12,磁介质.ppt

电子角速度w的改变将引起磁矩m的改变，原有的磁矩m0和磁矩的改变量?m分别为 有介质时，所给出的安培环路定理可理解为 磁化率?m 对于各向同性线性介质来讲?m是一个没有量纲的标量 均匀介质 ?m是常数 非均匀介质?m是介质中各点坐标的函数，甚至于是时间的函数 对各向异性磁介质 ?m会因为方位不同而不同，是二阶张量 如铁磁质 M与H不成正比关系，甚至也不是单值关系 当M与H为非线性单值关系时，虽然仍可用上述关系式来定义 ,但它们都不是恒量，而是H的函数，且 ?m 1，其数量级为102～106以上 当M与H无单值关系时，不再引用?m、? 的概念了 例题： 有一磁介质细铁环，在外磁场撤消后，仍处于磁化状态，磁化强度矢量M 的大小处处相同，M的方向如图所示。求环内的磁场强度H和磁感应强度B 问：公式B=?0?H是否适用？ 答：不适用，因为铁环属于铁磁质 可以用B= ?0 (H+M)来讨论 方法一：用H的安培环路定理 求H—M—B 方法二：M——I’——B——H 结论 两种不同介质的分界面上，两部分介质的?、?、?不同相应地有三组边界条件 磁介质界面上，B法向连续，H切向连续 电流线、电场线和磁感应线在边界上的“折射” j、D、B法向分量连续，切向分量不连续——三者在两种界面发生折射 铁磁质磁化机制 自发磁化区 近代科学实验证明，铁磁质的磁性主要来源于电子自旋磁矩。在没有外磁场的条件下铁磁质中电子自旋磁矩可以在小范围内“自发地”排列起来，形成一个个小的“自发磁化区”——磁畴 自发磁化的原因是由于相邻原子中电子之间存在着一种交换作用（一种量子效应），使电子的原子磁矩平行排列起来而达到自发磁化的饱和状态 单晶和多晶磁畴结构的示意 磁化过程示意 a：未磁化时状态 b：畴壁的可逆位移阶段—OA段 c：不可逆的磁化——AB段 d：磁畴磁矩的转动——BC段 e：趋于饱和的阶段——CS段 磁性材料在信息技术中的应用 随着信息时代的到来，多种磁性材料在信息高新技术中获得广泛而重要的应用 磁记录：主要有存储装置和写入、读出设备。存储装置是用永磁材料制成的设备，包括磁头和磁记录介质 磁性功能材料 压磁材料也叫磁致伸缩材料 铁磁质磁畴中磁化方向改变会导致介质中晶格间距的改变 磁电阻材料 磁场可以使许多金属的电阻发生改变，这种现象称为磁电阻效应，相应的材料为磁电阻材料(MR) 磁电阻材料(MR)： 巨磁电阻效应（简称GMR） 超巨磁电阻材料 在小型化的 微型化高密度磁记录读出磁头、随机存储器和微型传感器中获得重要应用 液体磁性 既具有固体的强磁性，又具有液体的流动性 原子中的电流 电子的磁矩 原子中的电流： 磁介质在磁场中受到作用力，表明磁介质内部存在着运动的电荷和电流。 电子的磁矩： 原子内部的电子绕原子核沿圆形或椭圆形轨道运动，犹如一闭合的圆电流。电流大小等于单位时间内通过轨道上任一给定点处的电荷量 轨道磁矩 ： 原子中的电流 电子的磁矩 轨道角动量 定义 大小 轨道磁矩和轨道角动量的关系 比例系数叫轨道磁机比，与轨道半径无关。 电子的轨道磁矩和轨道角动量成正比 原子中的电流 电子的磁矩 电子的自旋： 自旋磁矩和自旋角动量比值 实验表明： 任何原子中的任何电子的自旋角动量的量值都相等。LeS=0.527×10-34J·s，自旋磁矩为 m0.927=×10-243A·m2(玻尔磁子)。自旋磁机比为轨道磁机比的二倍。 原子中的电流 电子的磁矩 分子或原子的磁矩： 分子或原子的磁矩是组成该原子或分子的内部所有电子磁矩的叠加。 经典观点，电子磁矩的方向完全任意；量子力学观点，电子磁矩只能取空间某些特定的方向。 叠加结果为零时，分子或原子本身无固有磁矩（类似于无极分子电介质）；合磁矩不为零时，分子或原子本身具有固有磁矩（类似于有极分子电介质）。 顺磁性的起源 顺磁性物质： 由具有固有磁矩的原子或分子组成 无外磁场时： 各分子磁矩磁效应相互抵消，宏观上不显示磁性； 处在外磁场中时： 分子磁矩在力矩作用下有转向磁感应强度B的方向的趋势，各分子磁效应不再完全抵消，介质呈现出磁性。 顺磁介质接近磁体时： 介质被磁化而获得与外磁场平行的净磁矩，将受到指向磁场增强方向的作用力——磁体吸引顺磁介质 抗磁性的起源 抗磁性物质 原子或分子无固有磁矩 处在外磁场中时： 每个电子磁矩都受到力矩作用 力矩作用引起的角动量的改变 角动量的改变量与原有角动量方向不同，使电子绕磁场方向进动（拉摩进动），其进动的角速度与磁感应强度成正比，方向与磁场方向相同。 电子的进动产生附加磁矩，方向与磁场方向相反 抗磁性的起源 在磁场作用下的电子磁