第七章 磁性材料2.
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磁性材料原理
磁性材料原理磁性材料是一类在磁场中具有特殊性质的材料。
它们在工业生产和科学研究中起着重要的作用。
本文将介绍磁性材料的原理及其应用。
一、磁性材料的概述磁性材料是指在外加磁场作用下，能够产生磁化现象的材料。
它们包括铁、钢、镍、钴等物质。
磁性材料有两种基本类型：铁磁性材料和非铁磁性材料。
铁磁性材料具有强烈的磁性，如铁、镍和钴等。
它们在强磁场中可以被永久磁化，形成磁体。
非铁磁性材料则具有较弱的磁性，它们一般不会被永久磁化。
二、磁性材料的原理1. 原子磁偶极矩磁性材料具有原子磁偶极矩。
原子内电子所带的自旋和轨道角动量导致了原子磁矩的形成。
在一个磁场中，这些原子磁矩会互相作用，从而形成磁性。
2. 域结构磁性材料中存在着不同的磁畴，每个磁畴具有自己的磁化方向。
在无外加磁场的情况下，这些磁畴的磁化方向是杂乱无序的。
当外加磁场作用于材料时，磁畴会逐渐重新排列，使整个材料形成统一的磁化方向。
3. 局域场和磁畴壁在磁性材料中，每个磁畴内的磁化强度是均匀的，但不同磁畴之间的磁化强度存在差异。
这种差异由局域场引起。
磁畴之间的过渡区域称为磁畴壁，磁畴壁上的磁化方向逐渐变化，使得整个材料的磁化过渡更加平滑。
三、磁性材料的应用1. 电磁设备磁性材料广泛应用于电磁设备中。
例如，铁磁性材料可以用于制造电动机、电磁铁和变压器等设备。
非铁磁性材料则用于制造电感器和传感器。
2. 数据存储磁性材料在数据存储领域有着重要的应用。
磁性材料通过改变磁化方向来储存和读取信息。
硬盘驱动器和磁带等设备都是基于磁性材料的数据存储原理。
3. 医疗应用磁性材料在医疗领域有广泛的应用。
例如，磁共振成像（MRI）利用磁性材料的特性来观察人体内部结构。
磁性材料也可以用于制造人工关节和植入式医疗器械。
4. 环境保护磁性材料在环境保护中的应用也越来越多。
例如，利用磁性材料可以制造高效的垃圾处理设备，帮助减少废物产生和环境污染。
四、磁性材料的发展前景随着科学技术的不断发展，磁性材料的应用领域将会不断扩大。
磁性材料 课件
思考探究 物理课代表李明在实验室时,把餐卡放在条形磁铁上,等他中午 去餐厅吃饭时,怎么刷卡也不成功.你知道这是为什么吗? 答案:餐卡是磁卡,磁卡背面黑色部分磁条是用作磁记录,记录卡 内存钱情况,当磁卡靠近磁铁时,磁卡内的磁性材料在磁铁强大的磁 场中破坏了原来的磁记录,所以无法使用.
典题例解 【例 2】
磁性材料
一、磁化与退磁
1.一些物体,与磁铁接触后就会显示出磁性,这种现象叫作磁化. 原来有磁性的物体,失去磁性的现象叫作退磁.
2.铁、钴、镍以及它们的合金,还有一些氧化物,磁化后的磁性比 其他物质强得多,这些物体叫作铁磁性物质,也叫强磁性物质.
3.磁性材料按磁化后去磁的难易可分为硬磁性材料和软磁性材 料.有些铁磁性材料磁化后撤去外磁场,仍具有很强的剩磁,这种材料 叫作硬磁性材料.有的铁磁性材料磁化后撤去外磁场,物体没有明显 的剩磁,这样的材料叫作软磁性材料.
普通录音机是通过一个磁头来录音的.磁头的结构如图.在一个 环形铁芯上绕一组线圈,铁芯有个缝隙,工作时,磁带就贴着缝隙移动. 录音时,磁头线圈跟微音器相连,磁带上涂有一层磁粉,磁粉能被磁化 且有剩磁.微音器的作用是把声音变化转化成电流变化,问普通录音 机的录音原理是怎样的?
答案:声音的变化经微音器转化成电流变化,变化的电流流过线 圈,在铁芯中产生变化的磁场,磁带经过磁头时磁粉被不同程度地磁 化,这样声音的变化就被记录成不同程度的磁信号,这就是录音的原 理.
A.录音机磁头线圈的铁芯为软磁性材料; B.录音、录像磁带上的磁粉为硬磁性材料; C.电脑用的磁盘为硬磁性材料,不删除一般不会自动丢失; D.电铃上的电磁铁铁芯为软磁性材料.
A.铁棒两极有感应电荷 B.铁棒对磁场有传导作用 C.铁棒内磁畴有规律地排列起来 D.铁棒内磁畴的磁化方向杂乱无章 思路点拨:小磁针运动说明其受到了磁场的作用. 解析:把条形磁铁的 N 极靠近铁棒,铁棒中的磁畴在外磁场的作 用下,有规律地排列起来,使铁棒对外表现磁性,左侧为 S 极,右侧为 N 极,从而把小磁针的 S 极吸引过来. 答案:C
磁性材料pptppt课件
常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。
可编辑课件
8
铁粉芯
铁粉芯是磁性材料四氧化三铁的通俗说法，主要应用于电器回 路中解决电磁兼容性（EMC）问题。即用来消除电器回路中由于各 种不同原因产生的杂波，辐射。
如下图是由铁粉芯制成的磁环，当一定波段的杂波通过磁环时， 磁环的电磁特性导致这一波段的电流被转化为磁力以及部分热量从 而被消耗掉。来达到降低杂波的目的。
坡莫合金
互感器
互感器又称为仪用变压器， 是电流互感器和电压互感器的 统称。其功能主要是将高电压 或大电流按比例变换成标准低 电压（100V）或标准小电流 （5A或1A，均指额定值），以 便实现测量仪表、保护设备及 自动控制设备的标准化、小型 化。
可编辑课件
11
展望未来
磁电共存这一基本规律导致了磁性材料必然与电子技术相互促进 而发展，例如光电子技术促进了光磁材料和磁光材料的研制。
稀土永磁铁面向汽车应用
(3)铁氧体硬磁材料：这是以Fe2O3为主要组元 的复合氧化物强磁材料(狭义)和磁有序材料如 反铁磁材料(广义)。其特点是电阻率高，特别 有利于在高频和微波应用。如钡铁氧体
(BaFe12O19)和锶铁氧体(SrFe12O19)等都有很 多应用。
磁阀
可编辑课件
6
四.发展现状与展望未来
高磁通密度和低磁芯损耗的特性，使铁硅铝磁芯非常适用 于功率因数校正电路，以及单向驱动的应用，如回扫变压器， 脉冲变压器。
铁硅铝粉芯磁环
可编辑课件
10
坡莫合金粉芯 坡莫合金指铁镍合金，坡莫合金的最大
特点是具有很高的弱磁场导磁率。它们的饱 和磁感应强度一般在0.6--1.0T之间。
用于制作音频变压器、互感器、磁放大 器、磁调制器、扼流器、音频磁头等。
可编辑课件
8
铁粉芯
铁粉芯是磁性材料四氧化三铁的通俗说法，主要应用于电器回 路中解决电磁兼容性（EMC）问题。即用来消除电器回路中由于各 种不同原因产生的杂波，辐射。
如下图是由铁粉芯制成的磁环，当一定波段的杂波通过磁环时， 磁环的电磁特性导致这一波段的电流被转化为磁力以及部分热量从 而被消耗掉。来达到降低杂波的目的。
