用范围的成果,如自适应网格剖分、三维场建模求解、耦合问题、开域问题、高磁性材料及具有磁滞饱和非线性特性介质的处理等,还包括一些尚处于探索阶段的工作,如拟问题、人工智能和专家系统在电磁装置优化设计中的应用、边基有限元法等,这些都使得有限元方法的发展有了质的飞跃。 矩量法将连续方程离散化为代数方程组,既适用于求解微分方程,又适用于求解积分方程。他的求解过程简单,求解步骤统一,应用起来比较方便。然而 77他需要一定的数学技巧,如离散化的程度、基函数与权函数的选取,矩阵求解过程等。另外必须指出的是,矩量法可以达到所需要的精确度,解析部分简单,可计算量很大,即使用高速大容量计算机,计算任务也很繁重。矩量法在天线分析和电磁场散射问题中有比较广泛地应用,已成功用于天线和天线阵的辐射、散射问题、微带和有耗结构分析、非均匀地球上的传播及人体中电磁吸收等。 FDTD用有限差分式替代时域麦克斯韦旋度方程中的微分式,得到关于场分量的有限差分式,针对不同的研究对象,可在不同的坐标系中建模,因而具有这几个优点,容易对复杂媒体建模,通过一次时域分析计算,借助傅里叶变换可以得到整个同带范围内的频率响应;能够实时在现场的空间分布,精确模拟各种辐射体和散射体的辐射特性和散射特性;计算时间短。但是FDTD分析方法由于受到计算机存储容量的限制,其网格空间不能无限制的增加,造成FDTD方法不能适用于较大尺寸,也不能适用于细薄结构的媒质。因为这种细薄结构的最小尺寸比FDTD网格尺寸小很多,若用网格拟和这类细薄结构只能减小网格尺寸,而这必然导致计算机存储容量的加大。因此需要将FDTD与其他技术相结合,目前这种技术正蓬勃发展,如时域积分方程/FDTD方法,FDTD/MOM等。FDTD的应用范围也很广阔,诸如手持机辐射、天线、不同建筑物结构室内的电磁干扰特性研究、微带线等〔7〕。 复射线技术具有物理模型简单、数学处理方便、计算效率高等特点,在复杂目标散射特性分析等应用领域中有重要的研究价值。典型的处理方式是首先将入射平面波离散化为一组波束指向平行的复源点场,通过特定目标情形下的射线追踪、场强计算和叠加各射线场的贡献,可以得到特定观察位置处散射场的高频渐进解。目前已运用复射线分析方法对飞行器天线和天线罩(雷达舱)、(加吸波涂层)翼身结合部和进气道以及涂层的金属平板、角形反射器等典型目标散射特性进行了成功的分析。尽管复射线技术的计算误差可以通过参数调整得到控制,但其本身是一种高频近似计算方法,由于入射波场的离散和只引入鞍点贡献,带来了不可避免的计算误差。总的来说复射线方法在目标电磁散射领域还是具有独特的优势,尤其是对复 杂目标的处理。 5 结 语 电磁学的数值计算方法远远不止以上所举,还有边界元素法、格林函数法等,在具体问题中,应该采用不同的方法,而不应拘泥于这些方法,还可以把这些方法加以综合应用,以达到最佳效果。 电磁学的数值计算是一门计算的艺术,他横跨了多个学科,是数学理论、电磁理论和计算机的有机结合。原则上讲,从直流到光的宽频带范围都属于他的研究范围。为了跟上世界科技发展的需要,应大力进行电磁场的并行计算方法的研究,不断拓广他的应用领域,如生物电磁学、复杂媒质中的电磁正问题和逆问题、医学应用、微波遥感应用、非线性电磁学中的混沌与分叉、微电子学和纳米电子学等。 参考文献 〔1〕 文舸一.计算电磁学的进展与展望〔J〕.电子学报,1995,23(10):62- 〔2〕 刘圣民.电磁场的数值方法〔M〕.武汉:华中理工大学出版社,1991. 〔3〕 张成,郑宏兴.