《材料物理性能测试技术》磁学特性.pptx

材料磁学性能的测试技术;本章内容提要;材料的磁化现象及磁学基本量;一环形电流周围的磁场，犹如一条形磁铁的磁场。环形电流在其运动中心处产生一个磁矩m（或称磁偶极矩），其周围磁场情况与环形电流和条形磁铁的磁场相同。;一个环形电流的磁矩定义为：;永磁体总是同时出现偶数个磁极。;用环形电流描述磁偶极子：;将磁矩m放入磁感应强度为B的磁场中，它将受到磁场力的作用而产生转矩，其所受到的转矩为：;当物体受外加磁场的作用被磁化后，便会表现出一定的磁性。实际上，物体的磁化并不改变原子固有磁矩的大小，而是改变了它们的取向。;几个概念;磁场强度H与与磁感应强度B

均为描述空间任意一点的磁场参量（矢量）;磁场强度;常见的几种电流产生磁场的形式为：

1、无限长载流直导线：;磁化强度;当一个物体在外加磁场中被磁化时，它的磁化强度，对外加磁场来说，相当于一个附加的磁场强度，从而导致它所在空间的磁场发生变化。这时，物体所在空间的总磁场强度是外加磁场强度H与附加磁场强度M之和，H的单位也是A?m－1

通过磁场中某点，垂直于磁场方向单位面积的磁力线总数称为磁感应强度，用B来表示，其单位为T，它与磁场的关系是;SI制中，;物质的磁化总是在外加磁场的作用下发生的。因此，磁化强度与外加磁场强度和物质本身的磁化特性有关;令：μ＝（1＋χ)＝B/μ0H(相对磁导率，表征磁体磁性、导磁性及磁化难易程度）

单位：T?m/A或H/m

SI制中,绝对磁导率：μ绝对＝B/H

∴μ＝μ绝对/μ0;磁导率的不同定义;退磁场与退磁能量

1、退磁场

有限几何尺寸的磁体在外磁场中被磁化后，表面将产生磁极，从而使磁体内部存在与磁化强度M方向相反的一种磁场，起减退磁化的作用，称为退磁场Hd。

Hd的大小与磁体形状及磁极强度有关。若磁化均匀，则Hd也均匀，且与M成正比：;N为退磁因子，只与磁体几何形状有关。;退磁场与退磁能量;各种不同单位的换算;磁学量的单位制：;磁矩：

在Gauss单位制中μ0=1G/Oe，则磁偶极矩与磁矩无差别，通称为磁矩，单位为电磁单位（e.m.u）

1e.m.u(磁偶极矩)＝4π×10－10Wb?m

1e.m.u(磁矩)＝10－3A?m2

磁化强度：

Gauss单位制中，磁极化强度（J）与磁化强度（M）相同，单位：G;物质磁性分类的原则;根据物质的磁化率，可以把物质的磁性传统大致分为五类。按各类磁体磁化强度M与磁场强度H的关系，可做出其磁化曲线;使磁场减弱的物质，成为抗磁性物质——出现在没有原子磁矩的材料中，其抗磁磁化率是负的，而且很小。??-10-5,?与H、T无关（例外：反常抗磁体）

对于电子壳层被填满的物质，其磁矩为零。在外磁场作用下，电子运动将产生一个附加的运动（由电磁感应定律而定），出现附加角动量，感生出与H反向的磁矩。

实例：惰性气体、许多有机化合物、某些金属（Bi、Zn、Ag、Mg）、非金属（如：Si、P、S）;抗磁性的起源;取两个电子，设其循轨运动的平面是和磁场H的方向垂直，而与循轨运动的方向相反，如图所示;电子在作循轨运动时，必然要受到一个向心力k，见图a。当加上一个磁场之后，电子在磁场的作用下将产生一个附加力?k，?k又称为洛仑兹力，其方向和k的方向是一致的。这种情况无疑地等于使向心力得到增加，总的向心力为k＋?k。;既然抗磁性是由电子在轨道运动中产生的，而任何物质都存在电子的轨道运动，故可以说任何物质在外加磁场的作用下都要产生抗磁性。但应注意，并不能说任何物质都是抗磁性物质。

因为原子在外磁场作用下除了产生抗磁磁距之外，还有轨道和自旋磁距产生顺磁磁距。在这种情况下只有那些抗磁性大于顺磁性的物质才成为抗磁性的物质;金属的抗磁性;1、超导材料：在超导态，磁通密度B总是0，即使存在外磁场H，也是如此(迈斯纳效应)。

2、一些有机化合物，例如苯环中的p电子像轨道电子那样做园周运动，苯环相当于闭合壳层。当磁场垂直于环作用时，呈现很强的抗磁性，磁场平行于环面时没有抗磁性。

3、在生物体内的血红蛋白中，同氧的结合情况与铁的电子状态有关。无氧结合的状态下，铁离子显示顺磁性；而在如动脉血那样与氧相结合的状态却显示抗磁性。

例如血红蛋白中的Fe2+无氧配位(静脉血)是高自旋态，显现顺磁性；有氧配位(动脉血)是低自旋态，显現抗磁性。;使磁场略有增强的物质，称为顺磁性物质-如：稀土金属和铁族元素的盐

物质的原子或离子具有一定的磁矩，这些原子磁矩来源于未满的电子壳