坡莫合金
互感器
互感器又称为仪用变压器， 是电流互感器和电压互感器的 统称。其功能主要是将高电压 或大电流按比例变换成标准低 电压（100V）或标准小电流 （5A或1A，均指额定值），以 便实现测量仪表、保护设备及 自动控制设备的标准化、小型 化。
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11
展望未来
磁电共存这一基本规律导致了磁性材料必然与电子技术相互促进 而发展，例如光电子技术促进了光磁材料和磁光材料的研制。
稀土永磁铁面向汽车应用
(3)铁氧体硬磁材料：这是以Fe2O3为主要组元 的复合氧化物强磁材料(狭义)和磁有序材料如 反铁磁材料(广义)。其特点是电阻率高，特别 有利于在高频和微波应用。如钡铁氧体
(BaFe12O19)和锶铁氧体(SrFe12O19)等都有很 多应用。
磁阀
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6
四.发展现状与展望未来
高磁通密度和低磁芯损耗的特性，使铁硅铝磁芯非常适用 于功率因数校正电路，以及单向驱动的应用，如回扫变压器， 脉冲变压器。
铁硅铝粉芯磁环
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10
坡莫合金粉芯 坡莫合金指铁镍合金，坡莫合金的最大
特点是具有很高的弱磁场导磁率。它们的饱 和磁感应强度一般在0.6--1.0T之间。
用于制作音频变压器、互感器、磁放大 器、磁调制器、扼流器、音频磁头等。
《磁性材料》PPT课件
1、古代的信息记录 2、磁记录是信息存储技术的里程碑
整理ppt
13
【思考】 生活中还有哪些东西是
用磁记录的方式存储数据的？
整理ppt
14
最新磁记录技术
• 新技术利用激光改变硬盘磁性 ，速度可提 高100倍。荷兰研究人员说，他们已找到利 用激光提高硬盘100倍速度的方法。实验了 用一束40飞秒（毫微微秒）的单循环偏振 激光脉冲去改变硬盘的磁性。
地球的磁场的强度和
方向随着时间的推移
在不断改变，大约每
过100万年左右，地磁
场的南北极就会完全
颠倒一次。
整理ppt
17
【课外查资料】 地球磁场为什么会改变方向呢？
整理ppt
18
【探索】 失方向？
鸽子为什么迷
整理ppt
19
金，还有一些氧化物，磁化后的磁 性比其他物质强得多，这种物质叫 做铁磁性物质。
整理ppt
4
【思考】 为什么铁磁性物质磁化后
有很强的磁性？
整理ppt
5
4、磁畴：铁磁性物质的本身的 结构就是由很多已经磁化的小区 域组成的，这些磁化的小区域就 叫“磁畴”。
磁畴的大小约10－4～10－7m
整理ppt
6
5、硬磁性材料：有些铁磁性材 料，在外磁场撤去以后，各磁畴 的方向仍能很好地保持一致，物 体具有很强的剩磁。
五、磁性材料
整理ppt
1
一、磁化与退磁
1、磁化：钢铁物体与磁铁接触后 就会显示出磁性。
整理ppt
2
【实验演示】
原来有磁性的物体经过高温后失去磁性。
2、退磁：原来有磁性的物体， 经过高温、剧烈震动或者逐渐减 弱的交变磁场的作用，就会失去 磁性。这种现象叫做退磁。
整理ppt
13
【思考】 生活中还有哪些东西是
用磁记录的方式存储数据的？
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14
最新磁记录技术
• 新技术利用激光改变硬盘磁性 ，速度可提 高100倍。荷兰研究人员说，他们已找到利 用激光提高硬盘100倍速度的方法。实验了 用一束40飞秒（毫微微秒）的单循环偏振 激光脉冲去改变硬盘的磁性。
地球的磁场的强度和
方向随着时间的推移
在不断改变，大约每
过100万年左右，地磁
场的南北极就会完全
颠倒一次。
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17
【课外查资料】 地球磁场为什么会改变方向呢？
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18
【探索】 失方向？
鸽子为什么迷
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19
金，还有一些氧化物，磁化后的磁 性比其他物质强得多，这种物质叫 做铁磁性物质。
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4
【思考】 为什么铁磁性物质磁化后
有很强的磁性？
整理ppt
5
4、磁畴：铁磁性物质的本身的 结构就是由很多已经磁化的小区 域组成的，这些磁化的小区域就 叫“磁畴”。
磁畴的大小约10－4～10－7m
整理ppt
6
5、硬磁性材料：有些铁磁性材 料，在外磁场撤去以后，各磁畴 的方向仍能很好地保持一致，物 体具有很强的剩磁。
五、磁性材料
整理ppt
1
一、磁化与退磁
1、磁化：钢铁物体与磁铁接触后 就会显示出磁性。
整理ppt
2
【实验演示】
原来有磁性的物体经过高温后失去磁性。
2、退磁：原来有磁性的物体， 经过高温、剧烈震动或者逐渐减 弱的交变磁场的作用，就会失去 磁性。这种现象叫做退磁。
第七章 磁性物理与性能
至少有24次诺贝尔奖得主在磁学领域作出了杰出 的贡献；
我国的磁学前辈当数叶企孙（1924年从美国哈佛 大学获博士学位回国）、施汝为先生（1931年在 国内发表了第一篇磁学研究论文），现我国已有 十余所高校、十几个研究所及几百个生产企业从 事磁学研究、教学和生产。
磁学基础
i
Байду номын сангаас(a)在一个通有电流的导线周围铁屑的分布情况 (b)对于一根直导线，通过的电流与其产生的磁场的关系图
磁学基本量
磁化强度M
单位体积内具有磁偶极矩矢量和称为磁极化强度；单位体 积内具有的磁矩矢量和称为磁化强度，分别表示如下：
J
j
V
m
V
m
和
M
二者之间存在以下关系
J 0 M
3、磁场强度
磁场强度和磁感应强度均为表征磁场性质（即磁场强弱和方向）的两 个物理量。在充满均匀磁介质的情况下，若包括介质因磁化而产生的 磁场在内时，用磁感应强度B表示，其单位为特斯拉T，是一个基本物 理量； 单独由电流或者运动电荷所引起的磁场（不包括介质磁化而产生的磁 场时）则用磁场强度H表示，其单位为A/m2，是一个辅助物理量。