小波矩量法求解电磁场积分方程〔J〕.宁夏大学学报(自然科学版),2000,21(1):76- 〔4〕 王长清.时域有限差分(FD-TD)法〔J〕.微波学报,1989,(4):8- 〔5〕 阮颖诤.复射线理论及其应用〔M〕.成都:电子工业出版社,1991. 〔6〕 方静,汪文秉.有限元法和矩量法结合分析背腔天线的辐射特性〔J〕.微波学报,2000,16(2):139- 〔7〕 杨永侠,王翠玲.电磁场的FDTD分析方法〔J〕.现代电子技术,2001,(11):73- 〔8〕 洪伟.计算电磁学研究进展〔J〕.东南大学学RB (自然科学版),2002,32(3):335- 〔9〕 王长清,祝西里.电磁场计算中的时域有限差分法〔M〕.北京:北京大学出版社,1994. 〔10〕 楼仁海,符果行,袁敬闳.电磁理论〔M〕.成都:电子科技大学出版社,1996. 现代电子技术
磁性材料方面论文题目大全有哪些
题目太大,没办法一一描述!磁性材料分为软磁材料和永磁材料!这两种材料又分为金属和铁氧体两种!
先介绍一下居里点the Curie temperature 居里点或居里温度是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度。低于居里点温度时该物质成为铁磁体,此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里点温度时,该物质成为顺磁体,磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。这时的磁敏感度约为10的负6次方。19世纪末,著名物理家居里在自己的实验室里发现磁石的一个物理特性,就是当磁石加热到一定温度时,原来的磁性就会消失。后来,人们把这个温度叫“居里点”。在地球上,岩石在成岩过程中受到地磁场的磁化作用,获得微弱磁性,并且被磁化的岩石的磁场与地磁场是一致的。这就是说,无论地磁场怎样改换方向,只要它的温度不高于“居里点”,岩石的磁性是不会改变的。根据这个道理,只要测出岩石的磁性,自然能推测出当时的地磁方向。这就是在地学研究中人们常说的化石磁性。在此基础之上,科学家利用化石磁性的原理,研究地球演化历史的地磁场变化规律,这就是古地磁说。 为了寻找大陆漂移说的新证据,科学家把古地磁学引入海洋地质领域,并取得令人鼓舞的成绩。 第二次世界大战之后,科学家使用高灵敏度的磁力探测仪,在大西洋洋中脊上的海面进行古地磁调查。之后,人们又使用磁力仪等仪器,以密集测线方式对太平洋进行古地磁测量。两次调查的资料使人们惊奇地发现,在大洋底部存在着等磁力线条带,而且呈南北向平行于大洋洋中脊中轴线的两侧,磁性正负相间。每条磁力线条带长约数百千米,宽度在数十千米至上百千米之间不等。海底磁性条带的发现,成为本世纪地学研究的一大奇迹。1963年,英国剑桥大学的一位年轻学者FJ瓦因和他的老师DH马修斯提出,如果“海底扩张”曾经发生过,那么,大洋中脊上涌的熔岩,当它凝固后应当保留当时地球磁场的磁化方向。就是说在洋脊两侧的海底应该有磁化情况相同的磁性条带存在。当地球磁场发生反转时,磁性条带的极性也应该发生反转,磁性条带的宽度可以作为两次反转时间的度量标准。这个大胆的假说,很快被证实了,人们在太平洋、大西洋、印度洋都找到了同样对称的磁性条带。不仅如此,科学家还计算出在7600万年中,地球曾发生过171次反转现象。 研究还发现,地球磁场两次反转之间的时间最长周期约为300万年,最短的周期约为5万年,两次反转的平均周期约为42~48万年。