磁性物理复习资料（精编版）

1、磁性物理复习资料磁性物理一、名词解释1. 元磁偶极子： 指强度相等， 极性相反并且其距离无限接近的一对“磁荷” 。2. 磁场强度 h：为单位点电荷在该处所受的磁场力的大小，方向与正磁荷在该处所受磁场力方向一致。3. 磁矩：磁偶极子磁性大小方向可以用磁矩来表示，磁矩定义为磁偶极子等效的平面回路的电流和回路面积的乘积，即4. 磁化强度（m）：是描述宏观磁体强弱程度的物理量。5. 磁感应强度：描述磁场强度和方向的物理量，是矢量。6. 磁化曲线：表示物质中的磁场强度h与所感应的磁感应强度 b 之间的关系。7. 磁滞回线： 在磁场中， 铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期性

2、变化时， 铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线， 这条闭合线叫做3磁滞回线。8. 磁化率：表征磁介质属性的物理量。9. 磁导率：又称导磁系数， 是衡量物质的导磁性能的一个物理量，可通过测取同一点的b、h 值确定。10. 退磁场：有限几何尺寸的磁体在外磁场中被磁化后， 表面将产生磁极， 从而使磁体内部存在与磁化强度 m方向相反的一种磁场， 起减退磁化的作用，称为退磁场hd。11. 交换能（ fex）：电子自旋间的交换相互作用产生的能量。12. 磁晶各向异性能（ fk）：铁磁体内晶体场对轨道电子间的作用、 电子的轨道磁矩与自旋磁矩间的耦合效应所产生的能量。13. 磁应力能（ f ）：铁

3、磁体内磁性和弹性（形变）相互作用所引起的能量 （又称为磁弹性应力能）。14. 退磁场能（ fd）：铁磁体与其自身所产生的退磁场之间的相互作用能。15. 静磁能（ fh）：铁磁体与外磁场之间的相互作用产生的能量。16. 磁致伸缩现象：铁磁晶体由于磁化状态的改19. 二、简答题20. 内禀矫顽力和磁感矫顽力的区别与联系？ 矫顽力分为磁感矫顽力（hcb ）和内禀矫顽力（hcj ）。磁体在反向充磁时，使磁感应强度b降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫 顽力。但此时磁体的磁化强度并不为零，只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互 抵消。（对外磁感应强度表现为零）此时若撤 消外磁场， 磁体仍具有一定的

4、磁性能。 使磁体的磁化强度m 降为零所需施加的反向磁场强度，我们称之为内禀矫顽力。 内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量，是表示材料中的磁化强度 m退到零的矫顽力。 在磁体使用中，磁体矫顽力越高，温度稳定性越好。21. 什么是退磁场？如何克服？产生：当一个有限大小的样品被外磁场磁化 时，在他两端出现的自由磁极将产生一个与磁化强度方向相反的磁场，该磁场被称为退磁场。退磁场hd 的强度与磁体的形状及磁极的强度有关。克服：因为退磁场只与材料的尺寸有关，短而粗的样品， 退磁场就很大， 因此可以将样品做1622.物质按磁性可分为几类？各类磁性的-t关系曲线怎样？抗磁性物质：成长而细的形状， 退磁场

5、就将会减小。 然而实际工作中， 材料的尺寸收到限制， 因此不可避免的受到退磁场的影响。23. 两种单位制的背景和关系？si单位制：主要磁学量都用电流的磁效应来 定义，其中磁感应强度b 为主导量（凡涉及到与其他物理量的相互作用，都必须使用b）。磁感应强度b的定义可由安培公式得出： dfidlb 根据安培环路定理可定义磁场强hbm度 h：0h 为导出量， 仅用于计算传导电流所产生的磁场， 不能代表磁场强度与外界发生作用。guass 单位制（绝对电磁单位制）：早年使用的单位制，所有的磁学量都是通过磁偶极子的 概念建立起来的。其中磁化强度m被定义为：m(mlifh) i单位：guass。磁场强度 h被

6、定义为：m 单位：oe。引入磁感应强度b，使之满足如下关系： bh4m 在 guass单位制中，m 和h 都有明确的物理意义，是基本物理量，而b只是一个导出量。三、计算论述题24. 某一铁的旋转椭球长轴为 1 毫米，短轴直径为 0.1 毫米，饱和磁环强度为 u0ms=2.1t, 求长轴和短轴方向的退磁场。解: 长轴/ 短轴=1/0.1=10查表可知，当椭球的的纵横比为10 时， 沿 长轴 的退 磁因 子nz=0.0203 ， 又nx+ny+nz=，1所以nx=ny=0.48985.由 退 磁 场 公 式 ： 长 轴 退 磁 场hd1=nms=0.0203*2.1=0.04263am同理短轴退磁

7、场hd2=1.0286859am25. 晶体场理论的基本思想： 认为中心离子的电子波函数与周围离子（配位子） 的电子波函数不相重叠，因而把组成晶体的离子分为两部 分：基本部分是中心离子， 将其磁性壳层的电子作量子化处理；非基本部分是周围配位离 子，将其作为产生静电场的经典处理。配位子所产生的静电场等价为一个势场晶体场。26. 晶体中的晶体场效应：a、晶体场对磁性离子轨道角动量的直接作用：引起能级分裂使简并度部分或完全解除， 导致轨道角动量的取向处于被冻结状态。 b、晶体场对磁性离子自旋角动量的间接作用： 通过轨道与自旋耦合来实现。常温下， 晶体中自旋是自由的， 但轨道运动受晶体场控制， 由于自