M H
磁性的微观解释
磁介质的基本单元：分子 分子内原子中电子的运动：
轨道运动——电子轨道磁矩
自旋运动——电子自旋磁矩
本征磁矩是物质磁性的主要来源
产生磁矩的原因
轨道磁矩
电子围绕原子核的轨道 运动，产生一个非常小 的磁场，形成一个沿旋 转轴方向的磁矩，即轨 道磁矩。 自旋磁矩 每个电子本身有自旋运 动产生一个沿自旋轴方 向的磁矩，即自旋磁矩。
涡旋电场使电子 的轨道角速度和 轨道磁矩都减小， 与外磁场方向相 反
磁学基础与磁性材料+严密第一章、三章以及第七章答案
磁性材料的分类^《}第一章》第二章磁学基础知识答案：1、磁矩2、磁化强度3、·4、磁场强度 H5、磁感应强度 B磁感应感度，用B表示，又称为磁通密度，用来描述空间中的磁场的物理量。
其定义公式为（百度百科）磁感应强度（magnetic flux density），描述磁场强弱和方向的基本物理量。
是矢量，常用符号B表示。
磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。
在物理学中磁场的强弱使用磁感强度（也叫磁感应强度）来表示，磁感强度大表示磁感强；磁感强度小，表示磁感弱。
6、磁化曲线磁化曲线是表示物质中的磁场强度H与所感应的磁感应强度B或磁化强度M之间的关系7、磁滞回线—（）（6 磁滞回线 (hysteresis loop)：在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期性变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线。
）8、磁化率磁化率，表征磁介质属性的物理量。
常用符号x表示，等于磁化强度M与磁场强度H之比。
对于各向同性磁介质，x是标量；对于各向异性磁介质，磁化率是一个二阶张量。
9、磁导率磁导率（permeability）：又称导磁系数，是衡量物质的导磁性能的一个物理量，可通过测取同一点的B、H值确定。
二'矫顽力----内禀矫顽力和磁感矫顽力的区别与联系矫顽力分为磁感矫顽力（Hcb）和内禀矫顽力（Hcj）。
磁体在反向充磁时，使磁感应强度B降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力。
但此时磁体的磁化强度并不为零，只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消。
（对外磁感应强度表现为零）此时若撤消外磁场，磁体仍具有一定的磁性能。
使磁体的磁化强度M降为零所需施加的反向磁场强度，我们称之为内禀矫顽力。
内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量，是表示材料中的磁化强度M退到零的矫顽力。
在磁体使用中，磁体矫顽力越高，温度稳定性越好。
(2)退磁场是怎样产生的能克服吗对于实测的材料磁化特性曲线如何进行退磁校正产生：能否克服：因为退磁场只与材料的尺寸有关，短而粗的样品，退磁场就很大，因此可以将样品做成长而细的形状，退磁场就将会减小。
磁性材料课件
2．磁化过程，由于外磁场影响，“磁畴”的磁化方 向有规律地排列起来，使材料出现南北极，材料内部产 生的磁场方向与外加磁场方向相同，因此磁场大大加强．
3．退磁．高温下或者在剧烈震动时，磁畴的排列会 被打乱，这些情况下材料都会产生退磁现象．
【典例 1】 (多选)关于磁化和退磁，以下说法正确
的是( ) A．铁磁性物质是由已经磁化的小区域组成，这些小
2．地磁场会对含有磁性材料的岩石起作用，这些岩 石的极性和磁化的强度，随形成的年代呈_周__期__性____变化．
拓展一 磁化和退磁的本质
铁磁性材料结构与其他物质有所不同，他们本身就 是由很多已经磁化的小区域组成的，这些磁化的小区域 叫作“磁畴”．
1．磁化前，各个磁畴的磁化方向不同，杂乱无章地 混在一起，各个磁畴的作用在宏观上互相抵消、物体对 外不显磁性．
拓展二 磁性材料
1．通常说的磁性材料是强磁性材料，可以分类如下： 磁性物质铁磁性物质硬 软磁 磁性 性材 材料 料 弱磁性材料
2．硬磁性材料与软磁性材料． 有些铁磁性材料，在外磁场撤去后，各个磁畴的磁 化方向仍能很好地保持一致，物体具有很强的剩磁，这 样的材料叫作硬磁性材料；有的铁磁性材料，在外磁场 撤去后，磁畴的磁化方向又变得杂乱无章，物体没有明 显的剩磁，这样的材料叫作软磁性材料．永磁体要有很 强的剩磁，所以要用硬磁性材料制造；电磁铁要在通电 时有磁性，断电时失去磁性，所以要用软磁性材料制造．
答案：B
【典例 2】 下列元件中，哪些是由硬磁性材料制造
的( ) A．半导体收音机内天线的磁棒 B．磁电式电流表中的磁铁 C．变压器的闭合铁芯 D．电子计算机中的记忆元件
解析：根据软磁性材料的定义，外磁场撤去以后，磁 畴的磁化方向又变得杂乱，物体没有明显的剩磁，这样的 材料叫作软磁性材料．软磁性材料能用来制造半导体收音 机内天线的磁棒，变压器的闭合铁芯、电子计算机中的记 忆元件等，A、C、D 错误；磁电式电流表中的磁铁是永 久磁铁，是硬磁性材料，B 正确．
磁性材料PPT教学课件
(3).磁畴在磁化前后的分布 变化
自主学习：
• 磁记录
•地球磁场留下的记录
温故知新
小说的三要素： •故事情节 •人物形象 •人物所处的具体环境 （自然、社会）
猎狐
沈石溪
有关狐狸的成语
狐狸，性多 疑，遇见敌 人时肛门放 出臭气，乘 机逃跑。皮 可做衣服。
狐假虎威 狐死首丘 狐朋狗友 兔死狐悲
整体感知
•寻找每次戈文亮欲杀母狐时 的紧要关头，体会作者如何 制造悬念和意外，使情节一 波三折，惊心动魄。
情节篇
对于结局的表述，在表现父 亲有手法上欲扬先抑，使整 个结局似乎在意料之外，又 在情理之中。
人物篇
•回顾第一部分，戈文亮留给我们的 印象是…… •在第三部分，戈文亮的形象是怎样的？ •他为什么要复仇？ •他复仇的目的是什么？
•初读课文， 积累新词。
•找出小说最 精彩，最打 动你的地方。
sŭn chōng dòng lán
隼舂
恫岚
quán duì yùn lèi
鬈碓 愠 酹
měng shàn shà圄 姹紫嫣红
步履蹒跚 揶揄(yéyú）
初涉文本
•读第一部分，假如你是导演，你 将如何拍摄故事的开端？ •主人公是谁？身份如何？为何要 夜半出门？为什么要猎狐？他和 狐狸之间有什么恩怨？
主题篇