目前,地球的磁场方向己保留70万年了,所以,人们预感到一个新的磁场变化可能正在向我们靠近。 对于海底磁性条带的研究仍在继续之中,许多问题仍找不到令人满意的答案。例如,对于地球磁场为什么要来回反转这个最基本的问题,就无法解释清楚。尽管科学家们提出过种种假说,但其真正的原因还是不清楚的。也就是说,地球发生磁场转向的内在规律之谜,有待于科学家们去继续探索。再介绍铁磁材料 (1)铁磁性物质只要在很小的磁场作用下就能被磁化到饱和,不但磁化率>0,而且数值大到10-106数量级,其磁化强度M与磁场强度H之间的关系是非线性的复杂函数关系。这种类型的磁性称为铁磁性。 (2)铁磁性物质只有在居里温度以下才具有铁磁性;在居里温度以上,由于受到晶体热运动的干扰,原子磁矩的定向排列被破坏,使得铁磁性消失,这时物质转变为顺磁性。 (3)特点 A、磁性很强,通常所说的磁性材料主要是指这类物质。 B、磁滞现象。 C、自发磁化: 铁磁性物质内的原子磁矩,通过相邻晶格结点原子的电子壳层的作用,克服热运动的无序效应,原子磁矩是按区域自发平行排列、有序取向,按不同的小区域分布,这种现象称为自发磁化。 未配对的3d电子壳层: Fe、Ni、Co、Mn D、磁畴 自发磁化的小区域,称为磁畴。各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。 然后说明一下测量实验铁磁材料的居里点实验目的:初步了解铁磁物质有铁磁性转变为顺磁性的微观原理,学习用JLD——Ⅱ型居里点测试仪测量居里温度的原理和方法。实验仪器:JLD——Ⅱ型居里点测试仪一套(主机一台、加温炉一台、样品5只)、ST16B型示波器实验原理:对于铁磁物质来讲,由于有磁畴的存在,因此在外加的交变磁场作用下将产生磁滞现象。磁滞回线就是磁滞现象的主要表现。如果将铁磁物质加热到一定的温度,由于金属点阵中的热运动的加剧,磁畴遭到破坏时,铁磁物质将转变为顺磁物质,磁滞现象消失,铁磁物质这一转变温度称为居里点。本居里点测试仪就是通过观察示波器上显示的磁滞回线的存在与否来观察测量铁磁物质的这一转变温度的。本仪器通过给绕在样品上的线圈通交变电流,从而产生交变磁场。在给加热炉加热过程中,在示波器上找出居里点。 实验步骤:1、将加热炉的连线接于电源箱前面的两接线柱上。将铁磁材料样品与电源箱用专用线连接,并把样品放在加热炉中。将温度传感器、降温风扇的接插件与接在电源前面板上的传感器接插件对应相接。2、将B输出与示波器上的Y输入,H输出与X输入用专用线相连接,“升温——降温”开关打向升温,开启电源箱上的电源开关,并适当调节示波器上Y、X调节,示波器上就显示出了磁滞回线。3、炉上的两风门(旋钮方向和加热炉的轴线方向垂直),将“测量——设置”开关打向“设置”,设定好炉温后,打向“测量”,加热炉工作,炉温逐渐升向设置的温度。4、温达到该样品的居里点时,磁滞回线消失,同时数显温度表显示测量的温度值——居里点。打开加热炉上的两风门(风门上的旋钮方向和加热炉的轴线方向平行),把“升温——降温”开关打向降温,让加热炉降温后,换一样品重复上述过程,直到样品测完为止。
