《材料的磁学性能》PPT课件.ppt

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1、第7章材料的磁学性能(Magneticpropertiesofmaterials)磁性与材料的微观结构的联系——通过磁性研究材料的结构：键合情况、晶体结构。本章内容：材料的磁学——材料磁学性质、来源？材料对外磁场的反应？本质原因？不同磁性材料的性能及其应用。磁性材料获得了越来越多的应用：软磁材料：铁芯、电磁铁硬磁材料：永久磁铁磁记录材料：磁头、软盘、硬盘、磁带普通物理——强调电与磁的交互作用7．1材料磁性能的表征参量和材料磁化的分类(Characterparametersofmagneticpropertiesofmaterialsandclassificationofmaterial

2、magnetization)7.1.1材料磁性能的表征参量(Characterparametersofmagneticpropertiesofmaterials)人类最早认识的磁现象：磁石吸铁、指南北、分磁极、磁偏角。磁针——以磁石使铁针磁化。磁力——通过磁场传递。磁场——通过对载流导体或运动电荷有力的作用体现出来的——定义磁场中一点的磁感应强度q：磁场中运动电荷的电量；v：电荷的运动速度；Fmax：电荷在磁场中所受的最大力，出现在电荷运动速度与磁场方向垂直时；k：比例系数划时代的伟大发现——1820年，奥斯特，电流能在周围空间产生磁场，首次将电与磁联系起来。国际单位制中通过选择合适的

3、单位使k=1，则单位：F为牛顿(N)，q为库仑(C)，v为米／秒(m/s)，B为特斯拉(T)。B是矢量，其方向是磁场方向，规定为该点所放的小磁针平衡时N极所指的方向。磁介质在磁场中发生磁化而影响磁场，所以磁介质中的磁感应强度B等于真空中的磁感应强度B0和由于磁介质磁化而产生的附加磁感应强度B之和，即B=B0+B——磁感应强度B描述的是传导电流的磁场和磁介质中磁化电流的磁场的综合场的特性。如果磁场在真空中形成的磁感应强度为B0，则磁场的强度H可由下式确定：B0=0H0：真空磁导率（真空透磁率）0=410-7亨利／米(H/m)H——描述磁场的一个重要的物理量，无论在真空或在磁

4、介质中，H只表征传导电流的磁场特征，与磁介质无关。电介质中的电场强度E为真空中的电场强度E0和由于电极化而产生的附加电场强度E之和将材料放入磁场强度为H的自由空间，则材料中的磁感应强度B=H其中称为材料的磁导率或绝对磁导率。所以B=B0+B=0H+0M=0(H+M)其中M称为材料的磁化强度，其物理意义为材料在外磁场中被磁化的程度。——材料内部的磁感应强度可看成材料对自由空间的反应0H和磁化引起的附加磁场0M两部分场叠加而成。磁化强度M用单位体积内的磁矩多少来衡量，即其中V为材料的体积，m为其中磁矩的矢量和。外磁场强度H增大，则材料的磁化强度增大M=H其中称为材料的

5、磁化率，即单位磁场强度可引起的材料的磁化强度，是一个无量纲的量。定义为材料的相对磁导率，r也是无量纲的。可推导B=H=0H+0M=0H+0H＝0(1+)H所以——绝对磁导率、相对磁导率r、和磁化率都是描述材料在外磁场下磁化能力的物理量，他们之间有固定的关系，知道其中的一个即可求出另外的两个。7.1.2材料磁化的分类(classificationofmaterialmagnetization)根据材料的磁化率，将材料分为五类1.抗磁体：<0且绝对值很小，在10-6数量级。约一半金属是抗磁体，如Cu，Ag，Au，Hg，Zn、Bi、Ga、Sb、Sn、In等。2．顺

6、磁体：>0，在10-3～10-6数量级。如奥氏体，Pt，Pd，Li，Na，K，Rb等。顺磁体的另一特征是其磁化率一般与绝对温度成反比。3．铁磁体：>0且很大，可达106数量级，与外磁场呈非线性关系。在高于某一临界温度Tc变成顺磁体，Tc称为居里点或居里温度。外磁场消失仍保留一定的磁化率如Fe，Co，Ni，Y，Dy及其某些合金等。5．反铁磁体：>0，且在低温时与磁场方向有关，在高温时与顺磁体相同。如-Mn，MnO，Cr2O3，Cr,CoO,ZnFeO4等。4．亚铁磁体：>0，与铁磁体类似，但小些。如磁铁矿，铁氧体等。磁化率不如铁磁体高，但其电阻大，产生的涡流损耗小，适于

7、制作电导率低的磁性材料。铁磁体和亚铁磁体称为强磁体；抗磁体、顺磁体和反铁磁体称为弱磁体，通常磁性材料为强磁体。7.2孤立原子的磁矩(Magneticmomentofisolatedatoms)7.2.1电子和原子核的磁矩(magneticmomentsofelectronsandatomicnucleus)从本质上说，一切材料的磁性都来源于电荷的运动（或电流）。材料的磁性源于原子（小磁铁）的磁性。原子的磁矩来源于电子的运动和原子核的自旋。原子