磁性与器件第一章磁学基础知识素材.ppt

1、第一章磁学基础知识，01，02，03，04，第一节基本磁学量，1.1.1自旋磁矩m，永久吸铁石常双位数个磁极出现在云同步，吸铁石无限小时，体系被定义为元磁偶极子提出了磁偶极子和电流回路部件的磁等效原理， 由此认为宏观物质的磁起源于“分子电流”假说，自旋磁矩：单位： A m2，两者的物理意义：表现磁偶极子的磁强弱和方向，1.1.2磁化m，单位体积的磁体内，全部说明：记述宏命令吸铁石的磁强弱程度的物理量，1.1.3磁场强度h和磁磁场强度H (magnetic intensity ):(静磁学定义)是单位的磁负荷在这里受到的磁场力的大小，方向和正磁负荷在这里，物理意义：是描述空间的任意一点的磁场残奥

2、计(矢量)，在实际的应用中，以电流产生磁场的情况较多一些常见的电流产生磁场形式有： (1)，无限长通电直导线：方向垂直于导线，切成以导线为轴的圆周；(2)，直流环线圈圆的中心：r为环圆半径，方向由右手螺旋定律决定。 无限长直流电磁线圈： n :每单位长度的线圈匝数，方向沿螺线管的轴线方向，为2、磁感应强度B (magnetic flux density):预备知识： SI (MKSA )其中，磁感应强度b为主导量(与其他物理量的相互作用有关的全部为b 磁感应强度b的定义可以从安培公式中得到：根据安培环定理导入磁场强度h :b，Guass单位制(绝对电磁单位制):早期使用的单位制，所有磁学量通过

3、磁偶极子的磁场强度h导入单位： Oe，磁感应强度b，Guass单位制m和h都有明确的物理意义，基本物理量，b只是导出量，1.1.4磁化率和磁导率，吸铁石被定义为满足置于外磁场中的磁化关系的单位磁场强度h在磁体内感受到的m是表示磁性体的磁化容易度的物理量，磁导率(permeabbe (2)最大磁导率max :材料磁化过程中的最大值；(3)复磁导率：磁性体在交变磁场中被磁化，在动态磁化中常见；(4)微分磁导率diff :初始磁化曲线上什么？ 什么？ 什么？ 什么？ 吸铁石由于自身的偶极矩Jm和h之间的相互作用，(逆时针方向为正)，=0，l最小，处于稳定状态的0，L0，不稳定，使磁偶极子与h方向一致

4、，这相当于必须工作，使吸铁石的h中位能量降低。即，吸铁石磁场中位能量：每单位体积的静磁能(即磁场能密度)在(1)0，jm与h方向一致，FHmin0MH，能量处于最低的状态时(2)逐渐增大时，为了战胜磁场办事儿需要外力，吸铁石为1.2 有限几何尺寸的吸铁石在外磁场中被磁化时，在表面产生磁极，在吸铁石内部存在与磁化m方向相反的磁场，起到使磁化减退的作用，称为反磁场Hd。 吸铁石在云同步受到外部磁场作用时，此时磁性体内部的有效磁场为： Hd的大小取决于吸铁石形状和磁极强度。 如果磁化均匀，则Hd也均匀，与m成比例：其中n为退磁率，只涉及吸铁石的几何形状，关于旋转椭球体，有3个主轴方向退磁率的和：旋转

5、椭球体的极限：退磁第3节磁性材料的磁化曲线和磁滞回线，1.3.1磁化曲线，磁化曲线有磁场强度o点： H0、B0、M0，磁中性或原始退磁状态OA级：大致为直线，初始磁化阶段AB级：陡峭，急剧磁化HHm后，m逐渐朝向一定值MS (饱和磁化)，但b增大(原因？ 可从BH(MH )曲线求出，Ms可理解为该温度下的自发磁化M0、抗磁性物质磁化曲线、顺磁性物质磁化曲线，磁化曲线是反映材料特性的基本曲线，从其获得标识牌材料的残奥表：饱和磁化Ms、开始磁化率a和最大磁化率m。 1.3.2磁滞回线使磁场h从饱和磁化状态中减少，从而使b或m不再沿原始曲线丢失。 H0时，有一定的剩馀磁通Br或Mr。 为了使B(M

6、)为零，需要向相反方向施加磁场，此时将H=Hc称为保持磁场力。 bHc:b0的hc (磁敏保持磁场力)表示MHc: M0时的hc (内禀矫顽力)一般为| Bhc | | MHC |，HC表示材料在磁化后保持磁化状态的能力。 通常，软磁性、永久吸铁石、半硬磁材料用Hc隔开：软磁性硬磁性、半硬磁性，当h从正的最大值到负的最大值再次扩展到正的最大值时，BH或MH形成闭合的曲线磁滞回线。 (吸铁石材料的一个重要特性)，磁滞回线的第二象限是退磁曲线(基于此考察硬磁材料性能)，对应于退磁曲线上各点的b和h的乘积BH为磁能积，代表硬磁材料中能量的大小。 最大磁能积(BH)max是永久吸铁石的重要特性残奥表之