我国是用文字记载磁现象最早的国家之一。公元前4世纪战国时期成书的《管子》中已有“上有慈石者下有铜金”的描述。这是有关磁石和磁性矿的最早记载。公元前3世纪的《吕氏春秋》中所写的“慈石召铁,或引之也”,描述了磁石吸铁现象。磁现象的应用,在我国古代后魏的《水经注》等书中,就提到秦始皇为了防备刺客行刺,曾用磁石建造阿房宫的北阀门,以阻止身带刀剑的刺客入内。医书上还谈到用磁石吸铁的作用,来治疗吞针,但磁现象早期应用方面,最光辉的成就是指南针的发明和应用,这也是我国对人类所做出的巨大贡献。 我国战国时期就发现了磁体的指南性。最早指南的磁石是一种勺状的,叫司南,它的灵敏度虽很低,但却给人以启示:有一种地磁存在,磁石可以指向。到北宋时期,制成新的指向仪器——指南鱼。在曾公亮的《武经总要》中详细记载了指南鱼的制造过程。这里有个重大突破,就是采用了磁化的方法,使鱼形铁磁化后,成一个指向仪器。此后,指南针的制造和安装方法在北宋沈括的《梦溪笔谈》中已有明确记载。不久指南针与方位盘结合起来成了罗盘,为航海提供了方便而可靠的指向仪器。后来,我国指南针传入欧洲。到16世纪,欧洲出现了航海罗盘。指南针的发明,推动了航海事业的发展,也为研究地磁三要素创造了条件。 英国人吉尔伯特在磁的研究方面做出了突出贡献。他的著作《论磁》是人们对磁现象系统研究开始的标志,书是1600年出版的。书中记录了吉尔伯特研究磁现象时所做的各种仪器,及实验过程,也记录了他从实验中所得到的结论。他从磁性“小地球”实验中,根据磁针的排列与指向,提出地球本身是一个大磁体,两极位于地理的北、南两极附近;提出了磁子午线概念;吉尔伯特还说明了磁偏角及地磁倾角的测定方法;铁的磁化及去磁概念;定性的研究磁石的吸引与推斥。这都为磁的进一步研究开拓了道路。 到18世纪,在磁的研究方面有了新进展。法国物理学家库仑在磁的研究方面也做出突出贡献。他参加了法国科学院为设计指向力强、抗干扰性能好的指南针而举行的竞赛活动,并提出丝悬指南针的设想,得到磁学奖,在此基础上制成了库仑扭秤。在建立了电荷相互作用的库仑定律同时,得到了磁力的相互作用定律,可以说库仑是静电、静磁学的第一位奠基人。此后,法国数学家、物理学家泊松,在库仑的基础上,提出了磁体间的相互作用的势函数积分方程,把磁的研究发展到定量阶段,但这时电与磁还是分别平行、独立地进行着研究。 丹麦物理学家奥斯特1820年发现了电流的磁效应,在当时的科学界引起巨大的反响和重视,科学家纷纷转向在这方面的讨论和研究,推动了整个电磁学的发展。安培由电流磁效应想到:既然磁体之间有相互作用,电流与磁体间也有作用,那么两个载流导体之间也一定存在着相互作用。他通过一系列实验,找到了电流间相互作用的实验根据,进行了定量研究,于1820年12月4日向科学院提交了一篇论文,提出计算两个电流线元间作用力的公式——安培定律表达式。到1821年初,安培又进一步提出磁性起源的假说,这就是历史上有名的分子电流假说。 安培发现的载流导体间的相互作用,仅在奥斯特发现电流磁效应后的第7天。新的发现的浪潮冲击着整个欧洲。法拉第在新的发现面前,重做了已有的实验,并提出新的研究课题——既然电可以产生磁,为什么磁不可以产生电呢?他开始了磁生电的研究。经过10年的艰苦努力,在大量实验的基础上,发现了电磁感应现象及其所遵循的规律。 电磁感应现象的发现是具有划时代意义的,法拉第把电与磁长期分立的两种现象最后联结在一起,揭露出电与磁的本质的联系,找到了机械能与电能之间的转化方法。在理论上,为建立电磁场的理论体系打下了基础;在实践上,开创了电气化时代的新纪元。 法拉第发现电磁感应现象之后,解释了法国科学家阿拉果所做的被称之为“神密”的实验——悬挂着的磁体下方放一个可自由转动的圆铜盘,当盘转动时,磁体会转动;反之,磁体转动时铜盘也会转动。