材料的磁学课件.pptxVIP

材料的磁学;§1. 材料的磁性概述 1.1 磁性材料发展简历;公元前4世纪，中国发明了司南。后来，出现了指南车。 公元前3世纪，战国时期，韩非子中这样记载：“先王立司南以端朝夕”。鬼谷子中记载：“郑人取玉，必载司南，为其不惑也”。 公元1世纪，东汉，王充在论衡中写道：“司南之杓，投之于地，其柢指南”。 公元11世纪，北宋，沈括在梦溪笔谈中提到了指南针的制造方法：“方家以磁石磨针锋，则能指南......水浮多荡摇，指抓及碗唇上皆可为之，运转尤速，但坚滑易坠，不若缕悬之最善。”同时，他还发现了磁偏角，即：地球的磁极和地理的南北极不完全重合。 ;公元17世纪，英国的吉尔伯特发表了世界上第一部磁学专著论磁石。 公元18世纪，瑞典科学家在磁学著作中对磁性材料的磁化作了大胆的描绘。 公元19世纪，近代物理学大发展，电流的磁效应、电磁感应等相继被发现和研究，同时磁性材料的理论出现，涌现出了象法拉第、安培、韦伯、高斯、奥斯特、麦克丝韦、赫兹等大批现代电磁学大师。 20世纪初，法国的外斯提出了著名的磁性物质的分子场假说，奠定了现代磁学的基础。 ;磁介质的磁化 磁介质的分类 顺磁质—, 同向， 抗磁质—, 反向， 铁磁质： ，;二、磁场强度H 如果磁场是由长度为l，电流为I的圆柱状线圈（N匝）产生的，则 H的单位为A/m ;三、磁感应强度B： 表示材料在外磁场H的作用下在材料内部的磁通量密度。 B的单位: T 或Wb/m2 在真空中，磁感应强度为 式中μ0为真空磁导率，它是一个普适常数 ?? 其值: 4π×10-7 ?? 单位: H（亨利）/m。;在磁介质中，磁场强度和磁感应强度的关系为?? 式中的μ为介质的磁导率，是材料的特性常数。 μ的单位为H/m。;除了SI单位制以外，还有一种高斯（Gauss）单位制，当使用高斯单位制时，磁感应强度的表达式为 这里，B的单位为高斯G，磁场强度H的单位为奥斯特Oe。磁性常数（真空磁导率）为1，单位是G/Oe M是磁极密度??4πM 是磁通线的密度。 ;四、磁导率;4.相对磁导率μr;五、磁化强度M 定义：在外磁场H的作用下，材料中因磁矩沿外场方向排列而使磁场强化的量度，其值等于单位体积材料中感应的磁矩大小。单位为A/m，与磁场强度H单位一致。 ;§1. 材料的磁性概述 1.3 磁性的起源;§1. 材料的磁性概述 1.3 磁性的起源;§1. 材料的磁性概述 1.3 磁性的起源;§1. 材料的磁性概述 1.3 磁性的起源;本节小结：; 1. 抗磁性：没有固有原子磁矩 2. 顺磁性：有固有磁矩，没有相互作用 3. 铁磁性：有固有磁矩，直接交换相互作用 4. 反铁磁性：有磁矩，直接交换相互作用 5. 亚铁磁性：有磁矩，间接交换相互作用 6. 自旋玻璃和混磁性：有磁矩，RKKY相互作用 7. 超顺磁性：磁性颗粒的磁晶各向异性与热激发的竞争 每一种材料至少表现出其中一种磁性，这取决于材料的成分和结构。;由于外磁场使电子的轨道运动发生变化而引起的，方向与外磁场相反的一种磁性。它是一种很弱的、非永久性的磁性，只有在外磁场存在时才能维持。 原子的本征磁矩为零，外磁场作用使电子的轨道运动发生变化而引起的。;§2. 物质的各类磁性 2.1 抗磁性;有些固体的原子具有本征磁矩； 无外磁场作用时，材料中的原子磁矩无序排列，材料表现不出宏观磁性； 受外磁场作用时，原子磁矩能通过旋转而沿外场方向择优取向，表现出宏观磁性，这种磁性称为顺磁性。;§2. 物质的各类磁性 2.2 顺磁性;有些磁性材料在外磁场作用下产生很强的磁化强度。 外磁场除去后仍保持相当大的永久磁性，这种磁性称为 铁磁性。 过渡金属铁、钴、镍和某些稀土金属如钆、钇、钐、铕 等都具有铁磁性。 此材料的磁化率可高达103，MH ; 铁、钴、镍等过渡元素都具有未成对的3d电子。 分别具有4、3和2的净磁矩。 铁、钴、镍金属在室温下具有自发磁化的倾向（交换作用）。 形成相邻原子的磁矩都向一个方向排列的小区域，称为磁畴。; ;亚铁磁性在宏观性能上与铁磁性类似，区别在于亚铁磁性材料的饱和磁化强度比铁磁性的低。成因是由于材料结构中原子磁矩不象铁磁体中那样向一个方向排列，而是呈反方向排列，相互抵消了一部分。;以立方铁氧体为例说明亚铁磁性的本质;§3.抗磁性与顺磁性理论 3.1 抗磁性理论; 1905年郎之万在经典统计理论基础上,首先给出了第一个顺磁性理论,其理论要点如下: 设顺磁物质中每个原子(或磁