讨论：从情节、人物、冲突中选择 最容易分析文本主题的角度。给本 文写一个题记或者尾记。
*所有的矛盾都在“爱”的力量中悄 然化解！
*在人与人之间，人与自然之间都 需要我们尊重生命，充满爱心地活 着。
磁性材料
磁化与退磁
1.概念
磁化： 物体获得磁性的过程 退磁： 物体失去磁性的过程
退磁方式：高温、剧烈震动或逐渐 减弱的交变磁场作用
自主学习：
• 磁记录
•地球磁场留下的记录
温故知新
小说的三要素： •故事情节 •人物形象 •人物所处的具体环境 （自然、社会）
猎狐
沈石溪
有关狐狸的成语
狐狸，性多 疑，遇见敌 人时肛门放 出臭气，乘 机逃跑。皮 可做衣服。
狐假虎威 狐死首丘 狐朋狗友 兔死狐悲
整体感知
•寻找每次戈文亮欲杀母狐时 的紧要关头，体会作者如何 制造悬念和意外，使情节一 波三折，惊心动魄。
情节篇
对于结局的表述，在表现父 亲有手法上欲扬先抑，使整 个结局似乎在意料之外，又 在情理之中。
人物篇
•回顾第一部分，戈文亮留给我们的 印象是…… •在第三部分，戈文亮的形象是怎样的？ •他为什么要复仇？ •他复仇的目的是什么？
•初读课文， 积累新词。
•找出小说最 精彩，最打 动你的地方。
sŭn chōng dòng lán
隼舂
恫岚
quán duì yùn lèi
鬈碓 愠 酹
měng shàn shà圄 姹紫嫣红
步履蹒跚 揶揄(yéyú）
初涉文本
•读第一部分，假如你是导演，你 将如何拍摄故事的开端？ •主人公是谁？身份如何？为何要 夜半出门？为什么要猎狐？他和 狐狸之间有什么恩怨？
主题篇
讨论：从情节、人物、冲突中选择 最容易分析文本主题的角度。给本 文写一个题记或者尾记。
*所有的矛盾都在“爱”的力量中悄 然化解！
*在人与人之间，人与自然之间都 需要我们尊重生命，充满爱心地活 着。
磁性材料
磁化与退磁
1.概念
磁化： 物体获得磁性的过程 退磁： 物体失去磁性的过程
退磁方式：高温、剧烈震动或逐渐 减弱的交变磁场作用
磁性材料基础知识-ppt课件
求其轴线上一点 p 的磁感强度的方向和大小.
Idl
r
dB
B
o
R
p B
x
*
x
I
dB 0
4π
Idl r2
解: 根据对称性分析
毕奥—萨伐尔定律的应用2
Idl
sin R
R
o
r
x
dB
*p x
r2 R
B0I
4π
r 2 x2
sindl
l r2
dB x
dB 0
4π
Idl r2
dB xdsBin4 π 0Isri2 n dl
0I dl
2πR l
I B
dl
oR
l
l 设 l 与 I 成右螺旋
关系
3.3 安培环路定理-应用
求载流螺绕环内的磁场 （已知 n N I）
1） 对称性分析；环内 B 线为同心圆，环外 B 为零.
2 ）选 回路(顺时针圆周) .
lB d Bl 2 0π NR I B 0 NI
2π R
d
令L2πRB0NIL
内部交流报告
磁性材料基础知识
提纲
1 磁性材料的发展简史
2 磁学基本常识
磁性来源 磁学基本概念 磁性材料分类
3 电磁学主要定律-恒稳/交变磁场
4 磁性材料性能分析
5 磁性材料应用实例
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
一、磁性材料发展简史（续）
• 1946年 Bioembergen发现NMR效应 • 1948年 Neel建立亜铁磁理论
磁性材料的认识与应用(PPT)教学资料
磁铁氧体6 万吨、永磁铁氧体8 万吨、钕铁硼磁体2000 吨。
总之, 从市场发展看, 中国长期在全球磁 性材料市场发展前景是乐观的。
六
1.磁材行业经过“七·五”、“八·五”技术改造, 不少厂家引进了 美、日、德、意等国先进生产线或生产线关键设备, 大都取得了
、
较好的经济效益和社会效益, 但个别单位受骗上当, 交了学费, 尤 其是二手设备的引进, 容易失误。
（1） 铁硅合金： 最常用的软磁材料， 常用作低频变压器、 发电机的铁芯；
铁硅合金
低频变压器
（2）铁镍合金：典型代表材料为坡莫合金，具有高 的磁导率（磁导率μ为铁硅合金的10~20倍）、低的损 耗；并且在弱磁场中具有高的磁导率和低的矫顽力， 但力学性能不太好，通常应用于电子材料；
坡莫合金
电压互感器
最大磁能积：最大磁能积是退磁曲线上磁感应强度（B）和磁场强度 乘积（H）的最大值。这个值越大，说明单位体积内存储的磁能越大， 材料的性能越好。
四、磁性材料的应用
1.永磁材料
永磁材料经磁化后，去除外磁场仍保留磁性，其 性能特点是具有高的剩磁、高的矫顽力。永磁材料包 括铁氧体和金属永磁材料两类。
铁氧体的用量大、应用广泛、价格低，但磁性能 一般，用于一般要求的永磁体。金属永磁材料中钕铁 硼（Nb-Fe-B）稀土永磁，钕铁硼磁体不仅性能优， 而且不含稀缺元素钴，作为稀土永磁材料发展的最新 结果，由于其优异的磁性能而被称为“磁王”。
磁化电流，以至于零，那么该材料得磁化过程就是一连串逐渐缩小而最 终趋于原点的环状曲线，如图2所示。当H减小到零时，B亦同时降为零， 达到完全退磁。
3.磁材料常用的性能参数
饱和磁感应强度Bm：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材 料内部的磁化矢量整齐排列。 剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。 矩形比：Br∕Bm。 矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、 应力等）。 磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密 切相关。 居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时， 自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器 件工作的上限温度。 磁滞损耗 ：铁磁材料在磁化过程中由磁滞现象引起的能量损耗 ，降低磁 滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc 。
磁性材料 课件
题后反思理解磁化和退磁的实质是处理此类问题的关
键。
探究二 磁性材料与磁记录
磁性材料为什么能记录信息?录音、录像磁带上的磁性材料应该用硬 磁性材料还是软磁性材料?
