磁性物理-1.2剖析.ppt

二. 强磁材料的宏观磁性质： 铁磁物质和亚铁磁物质在磁场中表现出强烈的磁性，它们的磁化率约为 ，在技术上有着重大应用，我们通称为强磁性材料。它们在磁场中的行为（技术磁化过程）也是磁性物理研究的重要内容 。 1. 退磁状态和退磁方法 2. 磁化曲线： 3. 磁滞回线： 4. 饱和磁化强度-温度关系，居里温度 5. 磁能积 6. 静磁能 7. 强磁材料按组成与结构的分类 8. 强磁材料的应用 1. 退磁状态和退磁方法： 无外磁场作用下，强磁体磁化强度 M = 0 的状态。这是我们讨论材料磁性能时必须统一的参考点。 在测量材料磁化曲线前可以通过交流退磁；形变退磁；热退磁等方法，使材料达到退磁状态。 2.磁化曲线：反映材料特性的基本曲线，从中可以得到标 志材料的参量：饱和磁化强度Ms、起始磁化率 和最大磁化率 Ms可以理解为该温度下的自发磁化强度 抗磁性物质磁化曲线 顺磁性物质磁化曲线 铁磁体的磁化过程： 低于居里温度，形成自发磁化的小区域——磁畴。为了降低退磁能，磁畴磁化矢量不同取向，总磁化强度为零，处于退磁状态。 施加磁场后，磁畴结构发生变化，在磁场方向出现磁化强度。 或从磁感应强度——磁场曲线上得到： 起始磁导率 最大磁导率 3. 磁滞回线，剩余磁化强度Mr，矫顽力Hc B-H回线和M-H回线的区别。 不同的回线形状反映了不同的磁性质，有着不同的应用。 4. 饱和磁化强度-温度关系，居里温度 姜书：p50 左图见Kittel p224 下表见黄昆书p406 5. 磁能积：（BH）max 6. 静磁能：（参考姜书p210-214） （1）外磁场能： 磁极化强度为J 的磁体，处在外磁场 H 中,将受到一个力矩作用： 该力矩的作用是使磁极化强度和外磁场同向。如果把磁体转动，使 J 和 H 的夹角θ增加，就要对磁体做功，因而磁体的能量增加，假定磁性体在外力作用下使其夹角由 θ0 到 θ，它所增加的磁势能为： 为方便使用，取 为零点，于是磁性体在外磁场中，单位体积的能量为： （2）退磁能：被磁化的非闭合磁体将在磁体两端产生磁荷， 如果磁性体内部磁化不均匀，还将产生体磁荷，面磁荷和 体磁荷都会在磁性体内部产生磁场，其方向和磁化强度方 向相反，有减弱磁化的作用，我们称这一磁场为退磁场。 如果磁性体还同时受到外磁场的作用，这时磁性体内部的 有效磁场为： 若磁性体磁化是均匀的，则退磁场也是均匀的，可以 表示为： N 称作退磁因子，它的大小与M无关，只依赖于样品的几 何形状及所选取的坐标，一般情况下它是一个二级张量。 Hex M Hd + + + + - - - - 均匀磁化的磁性体中外磁场、退磁场、有效磁场三者关系示意图 旋转椭球形状样品的磁化是均匀的，我们选取坐标系与椭球的主轴重合，则退磁场的三个分量可以表示为： 如果磁性体不是椭球形状，即使在均匀外场中，磁化也是不均匀的，这时退磁场的大小和方向随位置而变，很难用退磁因子来表示。 在CGS单位值中 旋转椭球的极限情况： 显然，磁性体在磁化过程中，也将受到自身退磁场的作用，产生退磁场能，它是在磁化强度逐步增加的过程中逐步积累起来的， 对于均匀材料制成的椭球样品，容易得出; N 是磁化方向的退磁因子。对于非球形样品，沿不同方向磁化时退磁场能大小不同，这种由形状造成的退磁场能随磁化方向的变化，通常也称形状各向异性能。退磁能的存在是自发磁化后的强磁体出现磁畴的主要原因。 退磁场对样品磁性能的影响是明显的： 有退磁场是曲线倾斜 所有材料性能表给出的磁导率等数值都是针对有效磁场的数值，材料性能的实际测量中必须尽量克服退磁场的影响。 见应用磁学p19 环状样品退磁场为零 * 1.3 宏观物质的磁性 物质是由原子（离子）或分子组成的，绕原子核运动的电子具有轨道磁距和自旋磁距，因此磁性是物质的基本属性，就像一切物质都具有质量一样。然而不同物质在磁场中的行为表现是不同的，不但取决于其构成固体后的原子（离子）或分子是否有其磁距，磁距大小，而且和其固体结构，晶场类型，相邻原子、电子之间是否存在相互作用，以及相互作用类型有关。研究凝聚态物质各种磁性表现的起因是磁性物理的任务，其中强磁性物质在技术领域有着突出作用，所以影响强磁性物质磁性的机理是我们课程最为关注的。