磁性 基本概念课件

材料的磁性分析主要内容：1）磁介质的分类2）磁性的物理本质3）金属的抗磁性和顺磁性及其应用4）铁磁性理论：自发磁化、磁畴、磁化曲线、磁滞回线的理论解释、铁磁性的应用5）磁性材料材料的磁性分析主要内容：1磁介质的分类磁介质：能被磁化的物质顺磁性物质：产生的附加磁场较小，方向与外加磁场一致抗磁性物质：产生的附加磁场较小，方向与外加磁场相反铁磁性物质：在磁场中被强烈磁化，使磁场强烈增加，并且在外磁场撤去后，仍会保留部分磁场磁性与物质的微结构密切相关，不仅取决于原子结构、还与原子键合、晶体结构磁介质的分类磁介质：能被磁化的物质2磁性的物理本质原子的磁矩主要包括：电子的轨道磁矩和电子的自旋磁矩和原子核磁矩原子核磁矩：电子磁矩的几千分之一、可忽略通常所指的原子磁矩是原子中所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和磁性的物理本质原子的磁矩主要包括：电子的轨道磁矩和电子的自旋3电子绕原子核运动犹如一圆电流、具有磁矩电子轨道磁矩大小：轨道角动量轨道半径，电子质量，轨道运动角速度电子的轨道磁矩（μl）＋Zr-eB角量子数：l＝0，1，2，3….n-1电子绕原子核运动犹如一圆电流、具有磁矩电子轨道磁矩大小：轨道4电子轨道磁矩在外磁场（H）方向上的分量满足量子化条件：磁量子数Z:外磁场方向玻尔磁子、电子磁矩的最小单元Μlz与外磁场方向相反！ZH电子轨道磁矩在外磁场（H）方向上的分量满足量子化条件：磁量子5电子自旋磁矩外磁场中的取向：两种方向相反的取向外磁场方向和与外磁场相反的方向原子中填满电子的壳层或次壳层形成一中心对称的集体，电子轨道磁矩和自旋磁矩相互抵消原子磁矩是原子未成对电子的轨道和自旋磁矩的矢量和ms＝1/2电子自旋磁矩外磁场中的取向：两种方向相反的取向外磁场方向和与6原子的总磁矩惰性气体，及等无固有磁矩具有满壳层的原子或离子总磁矩为零未排满时，有磁矩讨论：原子的总磁矩惰性气体7表征磁性的物理量磁化与外磁场（H）的关系总磁场与外磁场（H）的关系表征磁性的物理量磁化与外磁场（H）的关系8磁学基本量的回顾平面载流线圈（圆电流）的磁矩：电流，线圈所围的面积的方向与电流方向构成右手螺旋非平面载流线圈的磁矩：线圈的磁矩磁学基本量的回顾平面载流线圈（圆电流）的磁矩：电流，线圈所围9载流线圈所受的磁力矩载流线圈在磁场中将受磁场的作用磁场中的小平面载流线圈或匀强磁场中的平面载流线圈：合磁场力：合磁力矩：与方向一致时磁能最低磁感应强度与磁场强度的关系真空中：磁介中：真空磁导率磁介质相对磁导率载流线圈所受的磁力矩载流线圈在磁场中将受磁场的作用磁场中的小10磁化与磁化强度磁化：物质在磁场中或强或弱要显示磁性磁化强度：描述物质磁化强弱的物理量定义：单位体积内分子磁矩的矢量和分子磁介质中的关系与的宏观或实验关系磁化与磁化强度磁化：物质在磁场中或强或弱要显示磁性磁化强度：11物质磁性的分类五类磁介质的磁化曲线抗磁反铁磁顺磁亚铁磁铁磁据磁化率或相对磁导率，物质的磁性可分为：1、抗磁体在外磁场中显示与外场方向相反的、微弱的磁性金属中约一半是抗磁：等2、顺磁体在外磁场中显示与外场方向相同的、微弱的磁性。Pt,Pd(钯)，奥氏体不锈钢，稀土金属：Li,Na,K,Rb(铷)物质磁性的分类五类磁介质的磁化曲线抗磁反铁磁顺磁亚铁磁铁磁据123、铁磁体五类磁介质的磁化曲线抗磁反铁磁顺磁亚铁磁铁磁很大、与外磁场成非线性关系变化较弱的磁场能产生很大的磁化强度。