法拉第提出磁感线(磁力线)的概念,并第一次绘制了磁感线图。他认为磁感线是代表实在的物质实体;每根磁感线都对应一对磁极。后来又把有磁感线的空间称为“场”。麦克斯韦是英国著名的物理学家,他发展了法拉第的“力线——场”的思想,并把它数学化,提出了描述电磁场运动规律的方程组,预言了电磁波的存在。 德国物理学家赫兹通过实验,令人信服地证明了电磁波的存在。这不仅验证了麦克斯韦电磁场理论的正确,也为无线电技术的建立与发展奠定了基础。 爱因斯坦1905年建立的狭义相对论,第一次把两种自然力——电力与磁力统一起来。近代随着电子计算机的发明,新的磁性材料不断涌现出来。人类的科学技术及物质生产活动与电与磁已密不可分,但对磁的探索永无止境。随着新的磁现象的发现,磁的更深刻的本质的揭露,磁的应用也将展现出新的局面。为磁的发展史续写新的篇章。
磁性材料方面论文选题方向有哪些
磁性材料行业主要上市公司:目前国内磁性材料行业的上市公司主要有横店东磁(002056)、中科三环(000970)、金力永磁(300748)、宁波韵升(600366)等本文核心数据:磁性材料上游产业细分产品市场规模,氧化镁、氧化锌供给分析上游材料氧化镁供给分析——产量维持平衡由于具有比强度高、比刚度高、阻尼减震性好、电磁屏蔽性和抗辐射能力强等优点,被广泛的应用于汽车、航空航天、节能、环保以及电子、通讯等战略性新兴产业,被誉为是“21世纪最具开发和应用潜力的绿色工程材料”。中国作为全球原镁供应第一大国,近年来原镁生产规模持续扩张。整体来看,近年来中国原镁行业产能过剩态势明显,数据显示,2020年中国原镁产能达162万吨,产量10万吨,产能利用率仅为32%。根据前瞻初步统计,2021年中国原镁产能158万吨,产量96万吨,利用率8%。上游材料氧化镁需求分析——需求不断上涨近年来中国原镁国内需求量快速增长,2020年中国原镁需求量突破50万吨,前瞻初步统计2021年中国原镁需求量达到54万吨。上游材料氧化镁价格分析——总体保持稳定状态我国原镁价格近年来总体围绕15000元/吨左右上下波动,2020年原镁价格达到了近年来的最低水平,为13556元/吨,根据前瞻初步统计2021年中国原镁价格回升至15126元/吨。上游材料氧化镁行业分析——对磁性材料行业影响巨大氧化镁主要用于无线高频顺磁导磁材料、磁棒天线、调频元件的磁芯等。代替铁氧体,可用于复合超导磁材料和电子磁性行业。氧化镁的供需状况和价格走势对磁性材料行业有一定的影响,分析如下:上游材料氧化锌供给——产量波动上涨氧化锌是锌的一种氧化物,锌矿有闪锌矿ZnS、菱锌矿ZnCO3、红锌矿ZnO、硅锌矿Zn2SiO4、锰硅锌矿(ZnMn)2SiO4、异极矿Zn4Si2O7(OH)2·H2O等。据统计,2021年中国锌产量1万吨,同比增长1%。由于目前中国已经成为锌消费主要动力,锌消费增速常年高于世界平均水平,并带动全球锌消费稳步上升。近年来由于基建、汽车、家电等终端消费领域表现尚可,带动镀锌消费的增加,从而对锌需求量也是大幅增加。在产量方面,中国锌矿产量总体呈现波动上升的趋势,2020年中国锌矿产量达到5万吨,2021年进一步提升至1万吨。上游材料氧化锌需求——呈现进一步扩大趋势氧化锌广泛应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中。2012-2021年,中国锌表观消费量呈现逐年增长趋势,由2012年的9万吨增长至2020年的667万吨,前瞻初步统计2021年全国锌表观消费量为692万吨。