8、旋轨道耦合和晶体场作用的联合效应，导致单离子的磁各向异性。27. 顺磁性物质的特点：（ 1）顺磁性物质是一类> 0 的弱磁性物质；（2）顺磁性物质的原子或离子具有一定的固有磁矩， 这些原子磁矩来源于未满的电子壳层（例如过渡族元素的3d 壳层）；（ 3）在顺磁性物质中，磁性原子或离 子分开的很远， 以致它们之间没有明显的相互作用，因而在没有外磁场时， 由于热运动的作用，原子磁矩是无规混乱取向； （4）当有外磁场作用时，原子磁矩有沿磁场方向取向的趋势，从而呈现出正的磁化率，其数量级为-5-2=1010。28. 铁磁性物质的基本特征：(1) 、铁磁性物质内存在按磁畴分布的自发磁化；(2) 、铁

9、磁性物质的磁化率很大； (3)、铁磁性物质的磁化强度与磁场强度之间不是单值函数关系，显示磁滞现象， 具有剩余磁化强度， 其磁化率都是磁场强度的函数； (4) 、铁磁性物质有一个磁性转变温度 - 居里温度 tc；(5) 、铁磁性物质在磁化过程中，表现为磁晶各向异性和磁致伸缩现象；29. 物质具有铁磁性的基本条件： (1)物质中的原子有固有磁矩j ；(2)原子磁矩之间有相互作用。实验事实：铁磁性物质在居里温度(t c)以上是顺磁性； 居里温度以下原子磁矩间的相互作用能大于热振动能，显现铁磁性。30. 铁具有体心立方晶格结构，晶格常数为32.87 ?，原子量为 55.85 ，密度为 7.86g/cm

10、 ，居里温度 tc 为 1043k；饱和磁化强度为ms(0)为 1740×90 a/m，单原子的有效玻尔磁子数为 2.2 ，试估算铁的：（1）weiss 分子场系数；（2）居里常数；（3）分子场强度31. 自发磁化的物理本质是什么？物质具有海森堡模型的铁磁性的充要条件是哪些？铁磁体自发磁化的本质是电子间的静电交换相互作用。由海森堡交换作用模型可以得出物质具有铁磁性的必要条件是（1）材料原子中具有未充满的电子壳层即原子磁矩（2） 充要条件是交换能积分常数a>0。-332. 铁（金属）原子的玻尔磁子数为2.22 ，铁3原子量为 55.9 ，密度为 7.86 ×10出在 0

11、k 下的饱和磁化强度。kg·m ，求33. 交换作用能的物理意义：（ 1）原子间的交换相互作用能是铁磁性物质自发磁化的起源；当铁磁体中自旋不完全平行时， 自旋取向的梯度函数221、2、23不等于零，铁磁体中的交换能密度是增加的，因此 fex 总是正值 ；（3）当不考虑自旋 - 轨道耦合时，铁磁体中交换相互作用仅仅只依赖于相邻原子自旋间的夹角，而与自旋取什么方向无关， 所以交换作用能是各向同性的。34. 磁晶各向异性能的物理意义： 铁磁体中自发磁化矢量和磁畴的分布取向不会是任意的，而是倾向于取在磁晶各向异性能为最小的各个易磁化轴的方向上，此时处于最稳定的状态。35. 磁致伸缩现象的来源

12、： 是由于原子或离子的自旋与轨道的耦合作用而产生的。其产生是由于要满足能量最小条件的必然结果，即如果铁磁晶体的变形大小和性质能够导致其总能量 等于极小值， 则这种变形就会产生。 磁致伸缩是由自旋与轨道耦合能和物质的弹性能之间 平衡而产生的。 简而言之， 磁致伸缩起源于晶体场、自旋 - 轨道耦合以及弹性形变的联合效应。36. 磁畴的成因：交换作用使近邻原子的自旋磁矩取向相同， 造成自发磁化， 磁晶各向异性能使自发磁化的方向保持在易磁化轴方向。因 此，当整个晶体自发磁化到饱和并磁化矢量沿晶体的某磁化轴方向时， 以上两种能量都达到极小值。也就是说交换能和磁晶各向异性能不会导致磁畴的产生。但是，所有铁

13、磁晶体都有一定的大小和形状， 整个晶体均匀磁化的结果必然在其两端产生磁极， 磁极产生的退磁场将增加退磁场能， 为了减少退磁场能，晶体分为若干磁畴，这是磁畴形成的主要原因。37. 计算立方晶体单畴颗粒的临界尺寸。38. 磁畴的观察技术有哪些？粉纹法；磁光效应法；透射电镜及扫描电镜法； x 光成像法；中子衍射法以及新近发展的磁力显微镜法和 x光磁二色性显微技术等。39. 什么是磁畴？什么是磁畴壁？为什么会形成磁畴？磁畴的数目由什么条件决定？铁磁体由于交换相互作用( 铁磁性) 、超交换相互作用( 亚铁磁性 ) ，致使原子磁矩呈平行或反平行排列，这样就可能残留称为自发磁化强度的有效磁化成分 ( 磁畴的成因 ) ，其三维区域称为磁畴，实际的磁畴都具有一定的几何尺寸大小，彼此为自发磁化强度大小和方向各异的区域，磁畴之间的边界称为磁畴壁。铁磁体产生磁畴， 实质是自发磁化平衡分布要满足能量最小原理的必然结果， 而退磁场能最小要求是磁畴形成的根本原因。