金属：Fe,Co,Ni等铁磁体在温度高于某一临界温度（居里温度）变成顺磁体4、亚铁磁体比铁磁体稍小、具有与铁磁体类似的磁性如：磁铁矿（Fe3O4）、铁氧体等亚铁磁体电阻率较大、适于制作电阻率大的磁性元件3、铁磁体五类磁介质的磁化曲线抗磁反铁磁顺磁亚铁磁铁磁很大、135、反铁磁体五类磁介质的磁化曲线抗磁反铁磁顺磁亚铁磁铁磁很小的正数，温度低于某温度时，磁化率同磁场的方向有关，高于这一温度时其行为同顺磁体如：氧化镍、氧化锰等5、反铁磁体五类磁介质的磁化曲线抗磁反铁磁顺磁亚铁磁铁磁很小14抗磁性与顺磁性金属的抗磁性与顺磁性决定于：点阵结点上正离子的抗磁性点阵结点上正离子的顺磁性自由电子的抗磁性自由电子的顺磁性起主要作用的一个因素决定材料的磁性抗磁性与顺磁性金属的抗磁性与顺磁性决定于：15磁性基本概念课件16磁性基本概念课件171）正离子的抗磁性原子组成上，抗磁物质由电子壳层或次壳层被填满的原子或离子构成原子或离子无固有磁矩、无外场时不显磁性抗磁物质处于外场中，电子产生附加的轨道运动、引起与外磁场方向相反的附加磁矩抗磁性正离子：去掉自由电子后的金属离子1）正离子的抗磁性原子组成上，抗磁物质由电子壳层或次壳层被填18抗磁物质：除金属等，惰性气体、离子固体、共价键的C,Si,Ge及大部分有机物质3、顺磁性的起源顺磁性物质的原子具有固有磁矩无外磁场时，热运动引起原子磁矩取向杂乱无章，顺磁体宏观上不显磁性抗磁物质：除金属19外磁场不仅引起原子磁矩的择有取向，同时引起与外磁场方向相反的附加磁矩但抗磁性被顺磁性掩盖顺磁磁化率是抗磁磁化率的：倍顺磁性物质：稀土金属：Li,Na,K,Rb(铷)，居里温度以上的Fe,Co,Ni等大多数物质有外磁场时，原子磁矩在磁场中择优取向，顺磁体呈现与外磁场方向相同的磁性外磁场不仅引起原子磁矩的择有取向，同时引起与外磁场方向相反的20材料的磁性分析主要内容：1）磁介质的分类2）磁性的物理本质3）金属的抗磁性和顺磁性及其应用4）铁磁性理论：自发磁化、磁畴、磁化曲线、磁滞回线的理论解释、铁磁性的应用5）磁性材料材料的磁性分析主要内容：21磁介质的分类磁介质：能被磁化的物质顺磁性物质：产生的附加磁场较小，方向与外加磁场一致抗磁性物质：产生的附加磁场较小，方向与外加磁场相反铁磁性物质：在磁场中被强烈磁化，使磁场强烈增加，并且在外磁场撤去后，仍会保留部分磁场磁性与物质的微结构密切相关，不仅取决于原子结构、还与原子键合、晶体结构磁介质的分类磁介质：能被磁化的物质22磁性的物理本质原子的磁矩主要包括：电子的轨道磁矩和电子的自旋磁矩和原子核磁矩原子核磁矩：电子磁矩的几千分之一、可忽略通常所指的原子磁矩是原子中所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和磁性的物理本质原子的磁矩主要包括：电子的轨道磁矩和电子的自旋23电子绕原子核运动犹如一圆电流、具有磁矩电子轨道磁矩大小：轨道角动量轨道半径，电子质量，轨道运动角速度电子的轨道磁矩（μl）＋Zr-eB角量子数：l＝0，1，2，3….n-1电子绕原子核运动犹如一圆电流、具有磁矩电子轨道磁矩大小：轨道24电子轨道磁矩在外磁场（H）方向上的分量满足量子化条件：磁量子数Z:外磁场方向玻尔磁子、电子磁矩的最小单元Μlz与外磁场方向相反！