7、一。 作用于退磁曲线上的b，得到相对于b的关系曲线。 磁化曲线和磁滞回线是磁性材料的重要特征，可以反映MS(Bs )、Mr(Br )、BHC(MHC )、(BH)max等多种磁性能。 第四节磁性和磁性材料的分类、凝聚态物质的各种磁性表现的原因是磁性物理的主要任务，其中铁磁性物质在技术领域起着突出的作用，影响铁磁性物质磁性的反应历程是我们课程中最引人注目的。 固体磁性、原子、络离子的自旋磁矩(顺、抗磁)晶体结构和晶体场类型(大头针、轨道参与)相邻原子、电子之间的相互作用(磁有序)、1.4.1物质的磁分类、物质磁的原因，随着研究的深入，分类也不断得到完善和细分，直至上世纪70年代，晶状固体的总共发

8、现了5种主要类型的磁结构物质，它们的形成反应历程和宏命令特征各不相同，它们的成功解释形成了今天磁物理学的核心内容。 上世纪70年代以后，随着非晶质体材料和纳米材料的兴起，发现了新的磁类型，它们的研究还在深化中，课程将作初步介绍。根据磁化率的大小和符号，材料的磁性是抗磁性顺磁性强磁性反强磁性第一铁元素磁性，上一节回顾，静磁能和磁场能密度： (1)0，FHmin0MH，处于能量最低的状态；(2)逐渐变大时，需要外力克服磁场的工作反磁因子、反磁场能量、上一节回顾、磁化曲线和磁滞回线是磁性材料的重要特征，MS(Bs )、Mr(Br )、BHC(MHC )等许多磁性特性反映在前一节中，根据磁化率的大小和

9、符号，材料的磁性是抗磁性顺磁性铁磁性反铁磁性第一铁元素磁性，一(1)受到外部磁场h的作用时，由于感觉到与h方向相反的磁化，因此其d 0 (2)的绝对值10-5 (3)与磁场、温度无关都较小，为h，自然段的多种物质为抗磁性物质：周期表中的三分之一的元素体即稀瓦斯气体： He，Ne.Ar，Kr， p，Cu，Ag，Au，不含过渡族元素体的离子晶体：由于含NaCl，KBr的典型抗磁性是轨道电子在外部磁场中受到电磁作用而产生的，所以所有物质都具有一定的抗磁性，但只有在构成原子(络离子)或分子的磁距离为零而不存在其他磁性的物质中，才存在外部磁场不仅是轨道电子的抗磁性，传导电子也有一定的抗磁性，引起异常。

10、由于电子壳层都是壳层，所以原子自旋磁矩为零。 在CGS单位制中，抗磁磁化率的典型值是10-6cm3mol-1。 用体积磁化率的数值统一替换的话，顺序是10-6。 替换为SI单位制乘以4，订单为10-5。CGS单位制的摩尔磁化率，一些抗磁性金属的20点摩尔磁化率(CGS单位):他的科学研究中最引人注目的是2004年在曼彻斯特大学告诉他和孔奇诺沃绍洛夫发现了二维晶体的碳原子结构，即萩名的格拉夫烯。 安德烈海姆AndreGeim在2000年获得了“搞笑诺贝尔奖”，推论出可以用磁悬浮技术克服重力作用，使青蛙悬浮在空中，用同样的方法克服重力作用使之悬浮。 在10年后的2010年获得了诺贝尔物理学奖。 他

11、也是世界上唯一获得诺贝尔奖和搞笑诺贝尔奖云同步的科学家。 羽落术、浮游术、二、顺磁性是在十九世纪后半期被发现研究的另一种弱磁性。 (1)受到外部磁场h的作用时，感觉到与h方向相同的磁化，其p0 (2)的值较小，一般而言，10-610-3 (3)磁化率与温度的关系遵循居里外斯定律。h、t、居里-合十礼定律，c是居里常数，Tp是居里顺磁温度，遵循居里-合十礼定律的物质都在一定温度上显示出顺磁性，在这个温度下，显示出其他性质。 t、t、顺磁性物质也多，常见的顺磁性物质：过渡族元素体、稀土类元素体和锕系元素金属：1 Mn、Cr、w、La、Nd、Pt、Pa，含以上元素体的化合物： MnSO4、FeCl3

12、 Ba是含奇数个电子的原子或分子： HCl， NO、有机化合物中含有少数双位数个自由基电子的化合物： O2、有机物中的双自由基等，顺磁性起因于原子或分子自旋磁矩，通过施加磁场向外场方向排列，使磁性在外场方向产生一定强度的附加磁场。 顺磁性是弱磁性的。 典型顺磁性物质的基本特征是，含有不足壳层的原子(或络离子)，具有一定的自旋磁矩，随机分布的原子自旋磁矩由于外磁场中的取向而产生顺磁性。另外，传导电子也有一定的顺磁性。 三、铁磁性，这是人类最初发现和利用的铁磁性，其主要特征是，(1)饱和(只需要很小的磁场) (2)容易被磁化到f 0，101-106 (3)也存在临界温度TC这一温度称为居里温度点(居里点)。 高于居里温度点则表现出顺磁性，磁化率的温度关系遵循居里-外斯定律。 显示强磁性的元素体物质有多种过渡族元素体和稀土类元素体的金属，主要构成以上元素体的强磁性合金和化合物很多，它们构成磁性材料的主体，在技术上发挥着重要的作