材料磁学性质-标准-学生版.pptVIP

几个基本物理量 材料在磁场强度为H的外加磁场作用下，会在材料内部产生一定的磁通量密度，称为磁感应强度B 相对磁导率 ?r=?/?o 磁化率 ?=?r-1 磁化强度 M=?H B= ?o(H+M)= ?o?rH 第二节 材料磁性的来源（微观机理） 固体的磁性是一种和电子性质同样的基本物理性质。 磁矩 磁源于电：环形电流周围的磁场，符合右螺旋法则，其磁矩定义为： m=ISn m – 载流线圈的磁矩 I - 载流线圈通过的电流 S - 载流线圈的面积 n - 载流线圈平面的法线方向上的单位矢量 原子的磁矩来源于以下三个方面： ① 电子绕核的轨道运动，产生一个非常小的的磁场，形成一个沿旋转轴方向的轨道磁矩。 原子是否具有磁矩取决于原子的壳层结构： 1)、若有未被填满的电子壳层，其电子的自旋磁矩未被完全抵消，则原子具有自旋磁矩； 如：Fe 1S22s22p63s23p63d64s2 2)、若原子各壳层都被填满, 磁矩被完全抵消,不显磁性。 如：Zn 1S22s22p63s23p63d104s2 原子磁矩：为原子中各电子磁矩总和 原子中每个电子都可以看作是一个小磁体，具有永久的轨道磁矩和自旋磁矩。 一个原子的净磁矩是所有电子磁矩的相互作用的矢量和，又称为本征磁矩或固有磁矩。 电子对的轨道磁矩相互对消，自旋磁矩也可能相互对消，所以当原子电子层或次层完全填滿：磁矩为零如He, Ne, Ar以及某些离子材料。 第三节 孤立原子的磁性 （1）电子轨道磁矩 磁矩与角动量的关系： （2）电子自旋磁矩 （3）原子总磁矩 洪德定则的基本点是： 1. 在一个电子组态耦合出的谱项中，S最大的能量最低；在S最大的各谱项中L最大的能量最低； 举　例 原子的总角动量 以上关于孤立原子磁矩的各个表示式同样适合于孤立离子。 当原子中的电子壳层均被填满时，J=0,原子的磁矩为零； 当原子中的电子壳层未被填满时，J?0，原子的磁矩不为零，即原子具有固有磁矩。 第四节 材料中的原子和磁性 材料中原子的电子态和磁性与孤立原子相比发生了变化：材料中原子的电子态的变化首先是由于键合使外层电子发生变化 晶体的电场效应：是引起材料中电子态的变化的另一个原因。局域在离子中的电子运动受邻近离子产生的静电场的作用而发生变化，称为晶体电场效应。其一使电子轨道简并发生分裂；其二为轨道磁矩对总磁矩的贡献减少甚至消失，即为轨道磁矩的部分或全部猝灭。 例如， 3d电子在自由离子时，能级为五重简并；而在立方对称时，立方晶体场使其分裂成两个能级，一个为三重简并，另一个为二重简并；而在三角对称时，分裂为四个能级；最后在正方、正交对称时，分裂为没有简并的五个能级 在占据这些能级的电子中，当存在于简并能级中的电子数比简并度少时，有时晶体会自发地发生畸变，对称性变低，轨道的简并度被解除，使电子占有的能级变得更低，这就是所谓John-Teller效应 第五节 磁性材料分类 　　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。 A 抗磁性 如，Bi，Cu,Ag,Au等金属；Si,P,S等非金属，有机聚合物以及惰性气体，--10-5量级。周期表中前18个元素，主要表现为抗磁性。这些元素构成了陶瓷材料中几乎所有的阴离子，如O2-,F-,S2-,SO42-,CO32-,N3-,OH-,这些阴离子中电子填满壳层，自旋磁矩平衡。 B 顺磁性 ??0,有些材料，如过渡元素、稀土元素、镧系元素、铝、铂等金属，自旋和轨道磁矩没有完全抵消，每个原子都有一个永久磁矩；但无外加磁场时，由于顺磁性物质的原子作无规则热振动，宏观上没有磁性；在外加磁场作用下，每个原子磁矩比较规则取向，物质呈极弱磁性表现出宏观磁性，这种磁性称为顺磁性。 ??10-5—10-2。 顺磁性特征 在此材料中，原子磁矩沿外磁场方向排列，磁场强度获得增强，磁化强度为正值，相对磁导率μr ＞1，磁化率为正值。 磁化率?＞0，也很小，只有10-5～10-2。 抗磁体和顺磁体对于磁性材料应用来说都视为无磁性。 它们只有在外磁场存在下才被磁化，且磁化率极小。 C 铁磁性 Fe，Co, Ni, Dy等材料，室温下，有些磁性材料在外磁场作用下产生很强的磁化强度。 ??103 数量级，外加磁场除去后，仍能保持相当的磁性，铁磁性材料。 铁磁性物质与顺磁性物质的主要差异在于：即使在较弱的磁场内，前者页得到较高的磁化强度，而且当外加磁场移去以后，仍能保留极强的磁性。 铁磁性物质很强的磁性来源于其内很强的内部交换作用（交换场），交换能为正且比较大，使得相