ZH电子轨道磁矩在外磁场（H）方向上的分量满足量子化条件：磁量子25电子自旋磁矩外磁场中的取向：两种方向相反的取向外磁场方向和与外磁场相反的方向原子中填满电子的壳层或次壳层形成一中心对称的集体，电子轨道磁矩和自旋磁矩相互抵消原子磁矩是原子未成对电子的轨道和自旋磁矩的矢量和ms＝1/2电子自旋磁矩外磁场中的取向：两种方向相反的取向外磁场方向和与26原子的总磁矩惰性气体，及等无固有磁矩具有满壳层的原子或离子总磁矩为零未排满时，有磁矩讨论：原子的总磁矩惰性气体27表征磁性的物理量磁化与外磁场（H）的关系总磁场与外磁场（H）的关系表征磁性的物理量磁化与外磁场（H）的关系28磁学基本量的回顾平面载流线圈（圆电流）的磁矩：电流，线圈所围的面积的方向与电流方向构成右手螺旋非平面载流线圈的磁矩：线圈的磁矩磁学基本量的回顾平面载流线圈（圆电流）的磁矩：电流，线圈所围29载流线圈所受的磁力矩载流线圈在磁场中将受磁场的作用磁场中的小平面载流线圈或匀强磁场中的平面载流线圈：合磁场力：合磁力矩：与方向一致时磁能最低磁感应强度与磁场强度的关系真空中：磁介中：真空磁导率磁介质相对磁导率载流线圈所受的磁力矩载流线圈在磁场中将受磁场的作用磁场中的小30磁化与磁化强度磁化：物质在磁场中或强或弱要显示磁性磁化强度：描述物质磁化强弱的物理量定义：单位体积内分子磁矩的矢量和分子磁介质中的关系与的宏观或实验关系磁化与磁化强度磁化：物质在磁场中或强或弱要显示磁性磁化强度：31物质磁性的分类五类磁介质的磁化曲线抗磁反铁磁顺磁亚铁磁铁磁据磁化率或相对磁导率，物质的磁性可分为：1、抗磁体在外磁场中显示与外场方向相反的、微弱的磁性金属中约一半是抗磁：等2、顺磁体在外磁场中显示与外场方向相同的、微弱的磁性。Pt,Pd(钯)，奥氏体不锈钢，稀土金属：Li,Na,K,Rb(铷)物质磁性的分类五类磁介质的磁化曲线抗磁反铁磁顺磁亚铁磁铁磁据323、铁磁体五类磁介质的磁化曲线抗磁反铁磁顺磁亚铁磁铁磁很大、与外磁场成非线性关系变化较弱的磁场能产生很大的磁化强度。金属：Fe,Co,Ni等铁磁体在温度高于某一临界温度（居里温度）变成顺磁体4、亚铁磁体比铁磁体稍小、具有与铁磁体类似的磁性如：磁铁矿（Fe3O4）、铁氧体等亚铁磁体电阻率较大、适于制作电阻率大的磁性元件3、铁磁体五类磁介质的磁化曲线抗磁反铁磁顺磁亚铁磁铁磁很大、335、反铁磁体五类磁介质的磁化曲线抗磁反铁磁顺磁亚铁磁铁磁很小的正数，温度低于某温度时，磁化率同磁场的方向有关，高于这一温度时其行为同顺磁体如：氧化镍、氧化锰等5、反铁磁体五类磁介质的磁化曲线抗磁反铁磁顺磁亚铁磁铁磁很小34抗磁性与顺磁性金属的抗磁性与顺磁性决定于：点阵结点上正离子的抗磁性点阵结点上正离子的顺磁性自由电子的抗磁性自由电子的顺磁性起主要作用的一个因素决定材料的磁性抗磁性与顺磁性金属的抗磁性与顺磁性决定于：35磁性基本概念课件36磁性基本概念课件371）正离子的抗磁性原子组成上，抗磁物质由电子壳层或次壳层被填满的原子或离子构成原子或离子无固有磁矩、无外场时不显磁性抗磁物质处于外场中，电子产生附加的轨道运动、引起与外磁场方向相反的附加磁矩抗磁性正离子：去掉自由电子后的金属离子1）正离子的抗磁性原子组成上，抗磁物质由电子壳层或次壳层被填38抗磁物质：除金属等，惰性气体、离子固体、共价键的C,Si,Ge及大部分有机物质3、顺磁性的起源顺磁性物质的原子具有固有磁矩无