Magnetic Physics Basic.ppt

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1、磁性物理基础准备：石维道日期：2000年7月1内容基本概念物质磁性分类磁性产生的原因磁滞曲线铁磁体中的能量磁畴结构理论技术磁化理论2磁极：磁性特别强的区域。北极：指北的一端；南极：指南的一端。磁偶极子及磁偶极矩Ju=ml磁的库仑定律F=km1m2/r2k:比例常数，与点磁荷周围的介质，式中各量的单位有关。在真空中，全用SI单位制时，k=1/(4*3.14*0),基本概念---13基本概念---2H,M,Hd,andB磁场强度H：H=F/m,单位点磁荷再该处所受的磁场力的大小，其方向与正磁荷在该处受磁场

2、力的方向一致。磁极化强度M：M=(m)/V,单位体积内所有磁偶极矩的矢量和。V：thevolumeincubiccentimeters,m：atomicmomentinelectromagneticunits(emu),N：thenumberofatomicmomentsinthevolumeV.磁感应强度B:B=0H,(在自由空间中)。退磁场强度Hd:Hd=-NM,由于表面磁极的存在，在磁心中产生的一个与M方向相反的磁场。N：退磁因子，与磁体的几何形状有关。4基本概念---3Relati

3、onshipamongM,H,Hd,B.B=0(H+M-Hd)(magnetization,magneticfield,demagnetizationfieldandfluxdensityofabarmagnet)TheMfieldpatternshowsparallellinesexistwithintheuniformlymagnetizedmagnetonly,outofthemagnetormagnetizedmaterialiszero.TheHdfieldisgeneratedbythem

4、agneticpoleswhichcausedbythechangingmagnetizationontheendsofthemagnet,itexistonlyinmagnetizedmaterialtoo.TheHfieldinfreespaceoriginatesfromthesamemagneticpolesthatgenerateHdfield.Outsidethemagnet,B=0H；Whileinsidethemagnet,B=0(H+M-Hd)5物质的磁化率X：单位磁场强度在磁内产

5、生的磁极化强度。X=M/H从实用观点，物质磁性分五类抗磁性X<0,一般为10-5数量级，与磁场和温度无关。代表物质有：H2,Ag,S,PX~Tcurve:分子结构特征：物质磁性分类---16物质磁性分类---2顺磁性X>0,10-5~10-3，与温度成反比X=C/T,C为居里常数，===>居里定律X=C/(T-Tp),Tp为顺磁居里温度===>居里-外斯定律代表物质有：Li,Na,Al,Pd,铁族元素的盐类X~Tcurve:分子结构特征：铁磁性X>0,10~106,与磁场和温度有复杂的关系。代表物质有：

6、Fe,Co,Ni,3.5%Si-FeX~Tcurve:分子结构特征：分子内原子磁矩按区域自发平行取向7物质磁性分类---3反铁磁性X>0,在奈尔温度(TN)处最大。代表物质有：FeO,MnO,NiO,CrO,MnPtX~Tcurve:分子结构特征：按次晶格自旋反平行排列，大小相等，方向相反，对外不显磁性。亚铁磁性X>0,1~103，其宏观磁性与铁磁体类似。代表物质有：Fe3O4及其他铁氧体。X~Tcurve:分子结构特征：反平行排列，大小不等，是未抵销的反铁磁体。8磁性产生的原因---1原子的磁矩电子的

7、轨道磁矩：电子绕核旋转，其大小由角量子数决定；方向由磁量子数决定。电子的自旋磁矩：电子的自旋决定，可取-1/2和+1/2两种状态。抗磁性解释1:感生电流===>感生磁矩解释2:拉莫进动===>感生磁矩顺磁性原子的固有磁矩：矢量和不为0,在H下，部分地沿H方向排列，产生一个正向的磁化强度。铁磁性---外斯分子场理论分子场假说：铁磁体内存在一与外加磁场无关的分子场，导致原子磁矩在其作用下自法地平行一致取向。量子力学解释：电子间的静电相互交换作用，使电子自旋平行取向。铁磁性条件：必要条件：原子中具有未充满的电

8、子壳层，即具有原子磁矩，如3d未充满的Fe,Co,Ni;4f未充满的Ce,Pr,Yb等。充分条件：交换积分A>0.磁畴假设：自发磁化按区域分布，即称为磁畴；无外加磁场时，磁畴自发磁化至饱和，但其方向有一定分布，使宏观磁体的总磁矩为零9磁性产生的原因---2反铁磁性“次晶格”假设：反铁磁体中磁性离子构成的晶格，可分为两个相等又互相贯穿得“次晶格”A和“次晶格”B。A位的离子只有B位离子作为最近邻，次近邻才是A；对于B位来说亦然。定域分子场：短