提示:磁性材料在外界磁场作用下,能够被磁化,这就使我们可以利用磁 性材料记录外界磁场的信息。磁记录时,通过把声音、图像或其他信息转变 为变化的磁场,使磁带、磁卡磁条上的磁粉层磁化,这样就能在磁带或磁卡 上记录下与声音、图像或其他信息相应的磁信号;录音、录像磁带上的磁性 材料是用来作磁记录的,需要磁化后长久保持磁性,所以用硬磁性材料。
2.磁记录 (1)磁卡背面的黑条,录音机、录像机上用的磁带,电子计算机上用的磁 盘都含有磁记录用的磁性材料。依靠磁记录,我们可以保存大量的信息,并 在需要的时候读出这些信息。 (2)地磁场留下的记录:地磁场会对含有磁性材料的岩石起作用,据推测, 地磁场的强度和方向随时间的推移在不断改变,大约每过 100 万年,地磁场 南北极会完全颠倒一次。
3.磁化与退磁的实质 铁磁性材料结构与其他物质有所不同,它们本身就是由很多已经磁化 的小区域组成的,这些磁化的小区域叫作磁畴。磁化前,各个磁畴磁化方向 不同,杂乱无章地混在一起,各个磁畴的作用宏观上互相抵消,物体对外不显 磁性。磁化过程中,由于外磁场的影响,磁畴磁化方向有规律地排列起来,使 得磁场大大加强。高温下磁性材料的磁畴会被破坏;在受到剧烈震动时,磁 畴的排列也会被打乱,这些情况下材料就会产生退磁现象,如图所示为材料 磁化前和磁化后的情形。
1.磁化和退磁的概念 (1)磁化 缝衣针、螺丝刀等钢铁物体与磁铁接触后显示磁性的现象叫作磁化。 如图所示。
螺丝刀与磁铁接触后磁化
(2)退磁 原来有磁性的物体,经过高温、剧烈震动或者逐渐减弱的交变磁场的 作用,就会失去磁性,这种现象叫作退磁。
键。
探究二 磁性材料与磁记录
磁性材料为什么能记录信息?录音、录像磁带上的磁性材料应该用硬 磁性材料还是软磁性材料?
提示:磁性材料在外界磁场作用下,能够被磁化,这就使我们可以利用磁 性材料记录外界磁场的信息。磁记录时,通过把声音、图像或其他信息转变 为变化的磁场,使磁带、磁卡磁条上的磁粉层磁化,这样就能在磁带或磁卡 上记录下与声音、图像或其他信息相应的磁信号;录音、录像磁带上的磁性 材料是用来作磁记录的,需要磁化后长久保持磁性,所以用硬磁性材料。
2.磁记录 (1)磁卡背面的黑条,录音机、录像机上用的磁带,电子计算机上用的磁 盘都含有磁记录用的磁性材料。依靠磁记录,我们可以保存大量的信息,并 在需要的时候读出这些信息。 (2)地磁场留下的记录:地磁场会对含有磁性材料的岩石起作用,据推测, 地磁场的强度和方向随时间的推移在不断改变,大约每过 100 万年,地磁场 南北极会完全颠倒一次。
3.磁化与退磁的实质 铁磁性材料结构与其他物质有所不同,它们本身就是由很多已经磁化 的小区域组成的,这些磁化的小区域叫作磁畴。磁化前,各个磁畴磁化方向 不同,杂乱无章地混在一起,各个磁畴的作用宏观上互相抵消,物体对外不显 磁性。磁化过程中,由于外磁场的影响,磁畴磁化方向有规律地排列起来,使 得磁场大大加强。高温下磁性材料的磁畴会被破坏;在受到剧烈震动时,磁 畴的排列也会被打乱,这些情况下材料就会产生退磁现象,如图所示为材料 磁化前和磁化后的情形。
1.磁化和退磁的概念 (1)磁化 缝衣针、螺丝刀等钢铁物体与磁铁接触后显示磁性的现象叫作磁化。 如图所示。
螺丝刀与磁铁接触后磁化
(2)退磁 原来有磁性的物体,经过高温、剧烈震动或者逐渐减弱的交变磁场的 作用,就会失去磁性,这种现象叫作退磁。
磁性材料ppt课件
磁性是自然科学史上最古老的现象之一
磁性材料是最早被人类认识和利用的功能材料，伴随了人类 文明的发展。 人类对于磁性材料的最初认识源于天然磁石。 公元前三世纪《管子》：“上有慈石者，下有铜金。” 《吕氏春秋》九卷精通篇：“慈招铁，或引之也。”
磁铁矿(Fe3O4) 或磁赤铁矿(γ-Fe2O3)
指南针——磁性材料的最早应用
物质磁性:
物质放入磁场中会表现出不同的磁学特性，称为物质的磁性。
4. 材料磁性的分类及应用
（1） 物质磁性的分类
按物质在磁场中的表现：磁化率的正负、大小及其与温度 的关系来进行分类， 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。 70 年代以后——非晶材料和纳米材料——新的磁性类型，
➢
W. Gilbert 《De Magnete》磁石，最早的著作
➢18世纪 奥斯特 电流产生磁场
➢
法拉弟效应 在磁场中运动导体产生电流
➢
安培定律 构成电磁学的基础, 开创现代电气工业
➢1907年 P. Weiss的磁畴和分子场假说
➢1928年 海森堡模型，用量子力学解释分子场起源
➢1931年 Bitter在显微镜下直接观察到磁畴
基本特征是存在一个磁性转变温度，在此点磁化率温度关系 出现峰值。
文献中也绘成磁化率倒数和温度关系的：
1磁
化 率
表
现
复
杂
Tp
TC
T (K )
铁磁性 T p TC
低温下表现为反铁磁性的物质，超过磁性转变温度
（一般称作Neel温度）后变为顺磁性的，其磁化率温度
关系服从居里-外斯定律： = C
材料科学基础化学卷
材料科学基础
化学卷
参考书目：丁马太《材料化学导论》
张克立《固体无机化学》
第一章: 晶体结构基础和晶体化学
1. 晶体结构与点阵
2. 宏观对称性
3. 布拉维点阵与晶系
4. 点群
5. 微观对称性和空间群
6. 结构的晶体化学描述
第二章: 晶体中的缺陷
1. 缺陷的分类
2. 点缺陷的符号表示
3. 本征缺陷
4. 杂质缺陷
5. 电子与空穴,施主与受主
6. 点缺陷的局域能级
7. 点缺陷与氧分压
8. 缺陷的缔合
9. 点缺陷生成热力学
10.线缺陷和面缺陷的基本概念和分类
第三章: 扩散
1. Fick定律
2. 无规行走
3. 扩散机理
4. 空位机理的自扩散系数
5. 自扩散的活化能与频率因子
6. 扩散与杂质浓度的关系
7. 非整比化合物的自扩散系数
8. 晶界扩散
