第1章磁学与磁性材料基础知识资料.pptVIP

第一章 磁学基础知识 1.1 静磁现象 磁化强度M和磁场强度H存在如下关系： M＝c H 或 c＝M/H c称为磁体的磁化率，表征磁体磁性强弱的参量。 由此 B=m0(H+c H)=m0(1+c)H 定义m＝（1＋c）为相对磁导率，即m＝B/ m0 H。 磁导率是表征磁体的磁性、导磁性及磁化难易程度的磁学量。 在不同的磁化条件下，磁导率被分为以下四种： (1)起始磁导率 ： (2)最大磁导率： (3)增量磁导率： (4)可逆磁导率： 1.2. 材料的磁化 一. 物质的磁性分类 按磁化率的大小，可将物质磁性分为五个种类： ★抗磁性 普遍性 且绝对值也很小 ★顺磁性 遵守居里-外斯定律： ★反铁磁性 存在奈尔温度 ★铁磁性 绝对值很大，存在 ★亚铁磁性 绝对值比铁磁体稍低， 但磁结构却不同 1. 抗磁性（Diamagnetism) 2. 顺磁性（Paramagnetism） 3. 反铁磁性（Antiferromagnetism) 4. 铁磁性（Ferromagnetism) 5. 亚铁磁性（Ferrimagnetism) 铁磁性和亚铁磁性的宏观区别 小结 6. 螺旋型磁结构(Helimagnetism) 7. 超顺磁性（Superparamagnetism） 8. 散磁性 9. 其它 各种磁性的磁化曲线特征 单位制问题： 李国栋书p17 ▼物质的磁性分类 这是19世纪后半叶就已经发现并研究的一类弱磁性。它的最基本特征是磁化率为负值且绝对值很小，?0，? ? ?1 显示抗磁质在外磁场中产生的磁化强度与磁场反向，在不均匀的磁场中被推向磁场减小的方向，所以又称逆磁性。典型抗磁性物质的磁化率是常数，不随温度、磁场而变化。有少数的反常。 深入研究发现，典型抗磁性是轨道电子在外磁场中受到电磁作用而产生的，因而所有物质都具有的一定的抗磁性，但只是在构成原子（离子）或分子的磁距为零，不存在其它磁性的物质中， 才会在外磁场中显示出这种抗磁性。在外场中显示抗磁性的物质称作抗磁性物质。除了轨道电子的抗磁性外，传导电子也具有一定的抗磁性，并造成反常。 抗磁性 物质的抗磁性是一些物质的原子中电子磁矩互相抵消，合磁矩为零。但是当受到外加磁场作用时，电子轨道运动会发生变化，而且在与外加磁场的相反方向产生很小的合磁矩。这样表示物质磁性的磁化率便成为很小的负数(量)。 自然界中很多物质都是抗磁性物质：周期表中三分之一的元素、绝大多数的有机材料和生物材料都是抗磁性物质。 包括： 稀有气体：He,Ne.Ar,Kr,Xe 多数非金属和少数金属：Si,Ge,S,P, Cu,Ag,Au, 不含过渡族元素的离子晶体：NaCl,KBr, 不含过渡族元素的共价键化合物：H2,CO2,CH4 等 几乎所有的有机化合物和生物组织： 水； 反常抗磁性物质：Bi,Ga,Zn,Pb,磁化率与磁场、温度有关。 广义地说，超导体也是一种抗磁性物质，?=-1 ，它的机理完全不同，不在我们讨论之内。 见冯索夫斯基《现代磁学》(1953) p74 一些抗磁性金属在20℃时的分子磁化率（CGS单位）： 这是19世纪后半叶就已经发现并研究的另一类弱磁性。它的最基本特征是磁化率为正值且数值很小，0?1。 顺磁性物质的磁化率是温度的函数，服从居里定律或居里-外斯（Curie-Waiss)定律。 C 称作居里常数， Tp 称作居里顺磁温度 服从居里-外斯定律的物质都是在某一个温度之上才显示顺磁性，这个温度之下，表现为其它性质。 典型顺磁性物质的基本特点是含有具有未满壳层的原子（或离子），具有一定的磁矩，是无规分布的原子磁矩在外磁场中的取向产生了顺磁性。此外，传导电子也具有一定的顺磁性。 顺磁性 顺磁性 ?m=10-6 ~10-3 磁场 磁矩的排列与磁性的关系 顺磁性物质也很多，常见的顺磁性物质： 过渡族元素、稀土元素和锕系元素金属：Mn,Cr,W,La,Nd, Pt,Pa, 含有以上元素的化合物：