上游材料氧化锌价格分析——总体呈现波动状态由于从2017年开始国内环保趋严叠加供给侧改革,各地小矿场、小矿山关停,金属锌供应紧张,锌价格有所增长,2021年开始金属锌价格有所回升,2021年中国锌平均价格为21594元/吨。上游材料氧化锌分析——对磁性材料行业影响巨大在中高档的软磁材料制造上,须用间接法生产的压敏电阻级的高档氧化锌,从而氧化锌的供需状况和价格走势对磁性材料行业有一定的影响,分析如下:以上数据参考前瞻产业研究院《中国磁性材料行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
磁性材料的应用磁性材料的应用很广泛,可用于电声、电信、电表、电机中,还可作记忆元件、微波元件等。可用于记录语言、音乐、图像信息的磁带、计算机的磁性存储设备、乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡等。下面着重谈磁带上所用的磁性材料和作用原理。我们知道,硬磁性材料被磁化以后,还留有剩磁,剩磁的强弱和方向随磁化时磁性的强弱和方向而定。录音磁带是由带基、粘合剂和磁粉层组成。带基一般采用聚碳酸脂或氯乙烯等制成。磁粉是用剩磁强的r-fe2o3或cro2细粉。录音时,是把与声音变化相对应的电流,经过放大后,送到录音磁头的线圈内,使磁头铁芯的缝隙中产生集中的磁场。随着线圈电流的变化,磁场的方向和强度也作相应的变化。当磁带匀速地通过磁头缝隙时,磁场就穿过磁带并使它磁化。由于磁带离开磁头后留有相应的剩磁,其极性和强度与原来的声音相对应。磁带不断移动,声音也就不断地被记录在磁带上。放音时,将已录音的磁带以录音时同样的速度紧贴着放音磁头缝隙进。磁头铁芯是用高导磁率铁氧体软磁材料制成的,它对磁通阻力很小。因此,磁带上所录的音频剩磁通,容易通过磁头铁芯而形成回路。磁带上的剩磁通在放音磁头线圈上感应出一个与剩磁通变化规律相同的感应电动势。再经过放音放大器放大后,送去推动扬声器,磁带上所录下的音频信号便还原成原来的声音。录像磁带与录音磁带所用的材料及作用原理基本相同,不过录音记录的是代表声音的电信号,而录像记录的是代表景物的电视信号。电视信号中不但有声音信号还有图像信号。录像磁带与录音磁带相比,录像磁带记录的密度很高,因为录像磁带记录波长是微米数量级,为在这波长范围能有充分的灵敏度和信噪比,磁性体粒度必须小,磁性层表面必须平滑。而且磁性层表面的耐磨性必须好,才能在同磁头的高速摩擦以及同磁带的输送系统的固定部分摩擦条件下使用。为此,所使用的粘合剂必须耐热、耐摩。应用于计算机磁性存储设备和作为乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡所用的磁性材科及作用原理,同磁带所用的磁性材料及作用原理基本相同,只是用处不同而已。在磁性卡上有一窄条磁带,当你乘地铁从甲站到乙站时,在甲站向仪器中投入从甲站到乙站的票钱(硬币),之后投出一张磁性卡,在投出这张磁性卡的过程中已录上了到乙站下车的磁记录,拿这张磁性卡乘车到乙站后投入到仪器中,门开,出站。如果没在乙站下车,而是在比乙站远的丙站下车,投入的硬币不够,出站门不开。要拿磁性卡补票后才能出站。在乙站或丙站投入磁性卡的过程,就是磁记录经过磁头变成电信号的过程。再用电信号控制站门开关。电机的铁芯所用的磁性材料一般用硬磁铁氧体,这些材料的特点是磁化后不易退磁。对磁通的阻力小