第四章: 固溶体
1. 固溶体的概念及分类
2. 固溶体生成热力学
3. 置换固溶体
4. 组份缺陷型固溶体
5. 固溶体的研究方法
6. 固溶体的相图
第五章: 相转变
1. 重构型相变和移位型相变
2. 相转变的热力学分类
3. 相转变的动力学
4. 晶体化学与相转变
第六章: 离子导体和固体电解质
1. 典型的离子晶体
2. 固体电解质
3.β-Al2O3离子导体
4. 阴离子导体
第七章：磁性材料
1.磁性材料分类
2.磁性材料的结构与性质。
工学第七章无机材料的磁学性能材料物理
大家好
1
第七章 无机材料的磁学性能
§7.1 物质的磁性 §7.2 磁畴与磁滞回线 §7.3 铁氧体的磁性与结构 §7.4 铁氧体磁性材料
2
§7.1 物质的磁性
一、物理参数 二、磁性的本质 三、磁性的分类
3
4
金属和合金
电阻率低，损耗大，不能满足应用之需要，
磁
尤其在高频范围内。
性 材
磁性无机材料： 含铁及其它元素的复合氧化物。
C
C居里常数
T T0
19
4. 反铁磁性（弱磁性）
交换能J为负值，使相邻原子间的自旋趋于反向平行排列，
原子磁矩相互抵消，不能形成自发磁化区域。
特点:
➢ 任何温度下，都观察不到反铁磁性物质的任何自发磁
化现象，因此其宏观特性是顺磁性的；
➢ M与H呈线性关系；
➢ 与温度的关系：
Tn反铁磁居里点
Tn
T
36
37
二、铁氧体的结构
尖晶石型铁氧体 * 石榴石型铁氧体 磁铅石型铁氧体 钙钛矿型铁氧体 钛铁矿型铁氧体 钨青铜型铁氧体
38
§7.4 铁氧体磁性材料
一、软磁材料 二、硬磁材料 三、矩磁材料
39
一、软磁材料
1. 特点
高磁导率，饱和磁感应强度大； 电阻高，损耗低；
矫顽力Hc小；
稳定性好。
2. 应用
30
二、磁滞回线 1. 磁化曲线
铁磁体在外磁场中的磁化（使材料具有磁性的过程）过 程主要为畴壁的移动和磁畴内磁矩的转向。
磁导率为磁化曲线上各点的斜率
31
磁化过程：
oa：微弱磁场中，磁感应强度B随外磁场强度H的 增大缓慢上升，磁化强度M与外磁场强度H之
1
第七章 无机材料的磁学性能
§7.1 物质的磁性 §7.2 磁畴与磁滞回线 §7.3 铁氧体的磁性与结构 §7.4 铁氧体磁性材料
2
§7.1 物质的磁性
一、物理参数 二、磁性的本质 三、磁性的分类
3
4
金属和合金
电阻率低，损耗大，不能满足应用之需要，
磁
尤其在高频范围内。
性 材
磁性无机材料： 含铁及其它元素的复合氧化物。
C
C居里常数
T T0
19
4. 反铁磁性（弱磁性）
交换能J为负值，使相邻原子间的自旋趋于反向平行排列，
原子磁矩相互抵消，不能形成自发磁化区域。
特点:
➢ 任何温度下，都观察不到反铁磁性物质的任何自发磁
化现象，因此其宏观特性是顺磁性的；
➢ M与H呈线性关系；
➢ 与温度的关系：
Tn反铁磁居里点
Tn
T
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二、铁氧体的结构
尖晶石型铁氧体 * 石榴石型铁氧体 磁铅石型铁氧体 钙钛矿型铁氧体 钛铁矿型铁氧体 钨青铜型铁氧体
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§7.4 铁氧体磁性材料
一、软磁材料 二、硬磁材料 三、矩磁材料
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一、软磁材料
1. 特点
高磁导率，饱和磁感应强度大； 电阻高，损耗低；
矫顽力Hc小；
稳定性好。
2. 应用
30
二、磁滞回线 1. 磁化曲线
铁磁体在外磁场中的磁化（使材料具有磁性的过程）过 程主要为畴壁的移动和磁畴内磁矩的转向。
磁导率为磁化曲线上各点的斜率
31
磁化过程：
oa：微弱磁场中，磁感应强度B随外磁场强度H的 增大缓慢上升，磁化强度M与外磁场强度H之
第七章 稀土磁性材料 101页PPT文档
磁畴壁示意图
18
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。
也就是说磁性材料在正常情况下并不对外显 示磁性。只有当磁性材料被磁化以后，它才 能对外显示出磁性。
19
1.5 磁性材料的性能——软磁与硬磁
稀土永磁材料是以稀土金属间化合物为基础 的永磁材料。稀土永磁的磁性能与组成该永 磁体的稀土化合物的晶体结构有密切关系。 稀土钴、稀土铁等稀土永磁合金的磁性相的 晶体结构主要分为以SmCo5为代表1:5型结 构、以Sm2Co17为代表的2：17型结构和以 Nd-Fe-B为代表的14：2：1型结构。
（2）按磁化率大小分类 顺磁性、反磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性
（3） 按功能分类 软磁材料、硬磁材料、半硬磁材料、矩磁材料、
旋磁材料、压磁材料、 磁泡材料、磁光材料、磁记 录材料
22
（4）按磁化率分类
宏观磁体由许多具有固有磁矩的原子组成。 当原子磁矩同向平行排列时，宏观磁体对外显示
的磁性最强。 当原子磁矩紊乱排列时，宏观磁体对外不显示磁
35
趋势
NdFeB前景非常广阔。因为NdFeB的潜在市场仍然看好，每台汽 车上的永磁马达将从2019年的20个增加到2019年的31个，预计到 2019年，汽车中使用的粘结磁体将达到12000吨/年，年增长率达 到64%。随着电脑生产的快速增长，所用NdFeB的数量也是很大 的，另一个潜在市场是下一世界MRI的普及使用，这些应用都将 维持NdFeB生产的快速增长。 展望21世纪，个人电脑的销售量在西方国家将维持20%增长，而 我国对电脑需求的增长远远超过20%的增长率，因而NdFeB在 VCM上应用的需求将会成倍增长。NdFeB永磁体在电脑中硬盘驱 动器及其它电机的应用，应是NdFeB永磁后延应用发展的重要方 向
