电子的磁效应应用电流有哪些效应和应用吗？|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

电流有哪些效应和应用吗？

#知道电流有哪些效应和应用吗?#

电流是在导体中流动的电荷的总量，通常以安培（A）为单位来表示。电流的流动会产生一系列的效应和应用。本文将介绍电流的基本概念和特性，并探讨电流对物体的热效应和磁效应的影响。随后，我们将讨论电流在电力输送、电子设备、化学反应和医学领域中的应用。

电流的基本概念和特性是我们理解其效应和应用的基础。电流是指单位时间内通过导体截面的电量，其方向由正电荷的流动方向决定。正电荷的流动方向被定义为电流方向。电流的大小和方向可以通过欧姆定律来计算，即电流等于导体两端的电压差除以电阻的阻值。

电流对物体的热效应和磁效应有着重要的影响。当电流通过导体时，会产生热效应，即导体本身会发生加热。这是因为电流通过导体时会产生摩擦阻力，从而使导体的内能增加，导致温度升高。磁效应是指由电流产生的磁场对磁性物质产生的力量。根据安培定律，电流在导线周围产生的磁场会对附近的磁性物质施加力，这种力被称为安培力。

电流在电力输送中有着广泛的应用。电流通过输电线路传输能量，将电力从发电厂输送到消费者。这种应用需要高电压和大电流，以确保输送过程中能量的高效传输。此外，电流的强弱和方向可以通过变压器和开关来控制，以满足不同的输电需求。

电流在电子设备中也发挥着重要的作用。无论是家电、通信设备还是计算机，都离不开电流的支持。电流在电路中的流动会产生电子器件的工作原理，例如晶体管和集成电路。通过对电流的调控，可以实现信号放大、开关控制和逻辑运算等功能。

电流在化学反应中具有重要的影响。电解是利用电流的化学反应，通过在电解池中通电使物质发生电解分解。这种方法被广泛应用于金属电镀、水解制氢和电解合成等工业领域。此外，电流也可以在电池中产生化学反应，将化学能转化为电能。

在医学领域，电流的应用主要集中在影像学和治疗方面。例如，心电图利用电流记录心脏的电活动，为医生提供诊断依据。同时，电流还被应用于电疗领域，例如经皮电刺激疗法和电疗仪器，用于缓解疼痛、促进伤口愈合和恢复肌肉功能。

综上所述，电流具有多种效应和应用，包括热效应、磁效应、电力输送、电子设备、化学反应和医学领域。通过对电流的研究和应用，我们能够更好地理解和利用电力与能量。随着科技的不断发展，电流的各种应用也将持续推动社会的进步与发展。

PRL 合成反铁磁材料中拓扑增强挠曲磁效应

挠曲效应是指材料的应变梯度与物理响应之间的耦合，如应变梯度与电极化耦合的挠曲电效应；与磁性耦合的挠曲磁效应；与光伏效应耦合的挠曲光伏效应等等。这些效应在微纳尺度中会因尺寸效应变得非常显著，有望推动传感、致动与俘能等新型智能电子器件向小型化和低功耗等方向发展，受到物理、力学、材料以及器件工程等多学科交叉领域的广泛关注。然而，由于磁性（时间反演对称破缺）与应变梯度（空间反演对称破缺）在物理对称性上的巨大差异，传统铁磁材料与器件的内禀挠曲磁效应非常微弱，极大地限制了相关物理机理研究与器件的发展。

中山大学郑跃教授团队利用反对称的Dzyaloshinskii-Moriya（DM）作用成功实现了时间反演和空间反演对称之间的强耦合，提出了磁性-应变梯度耦合的新微观物理机理。在此项工作中，郑跃教授团队以反铁磁多层薄膜体系中的内禀反对称DM作用为桥梁建立了磁性与梯度应变之间内在联系的挠曲磁作用。如图1(a)所示，研究发现应变梯度诱导DM作用矢量随弯曲方向转动，并显著影响体系磁化强度。由此产生的挠曲磁效应具有显著的尺寸效应，并随着材料体系的尺寸降低而大幅提升磁弹调制效果。如图1(b)所示，他们预测了挠曲磁效应对反铁磁多层膜磁性斯格明子（Skyrmion）的形变及净磁化改变的规律。在此基础上，该文章发现材料体系的等效挠曲磁系数与材料的拓扑偶极矩成正比[图1(c)]。

图1：挠曲磁效应: （a）不同应变状态下的DM作用；（b）净磁化随应变梯度响应的理论计算结果；（c）等效挠曲磁系数的拓扑增强效应。

另外，该项研究还揭示了挠曲磁效应导致的奇异磁输运特性。如图2所示，研究人员在理论上证明了应变梯度下斯格明子反常的霍尔偏转来源于应变梯度作用诱导的几何马格努斯力，并类比电荷霍尔效应以及斯格明子霍尔效应，将这种反常的电流驱动磁结构偏转命名为挠曲霍尔效应（Flexo-Hall Effect）。

图2：挠曲霍尔效应:（a）反铁磁耦合的斯格明子示意图；（b）不同弯曲方向下斯格明子的运动方向理论计算结果；（c）电子霍尔效应、斯格明子霍尔效应与挠曲霍尔效应示意图，三种效应的偏转方向分别取决于电荷、拓扑荷和应变梯度方向。

该工作预测的挠曲磁效应强度比以往的理论预测高出4个量级，使得纳尺度下的磁弹效应中由挠曲磁效应贡献的部分比传统压磁、磁致伸缩效应的贡献高出1-2个量级，为挠曲磁效应在器件应用上提供了新思路。

研究成果于2022年6月21日以“Flexoresponses of Synthetic Antiferromagnetic Systems Hosting Skyrmions”为题在线发表在Physical Review Letters 上。该工作由中山大学独立完成，物理学院为第一单位，合作单位包括广东省磁电物性分析与器件重点实验室、光电材料与技术国家重点实验室、材料学院，物理学院博士生刘林杰为第一作者，郑跃教授和陈伟津副教授为共同通讯作者。该研究得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金、广东省自然科学基金等项目以及国家超级计算广州中心的大力支持。

论文信息：

Linjie Liu, Weijin Chen, and Yue Zheng, Phys. Rev. Lett. 128, 257201 (2022).

http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.128.257201