磁谱和磁损耗机制——中南大学

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1、磁性材料的磁谱与磁损耗理论汇报人：贺龙辉E-mail:hlh881219@163.com中南大学物理与电子学院目录•一、基本概念•二、磁性材料的磁谱•三、磁性材料的磁损耗机制12/7/20152一、基本概念1、物质磁性的分类一切物质都具有磁性，任何空间都存在磁场，只是强弱不同而已。磁化率：材料的磁化强度M与外磁场强度H的比值。它的大小反映了物质磁化的难易程度，也是对物质磁性分类的主要依据。12/7/20153一、基本概念抗磁体磁化率为甚小的负常数，约为10-6数量级弱磁体顺磁体磁化率为正常数，约为10-3~10-6数量级磁化率为甚小的正常数，当T高于某个温度时，反铁磁体其行为像

2、顺磁体。强磁铁磁体磁化率为很大的正变数，约为10~106数量级体亚铁磁体类似铁磁体，但磁化率没有铁磁体那样大2015-12-74一、基本概念M铁磁性材料亚铁磁性材料顺磁性材料反铁磁性材料0抗磁性材料H五类磁体的磁化曲线2015-12-75一、基本概念(1)抗磁性外加磁场所感生的抗磁性轨道磁矩改变1dHOTR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）12/7/20156一、基本概念产生机理：外磁场穿过电子轨道时，引起的电磁感应使轨道电子加速。根据楞次定律，由轨道电子的这种加速运动所引起的磁通，总是与外磁场变化相反，因而磁化率是负

3、的。抗磁性是普遍存在的，它是所有物质在外磁场作用下毫不例外地具有的一种属性，大多数物质的抗磁性因为被较强的顺磁性所掩盖而不能表现出来。2015-12-77一、基本概念郎之万抗磁性理论：每个原子内有z个电子，每个电子有自己的运动轨道，在外磁场作用下，电子轨道绕H进动，进动频率为ω，称为Lamor（拉莫尔）进动频率。由于轨道面绕磁场进动，使电子运动速度有一个变化△v，电子轨道磁矩增加△μ，但方向与磁场相反，使总的电子轨道磁矩减小。总之，由于磁场作用引起电子轨道磁矩减小，表现出抗磁性。2015-12-78一、基本概念(2)顺磁性顺磁性物质具有一固有磁矩，但各原子磁矩取向混乱，对外不显示宏观

4、磁性，在磁场作用下，原子磁矩转向H方向，感生出与H一致的M。所以，χp>0，但数值很小（显微弱磁性）。室温下χP：10－3～10－6。实例：稀土金属和铁族元素的盐。顺磁性的磁化率满足以下规律：1/pOT1/pOT表示在某一个温度之上才显示顺磁性12/7/20159其中：C为居里常数，TP为顺磁性居里温度。一、基本概念郎之万顺磁性理论：顺磁性物质的原子间无相互作用（类似于稀薄气体状态），在无外场时各原子磁矩在平衡状态下呈现出混乱分布，总磁矩为零，当施加外磁场时，各原子磁矩趋向于H方向。顺磁磁化过程示意图(a)无磁场(b)弱磁场(c)强磁场2015-12-710一、基本概念(3)反

5、铁磁性1即在T＝TN（奈尔温度）时，χaf最大。afT0（约为10～106），有磁滞现象。当T>TC时，铁磁性转变为顺磁性，服从居里－外斯定律。实例：3d金属Fe，Co，Ni，4f金属铽、1铒、铥、钬等以及很多

6、合金与化合物。T>TCfTTTcP12/7/201512一、基本概念(5)亚铁磁性内部磁结构与反铁磁性相同，但相反排列的磁矩大小不等量。故亚铁磁性具有宏观磁性（未抵消的反铁磁性结构的铁磁性）。Χm>0，大小为1～103实例：铁氧体。O12/7/201513一、基本概念•2、磁畴•磁畴(MagneticDomain)理论是用量子理论从微观上说明铁磁质的磁化机理。•所谓磁畴，是指铁磁体材料在自发磁化的过程中为降低静磁能而产生分化的方向各异的小型磁化区域，每个区域内部包含大量原子，这些原子的磁矩都像一个个小磁铁那样整齐排列，但相邻的不同区域之间原子磁矩排列的方向不同。磁畴体积：10-12

7、~10-8m3每个磁畴所含原子数：1017~102112/7/201514一、基本概念•铁磁质相邻原子的电子之间存在很强的“交换耦合作用”，使得在无外磁场作用时，电子自旋磁矩能在小区域内自发地平行排列，形成自发磁化达到饱和状态的微小区域，这些区域称为磁畴。单晶磁畴结构示意图多晶磁畴结构示意图12/7/201515一、基本概念•宏观物体一般总是具有很多磁畴，这样，磁畴的磁矩方向各不相同，结果相互抵消，矢量和为零，整个物体的磁矩为零，它也就不能吸引其它磁性材料