磁性材料磁性的起源课件
域得到广泛应用。
03
硬磁材料的磁性可以通过磁场退火等工艺进行调节和控制 。
功能磁性材料：磁记录材料与磁流体
功能磁性材料是指在具有磁性的基础上，还具有其他特殊功能的材料。例如，磁记录材料可以用于数 据存储和记录，而磁流体可以用于密封、减震和润滑等领域。
磁记录材料的磁性主要来源于其内部的微结构，通过改变微结构可以实现对磁性能的调节和控制。
重新排列，使得宏观上表现出磁性。
磁化过程可以分为线性磁化与非线性磁化，线性磁化 是指磁化强度与外磁场成正比，而非线性磁化则表现
出更复杂的特性。
磁化过程的快慢与温度、外磁场强度以及材料的种类 有关，不同的磁性材料具有不同的磁化特性。
磁滞回线
01
磁滞回线是指磁性材料在磁场变化时表现出的磁感应强度与磁场强度 的关系曲线。
软磁材料的磁性可以通过热处理、磁场退火等工艺进行调节和控 制。
硬磁材料：稀土永磁材料
01
硬磁材料的磁性主要来源于其内部的晶体结构，其晶体结构中 的磁矩排列较为有序，使得材料具有较高的剩磁和矫顽力。
02
稀土永磁材料是一种典型的硬磁材料，其具有较高的磁能积和稳 定的磁性能，因此在音频设备、电机、发电机和磁共振成像等领
该方法可以制备出具有高饱和磁感应强度、低矫顽力和良 好加工性能的磁性材料，广泛应用于电机、发电机和变压 器等领域。
熔炼法制备磁性材料的关键在于熔炼温度、浇注温度和冷 却速度的精确控制，以及热处理过程中的磁性能调控。
化学沉积法
1
化学沉积法是一种制备磁性材料的先进方法，通 过化学反应在基材表面沉积出具有磁性的金属或 合金薄膜。
该方法可以制备出具有高密度、高强度和良好 磁性能的磁性材料，广泛应用于永磁体、磁记 录材料、磁传感器等领域。
03
硬磁材料的磁性可以通过磁场退火等工艺进行调节和控制 。
功能磁性材料：磁记录材料与磁流体
功能磁性材料是指在具有磁性的基础上，还具有其他特殊功能的材料。例如，磁记录材料可以用于数 据存储和记录，而磁流体可以用于密封、减震和润滑等领域。
磁记录材料的磁性主要来源于其内部的微结构，通过改变微结构可以实现对磁性能的调节和控制。
重新排列，使得宏观上表现出磁性。
磁化过程可以分为线性磁化与非线性磁化，线性磁化 是指磁化强度与外磁场成正比，而非线性磁化则表现
出更复杂的特性。
磁化过程的快慢与温度、外磁场强度以及材料的种类 有关，不同的磁性材料具有不同的磁化特性。
磁滞回线
01
磁滞回线是指磁性材料在磁场变化时表现出的磁感应强度与磁场强度 的关系曲线。
软磁材料的磁性可以通过热处理、磁场退火等工艺进行调节和控 制。
硬磁材料：稀土永磁材料
01
硬磁材料的磁性主要来源于其内部的晶体结构，其晶体结构中 的磁矩排列较为有序，使得材料具有较高的剩磁和矫顽力。
02
稀土永磁材料是一种典型的硬磁材料，其具有较高的磁能积和稳 定的磁性能，因此在音频设备、电机、发电机和磁共振成像等领
该方法可以制备出具有高饱和磁感应强度、低矫顽力和良 好加工性能的磁性材料，广泛应用于电机、发电机和变压 器等领域。
熔炼法制备磁性材料的关键在于熔炼温度、浇注温度和冷 却速度的精确控制，以及热处理过程中的磁性能调控。
化学沉积法
1
化学沉积法是一种制备磁性材料的先进方法，通 过化学反应在基材表面沉积出具有磁性的金属或 合金薄膜。
该方法可以制备出具有高密度、高强度和良好 磁性能的磁性材料，广泛应用于永磁体、磁记 录材料、磁传感器等领域。
磁性材料
这类材料的特点是在外加磁场作用下会发生机械形变，故又称磁致伸缩材料，它的功能是作磁声或磁力能量 的转换。常用于超声波发生器的振动头、通信机的机械滤波器和电脉冲信号延迟线等，与微波技术结合则可制作 微声（或旋声）器件。由于合金材料的机械强度高，抗振而不炸裂，故振动头多用Ni系和NiCo系合金；在小信号 下使用则多用Ni系和NiCo系铁氧体。非晶态合金中新出现的有较强压磁性的品种，适宜于制作延迟线。压磁材料 的生产和应用远不及前面四种材料。
感谢观看
磁性材料的应用——变压器
磁性材料是生产、生活、国防科学技术中广泛使用的材料。如制造电力技术中的各种电机、变压器，电子技 术中的各种磁性元件和微波电子管，通信技术中的滤波器和增感器，国防技术中的磁性水雷、电磁炮，各种家用 电器等。此外，磁性材料在地矿探测、海洋探测以及信息、能源、生物、空间新技术中也获得了广泛的应用。磁 性材料的用途广泛。主要是利用其各种磁特性和特殊效应制成元件或器件；用于存储、传输和转换电磁能量与信 息，或在特定空间产生一定强度和分布的磁场；有时也以材料的自然形态而直接利用（如磁性液体）。磁性材料 在电子技术领域和其他科学技术领域中都有重要的作用。
③存在着磁饱和现象，即B随H增大而增大，但增大到一定值Bs后，就不再随H而增加。BS就是该磁性材料的 饱和磁感应强度。出现饱和现象的原因是因为H达到一定值后所有磁畴的磁矩都转到磁场方向。由于这个原因，B 和H便不成线性关系，因而导磁率也不是常数，而是和磁场强度有关。
④存在磁滞现象。即磁感应强度的变化滞后于磁场的变化。
矩磁和磁记录材料
主要用作信息记录、无接点开关、逻辑操作和信息放大。这种材料的特点是磁滞回线呈矩形。
具有独特的微波磁性，如导磁率的张量特性、法拉第旋转、共振吸收、场移、相移、双折射和自旋波等效应。 据此设计的器件主要用作微波能量的传输和转换式）、衰减 器、相移器、调制器、开关、限幅器及延迟线等，还有尚在发展中的磁表面波和静磁波器件（见微波铁氧体器 件）。常用的材料已形成系列，有Ni系、Mg系、Li系、YlG系和BiCaV系等铁氧体材料；并可按器件的需要制成单 晶、多晶、非晶或薄膜等不同的结构和形态。
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b原子电子2 b(2)
A (1) (2) H 12 a (2) b (1)d 1d 2
