材料物理与性能学课件：磁性物理与性能 -.pptVIP

7.6.4.2 磁畴壁 7.6.4.3 磁畴结构 1）均匀铁磁体的磁畴结构 完整的理想晶体称为均匀铁磁，其内部磁畴结构通常表现为排列整齐，且均匀分布于晶体内各个易磁化轴的方向上。 磁畴结构：片型畴、封闭畴（闭流畴）、表面畴。 2）非均匀铁磁体的磁畴结构 非均匀铁磁体的磁结构受材料内部存在的不均匀性分布及其引起的内部退磁场作用的影响，其主畴结构虽然与均匀体一样也与样品形状有关，但主要还是受不均匀性的影响。 3）单磁结构 有些材料是由很小的颗粒组成的。若颗粒足够小，整个颗粒可以在一个方向自发磁化到饱和，成为一个磁畴，这样的小颗粒称为单畴结构。对于不同的材料有不同的临界值，在临界值以上的颗粒出现多畴，在临界值以下出现单畴。临界尺寸是单畴与其他畴结构的分界点。因此，这个尺寸的能量既可按单畴结构计算，图7.12（a），也可按图7.12(b、c)之一来计算，只是在临界尺寸时，两种结构的能量应该相等，由此可推算出球形颗粒的临界半径。 7.6.5 磁化曲线与磁滞回线 7.6.5.1 初始磁化曲线和磁滞回线 7.6.5.2 曲线 对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复磁化，可得到一系列大小不同的磁滞回线，将各磁滞回线的顶点联接起来所得的曲线，称为基本磁化曲线，如图7.14所示。 7.1 磁学基础 7.1.1磁学基本概念 1）磁场 和重力场一样，磁场既看不见也摸不着。对于地球重力场来说，我们可以通过引力直接感知其存在。而对于磁场，只有它作用于一些磁性物体时（例如某些被磁化的金属，天然磁石，或者通电的线圈），我们才能确定其存在。 2）磁矩 描述载流线圈或微观粒子磁性的物理量，称为磁矩。 3）磁偶极子 所谓磁偶极子是指强度相等、极性相反并且其距离无限接近的一对“磁荷”。 7.1.2磁学基本量 1）磁化强度 7.2 磁性的微观解释 7.2.1 电子轨道磁矩 以电子的圆周运动为例（电子的运动轨道一般为椭圆）。设原子核带电ze ，电子带-e ，见图7.1。根据经典理论，电子在半径为r的圆周上运动，其向心力由库仑力提供 7.2.2 电子自旋磁矩 电子自旋运动是量子力学效应，在宏观物体中还找不出一种运动与之对应。实验和量子力学已经证明电子在作轨道运动的同时还绕自身的轴作自旋运动，自旋运动产生的磁矩为 7.3 材料的磁化 7.3.1磁化的相关概念 7.3.1.1自发磁化和磁畴 磁有序物质在无外加磁场的情况下，由于近邻原子间电子的交换作用或其他相互作用，使物质中各原子的磁矩在一定空间范围内呈现有序排列而达到的磁化，称为自发磁化。自发磁化的小区域称之为磁畴。 7.3.1.2磁化过程 磁化过程是指处于磁中性状态的强磁性体在外磁场的作用下，其磁化状态随外磁场发生变化的过程。反磁化过程是指强磁性体沿一个方向磁化饱和后，当外磁场逐渐减小或沿相反方向逐渐增加时，其磁化状态随外磁场发生变化的过程。 7.3.2磁化曲线的基本特征 磁性体从磁中性状态开始，受到一个从零起单调增加的磁场作用时，其磁化强度M（或磁感应强度B）随外磁场强度H变化的曲线称为起（初）始磁化曲线，通常简称为磁化曲线，写成 的函数形式。抗磁性、顺磁性和反铁磁性磁体的 为一直线；铁磁性、亚铁磁性磁体的磁化曲线显示复杂的函数关系，如图7.2所示。有两种方法可以获得磁体的磁中性状态，(1)交流退磁法，即在没有直流磁场情况下，对磁体施加一个强交变磁场，将其振幅逐渐地减小到零。(2)热退磁法，即将滋体加热到居里点以上，然后在无磁场情况下冷却下来，磁化曲线可以分为五个特征区域。 7.3.3 磁性的分类 磁学把物质的磁性按磁化率的大小分为抗磁性、顺磁性、反铁磁性、铁磁性和亚铁磁性等不同的磁性，在后续的章节中将详细进行描述。 7.4抗磁性与顺磁性 7.4.1抗磁性 这是19世纪后半叶发现和研究的一类弱磁性物质。这类物质的主要特点是，即它在外磁场中产生的磁化强度与磁场反向。如果磁场不均匀，这类物质的受力方向指向磁场减弱的方向。其次，这类物质的磁化率绝对值非常小，约为10-5～10-8。典型抗磁物质的磁化率不随温度的变化而变化。惰性气体（He，Ne，Ar，Kr，Xe）、某些金属（如Si，Zn，Ag，Mg）、某些非金属（如Si，P, S)、水以及许多有机化合物等都属于抗磁性物质。其中Bi的抗磁磁化率不但与温度有关，还与状态有关。 7.4.2顺磁性 这类物质也是19世纪后半叶发现和研究的一类弱磁性物质。这类物质的主要特点是，并且的数值很小（一般为10-3～10-6）。多数顺磁性物质的磁化率随温度升高而下降。某些铁族金属（如Sc, Ti ，Ba， Cr）、某些稀土金属（如La, Ce, Pr, Nd, Sm）