磁性材料 第1章 物质磁性概述.ppt

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1、第一章磁性概述第一节基本磁学量第二节磁性材料分类第三节强磁材料的宏观磁性第一节基本磁学量BasicPhysicalQuantityofMagnetism一、磁矩m(MagneticMoment)永磁体总是同时出现偶数个磁极当磁体无限小时，体系定义为元磁偶极子：指强度相等，极性相反并且其距离无限接近的一对“磁荷”磁偶极矩：方向：-m指向+m单位：Wb∙m+m-ml安培提出了磁偶极子与电流回路元在磁性上的相当性原理，并根据它认为宏观物质的磁性起源于“分子电流”假说，磁矩：单位：A∙m2二者的物理意义：表征磁偶极子磁性强弱与方向单位体积的磁体内,所有磁偶极子的jm或磁矩μm的矢量和，分别为：磁极

2、化强度：磁化强度：二、磁化强度M（Magnetization）说明：描述宏观磁体磁性强弱程度的物理量1、磁场强度H(magneticintensity)：(静磁学定义)为单位点磁荷在该处所受的磁场力的大小，方向与正磁荷在该处所受磁场力方向一致。三、磁场强度H与磁感应强度B物理意义：均为描述空间任意一点的磁场参量（矢量）计算磁偶极子产生的磁场强度：r-m+ml磁位势：H沿r方向及使θ角增加方向的分量计算：：在从－m到＋m的位移矢量延长线上：在l的中垂面上实际应用中，往往用电流产生磁场，并规定H的单位在SI制中：用1A的电流通过直导线，在距离导线r=1/2π米处，磁场强度即为1A/m。常见的几

3、种电流产生磁场的形式为：（1）、无限长载流直导线：方向是切于与导线垂直的且以导线为轴的圆周（2）、直流环形线圈圆心：r为环形圆圈半径，方向由右手螺旋法则确定。（3）、无限长直流螺线管：n：单位长度的线圈匝数，方向沿螺线管的轴线方向2、磁感应强度B(magneticfluxdensity):预备知识：SI(MKSA)单位制和Gauss(CGS)单位制A、SI单位制：主要磁学量都用电流的磁效应来定义，其中磁感应强度B为主导量（凡涉及到与其他物理量的相互作用，都必须使用B）磁感应强度B的定义可由安培公式得出：根据安培环路定理可定义磁场强度H：H为导出量，仅用于计算传导电流所产生的磁场，不能代表磁场

4、强度与外界发生作用B、Guass单位制（绝对电磁单位制）：早年使用的单位制，所有的磁学量都是通过磁偶极子的概念建立起来的其中磁化强度M被定义为：单位：Guass磁场强度H被定义为：单位：Oe引入磁感应强度B，使之满足如下关系：在Guass单位制中，M和H都有明确的物理意义，是基本物理量，而B只是一个导出量磁体置于外磁场中磁化强度M将发生变化（磁化）其中称为磁体的磁化率(susceptibility)，是单位磁场强度H在磁体内感生的M，表征磁体磁化难易程度的物理量令：磁导率(permeability)=（1＋)=B/0H（相对磁导率，表征磁体磁性、导磁性及磁化难易程度）四、磁化率与磁

5、导率磁导率的不同表达形式（不同磁化条件）：（1）起始磁导率i：磁中性状态下磁导率的极限值弱磁场下使用的磁体（2）最大磁导率max：材料磁化过程中的最大值（3）复数磁导率：磁体在交变磁场中磁化动态磁化中经常遇到（4）增量磁导率Δ：在稳恒磁场H0作用下，叠加一个较小的交变磁场交变磁感应强度的峰值交变磁场强度的峰值（5）可逆磁导率rev：交变磁场趋于0时，Δ的极限值（6）微分磁导率diff：起始磁化曲线上任意一点的斜率NOTE：所有磁导率都是磁场强度H的函数第二节物质按磁性分类ClassificationofMagneticMaterials为了方便研究物质磁性的起因，我们可以按其

6、在磁场中的表现把物质进行分类，例如依据磁化率的正负、大小及其与温度的关系来进行分类，分类是否科学取决于是否反映了内在磁性机理上的不同。随着研究的深入，分类也在不断完善和细化，到上个世纪70年代为止，在晶状固体里，共发现了五种主要类型的磁结构物质，它们的形成机理和宏观特征各不相同，对它们的成功解释形成了今天的磁性物理学核心内容。上世纪70年代以后，随着非晶材料和纳米材料的兴起，又发现了一些新的磁性类型，对它们的研究尚在深化之中。一.物质磁性的分类这是19世纪后半叶就已经发现并研究的一类弱磁性。它的最基本特征是磁化率为负值且绝对值很小，<0，<<1显示抗磁质在外磁场中产生的磁化强度和磁场

7、反向，在不均匀的磁场中被推向磁场减小的方向，所以又称逆磁性。典型抗磁性物质的磁化率是常数，不随温度、磁场而变化。有少数的反常。深入研究发现，典型抗磁性是轨道电子在外磁场中受到电磁作用而产生的，因而所有物质都具有的一定的抗磁性，但只是在构成原子（离子）或分子的磁距为零，不存在其它磁性的物质中，才会在外磁场中显示出这种抗磁性。在外场中显示抗磁性的物质称作抗磁性物质。除了轨道电子的抗磁性外，传导电子也具有一定的抗磁