两个离子外层电子交换作用能
u 2 AS1 S2 2 A S1 ( S1 1) S2 ( S 2 1) cos S1和S2分别为电子1和电子2的自旋角动量
为S1和S2的夹角
无序
抗磁性 顺磁性
反铁磁性 铁磁性 亚铁磁性
0 ≠0
≠0 ≠0 ≠0
＜1 ＞1
＞1 ＞＞1 ＞＞1
-1×(10-5~10-8) 10-4~10-5
10-2~10-4 102~106 弱磁
弱磁 强磁 强磁
有序
7.3.1
无序磁性
a.抗磁性 ： 物质中不存在未成对电子 宏观特征：在磁场中受到微弱的排斥力，即在对抗磁 场方向受力，磁化强度与外加磁场方向相反，磁化率χ ＜0 |x|=10-5～10-8 b.顺磁性： 物质中存在未成对电子 宏观特征：在磁场中受到微弱的吸引力，即在磁场增 强方向受力，磁化强度与外加磁场方向相同 ，磁化率 χ＞ 0 值很小。
T（温度）
7.3.2
铁磁性:
有序磁性
原子磁矩的排列为方向一致的整齐排列。 这种排列因受热运动而紊乱 ∴ T↑ x↓ A＞0
反铁磁性: 原子磁矩具有互相抵消的有序排列。 A＜0 亚铁磁性: 原子磁矩具有不能互相抵消的反向排列。
A＜0
磁有序起因：两个原子外层电子的交换作用
a原子电子1 a(1)
* a * b
A≈0 A>0 A<0
顺磁性 铁磁性 反铁磁性 亚铁磁性
未成对电子 +交换作用
未成对电子+超交换作用
A<0
反铁磁性 亚铁磁性
7.4.1
过渡金属氧化物 MO
TiO VO CrO 3d2 3d3 3d4 d电子不是定域在单一M2＋上，而是离域在T2g 能带，不显示未成对电子的特性，没有磁相互作 用，呈抗磁性，并且是导电体。
M
H
x
顺磁性
顺磁性物质遵循居里(Curie)定律： x=c/T c为居里常数 x=c/(T-) 居里-韦氏定律 (Curie-Weiss) 为韦氏常数 （通常与实验值符合得更好）
T（温度） x
顺磁性
x
顺磁性
Tc
T（温度）
TN
(铁磁性物质 、 Tc为居里温度 ）
(反铁磁性物质 、 TN为奈尔温度）
②若相邻原子（或离子）相距较远，离子之间不能 发生直接交换作用，但是可以通过位于它们之间的 原子（如氧原子）而间接发生作用（称超交换作 用）。超交换作用一般导致自旋反平行排列。
z º • º • • º º • • ºº • º • º • • º • º º • • º º • º x d z2
A/m 4×10-7 T· m/A T·m/A 无量纲
7.2 磁性来源 原子的磁性包括三个部分： 1）电子自旋磁矩 2）电子轨道磁矩 3）原子核磁矩 原子总磁矩 m g J ( J 1) （单位为BM）
J ( J 1) S ( S 1) L( L 1) g 1 2 J ( J 1)
如 NiO Ni2+ 3d8
y
t2g6eg2
pz
d z2
Ni2+
O2-
Ni2+
2个Ni2+的电子自旋反平行
Ni2+
O2-
Ni2+
t2g6
eg2
eg2
t2g6
结论： 交换作用
A>0 cosφ=1 A<0 cosφ=-1
平行排列 反平行排列 反平行排列
超交换作用
7.4 未成对电子
磁性材料的结构与性质
当A 0时 cos ＝ 1 u 0 且 u 最大 铁磁性
反铁磁性 且 u 最大
自旋角动量同向平行排列
当A0时 cos ＝－1 u 0 自旋角动量反向平行排列且相互抵消
自旋角动量反向平行排列但不能相互抵消 亚铁磁性
电子交换作用的必要条件： ①波函数必须重叠（或说两电子有某种程度的共 用）。
g: 朗德(Lande)因子或光谱分裂因子，其值在1~2之间 g≈ 2 自旋起主要作用 g≈ 1 轨道起主要作用 d族过渡金属离子，离子磁矩主要由电子自旋贡献(g=2) 离子磁矩 m 2 S (S 1) 有时估算 m=gs=2s=n(未成对电子数）
7.3 磁性的分类 物质磁性的典型分类
原子磁 磁性行为 原子磁矩 矩排列 磁导率μ 典型χ值 磁性 随温度上升 χ的变化
3d8
Ni2+
O2-
Ni2+
反铁磁性
7.4.2 尖晶石型铁氧体（MFe2O4） 化学式中包含Fe2O3的统称为铁氧体 例如：Fe3O4 (FeO·Fe2O3) MgFe2O4 (MgO·Fe2O3) NiFe2O4 (NiO·Fe2O3)
尖晶石 AB2O4 (A)t(BB)oO4 t－位于四面体间隙 o－位于八面体间隙 反尖晶石 (B)t(AB)oO4 混合型尖晶石 (A1-rBr)t(ArB2-r)oO4 r为反位度 r=0 正尖晶石 r=1 反尖晶石 这类化合物不是反铁磁性, 就是亚铁磁性。
①当Mt无磁矩时
O
Mt
2-
②当Mt有磁矩时
MnO, FeO, CoO, NiO 随原子序数增加，有效核电荷增加，d电子 定域于M2+离子上，无导电性，有磁相互作用。 在低温时，呈反铁磁性；高于奈尔温度，呈顺磁 性。
MnO Mn2+ 3d5 Mn2+ O2Mn2+ ↓↓↓↓↓ ↑↓ ↑↑↑↑↑ 超交换作用导致反平行排列，导致反铁磁性
NiO Ni2+
M mi / V
i
V为物质体积
m 为体积V中的合磁矩
i i
SI 制 磁感应强度B 磁场强度H 特斯拉(T) 1T=1N/A· m A/m
CGS制 高斯(G) 1G=10-4T 奥斯特(Oe) 1Oe=79.6 A/m 奥斯特(Oe) G/Oe G/Oe
磁化强度M 真空磁导率μ0 绝对磁导率μ 磁化率χ
第七章 磁性材料
静止
电作用力（电场） E=F/q
电荷
运动
磁作用力（磁场）B=F/qvsinθ
7.1
基本概念
通常把磁性强的物质称为磁性材料 磁化率 χ =M/H M:磁化强度 H:磁场强度 磁导率： 真空磁导率 μ0=B/(H+M) B:磁感应强度 绝对磁导率 μ =B/H 相对磁导率 μr=μ/μ0 μr=1+χ 描述微观粒子的磁性采用磁矩m 磁化强度M是指单位体积中的合磁矩