回答 您好呀,很高兴回答您的问题。磁性材料主要是指由过度元素铁,钴,镍极其合金等能够直接或间接产生磁性的物质 磁性材料的应用很广泛,可用于电声、电信、电表、电机中,还可作记忆元件、微波元件等。可用于记录语言、音乐、图像信息的磁带、计算机的磁性存储设备、乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡等。下面着重谈磁带上所用的磁性材料和作用原理。
磁性材料是一种重要的电子材料。早期的磁性材料主要采用金属及合金系统,随着生产的发展,在电力工业、电讯工程及高频无线电技术等方面,迫切要求提供一种具有很高电阻率的高效能磁性材料。在重新研究磁铁矿及其他具有磁性的氧化物的基础上,研制出了一种新型磁性材料——铁氧体。铁氧体属于氧化物系统的磁性材料,是以氧化铁和其他铁族元素或稀土元素氧化物为主要成分的复合氧化物,可用于制造能量转换、传输和信息存储的各种功能器件。铁氧体磁性材料按其晶体结构可分为:尖晶石型(MFe2O4);石榴石型(R3Fe5O12);磁铅石型(MFe12O19);钙钛矿型(MFeO3)。其中M指离子半径与Fe2+相近的二价金属离子,R为稀土元素。按铁氧体的用途不同,又可分为软磁、硬磁、矩磁和压磁等几类。软磁材料是指在较弱的磁场下,易磁化也易退磁的一种铁氧体材料。有实用价值的软磁铁氧体主要是锰锌铁氧体Mn-ZnFe2O4和镍锌铁氧体Ni-ZnFeO4。软磁铁氧体的晶体结构一般都是立方晶系尖晶石型,这是目前各种铁氧体中用途较广,数量较大,品种较多,产值较高的一种材料。主要用作各种电感元件,如滤波器、变压器及天线的磁性和磁带录音、录像的磁头。硬磁材料是指磁化后不易退磁而能长期保留磁性的一种铁氧体材料,也称为永磁材料或恒磁材料。硬磁铁氧体的晶体结构大致是六角晶系磁铅石型,其典型代表是钡铁氧体BaFe12O19。这种材料性能较好,成本较低,不仅可用作电讯器件如录音器、电话机及各种仪表的磁铁,而已在医学、生物和印刷显示等方面也得到了应用。镁锰铁氧体Mg-MnFe3O4,镍钢铁氧体Ni-CuFe2O4及稀土石榴型铁氧体3Me2O3•5Fe2O3(Me为三价稀土金属离子,如Y3+、Sm3+、Gd3+等)是主要的旋磁铁氧体材料。磁性材料的旋磁性是指在两个互相垂直的直流磁场和电磁波磁场的作用下,电磁波在材料内部按一定方向的传播过程中,其偏振面会不断绕传播方向旋转的现象。旋磁现象实际应用在微波波段,因此,旋磁铁氧体材料也称为微波铁氧体。主要用于雷达、通讯、导航、遥测、遥控等电子设备中。重要的矩磁材料有锰锌铁氧体和温度特性稳定的Li-Ni-Zn铁氧体、Li-Mn-Zn铁氧体。矩磁材料具有辨别物理状态的特性,如电子计算机的“1”和“0”两种状态,各种开关和控制系统的“开”和“关”两种状态及逻辑系统的“是”和“否”两种状态等。几乎所有的电子计算机都使用矩磁铁氧体组成高速存贮器。另一种新近发展的磁性材料是磁泡材料。这是因为某些石榴石型磁性材料的薄膜在磁场加到一定大小时,磁畴会形成圆柱状的泡畴,貌似浮在水面上的水泡,泡的“有”和“无”可用来表示信息的“1”和“0”两种状态。由电路和磁场来控制磁泡的产生、消失、传输、分裂以及磁泡间的相互作用,即可实现信息的存储记录和逻辑运算等功能,在电子计算机、自动控制等科学技术中有着重要的应用。压磁材料是指磁化时能在磁场方向作机械伸长或缩短的铁氧体材料。目前应用最多的是镍锌铁氧体,镍铜铁氧体和镍镁铁氧体等。压磁材料主要用于电磁能和机械能相互转换的超声器件、磁声器件及电讯器件、电子计算机、自动控制器件等。