南开大学奇妙的材料世界第七讲 磁性材料.ppt

作业： 2、介电材料的电特性产生的根本原因是什么？ 介电材料在外力作用下都会产生极化。 物质分类（按磁性） 宇宙中的所有物质按磁性分类，可以分成： (1)铁磁性物质； (2)亚铁磁性物质 (3)顺磁性物质； (4)反铁磁性物质； (5)抗磁性物质； (6) 完全抗磁性物质。 磁性材料指具有强的铁磁性或亚铁磁性的金属类与铁氧体类物质。 磁极是由于磁化的不均匀性、不连续性而产生的 如能消除这种不均匀和不连续，就能消除磁极． 对高碳钢的圆环沿圆周均匀、连续磁化，就没有极性 (5) 软磁材料： 在磁场作用下能够磁化，一旦离开磁场就不能保持吸铁能力的材料叫软磁材料 ;若还能保留磁性则叫永磁材料 (6) 磁场强弱、方向、磁力线 吸引的铁屑的多少代表磁场的强弱； 磁力线表示磁场的方向和大小； 强度：越密强度越大；方向从N极到S 马蹄型电磁铁 电磁感应-发电机 固定条形磁体不动，而将螺线管迅速套入条形磁体或从条形磁体周围迅速抽开，在螺线管中产生电流． 使线圈在磁场里快速转动，线圈中就会源源不断地产生电流。 大型的发电机就是靠水力、蒸气作为动力来使它的线圈—转子转动的，产生电流的。 6.3 物质磁性基本概念 1、磁极 定义：磁体上磁性最强的部分叫磁极（N极和S极），磁极总是成对出现的。 各种形状的超导体线圈产生永久性电流--电磁铁 从而产生强磁场 4、磁场强度H 真空下： 6、磁化强度 材料的单位体积中磁矩的总和称为磁化强度 8、磁化率 6.5 物质磁性的分类（磁化率） 按照物质对磁场反应的类型和大小分为下述几类： (1)发生强烈吸引的物质：铁磁体 (永磁体的情况也可能强烈排斥) (2)在弱磁场下发生轻微吸引，在强磁场下变为铁磁体：亚铁磁体 铁氧体 以上两种为磁性材料 (3)发生轻微吸引的物质；顺磁性体、反铁磁体 在外磁场作用下，磁化方向与磁场力向相同，但磁化很弱 铝，镁 –顺磁体 两者的原子磁矩之间的排列方式不同 铬(Cr)，锰(Mn)，氧化亚铁(FeO)---反铁磁体 (4)轻微排斥的物质：抗磁性体 在外磁场作用下，磁化方向与磁场力向相反，但磁化也很弱 χ0 ，铜，银；世界上大多数材料属于逆磁性材料 (5)强烈排斥的物质：完全抗磁性体 超导材料的完全抗磁性： χ=-1 以上三种为非磁性材料 铁磁性的来源 铁磁性材料在外加磁场的作用下，可以产生很强的磁化，其磁化矢量与外加磁场的方向一致，但它与顺磁金属的磁化特性有显著的不同，这是由铁磁材料的原子组态所决定的。 自然界中的铁磁性材料都是金属，它们的铁磁性来源于原子未被抵消的自旋磁矩和自发磁化． 过渡族金属的3d层都未被电子填满，因此这些金属原子都有剩余的自旋滋矩． 自发磁化 在没有外磁场的情况下，材料所发生的磁化称为自发磁化． 金属内部的自发磁化是由于电子间的相互作用产生的．当两个原子相接近时，它们的3d层和4s层的电子可以相互交换位置，迫使相邻原子自旋磁矩产生有序排列。 因交换作用所产生的附加能量称为交换能。 交换时只有自旋磁矩有顺排列才能使体系能量下降。 反铁磁性 锰、铬等其他一些元素也有剩余的自旋磁矩，但它们并不是铁磁性金属。 它们的3d层和4s层的电子可以相互交换位置，但是，只有相邻原子自旋磁矩相反排列才能使体系能量最低。 这种相邻原子自旋磁矩相反排列，不能形成自发磁化区的材料称为反铁磁性材料。 亚铁性 如果材料中含有两种以上大小不同的原子磁矩，则由于反平行合成而产生的磁化强度互相抵消了一部分，使它呈现亚铁磁性。此外，稀土族金属由于含有s传导电子，发生s-f交换作用，从而表现出铁磁性或亚铁磁性。 6.6 磁性材料的特性 4、磁滞回线 5、磁化曲线 外加磁场H 材料内磁感应强度B 或磁化强度M的变化 Ms为饱和磁化强度 磁化强度：单位体积内磁矩的总和。 6、磁导率与磁场强度曲线 由B-H曲线计算：μ=B/H μm叫做最大磁导率 软磁材料重要指标 2、永磁材料（硬磁材料） 经外磁场磁化去掉磁场后，能长时间保留其较高剩余磁化强度且不易受外界干扰的强磁材料。Hc102~104(Oe) 3、矩磁材料 矩磁材料的矫顽力也很小．与软磁相似，一般Hc＜1Oe、它的特点是磁滞回线呈矩形。 矩磁材料大量用作电子计算机存贮器中的记忆元件及自动控制装置中的控制元件． 矩磁铁氧体也用以制造脉冲变压器的磁芯． 4、压磁材料 磁性材料磁化时，形状和尺寸总要发生弹性变化． 这种现象称为磁致伸缩． 利用这个现象可以制造电声换能器，比如用以产生超声的超声波发生器． 电声换能器在民用及军事上都有广泛的用途． 5、旋磁材料 铁氧体在微波中有一系列特殊的旋磁效应，利用这些效应可以制成各种微波器件，广泛