铁磁性物质的基本特征是物质内部存在自发磁化与磁畴结.

Em in Ed

5.6 1.8 104

1 3200
可见尽管增加了Ew，但Fd↓，总能量↓。
■只有Fd是形成多畴结构的根本原因 因为铁磁体内磁畴形成的大小与形状及磁畴的分布模
型，原则上由Fd、Fex、Fk与F 四种能量共同决定，磁畴结 构的稳定状态也应是这四种能量决定的极小值状态，但这 四种能量中，Fex使磁体内自发磁化至饱和，而自发磁化 的方向是由Fk与 F 共同决定的最易磁化方向。由此可见 Fex、Fk与F只是决定了一磁畴内Ms矢量的大小以及磁畴在 磁体内的分布取向，而不是形成磁畴的原因，只有Fd才是 使有限尺寸的磁体形成多畴结构的最根本原
情况2：自发磁化形成简单的片状磁畴 此时，材料表面也出现磁极，内部也有Fd，同时，由于
畴壁能的存在，需要考虑二者的共同作用。
Ed

1.7
107
M
2 s
D
Ew

w
L D
NSNSN L
w 为单位面积的畴壁能
SNSNS
（畴壁能量密度）
E

Ed

Ew

1.7
107
M
2 s
D

w
有关，而与X、Y 轴方向无关。
O
YM sX
n
Z
若磁化矢量Ms在畴壁内过渡要满足不出现磁荷的 条件，则体磁荷ρ＝0。
0 M s


0

M sx x

M sy y

M sz z

如图：设L 102 m
Fd

1 2

0
NM
2 s

1 2
0M
2 s
对于Fe : M s 1.71106 A / m
NN N N
Fd 1.8106 J / m3
L
所以，单位面积下退磁场能：
Ms SS SS
Ed Fd （L 1） Fd L 1.8104 J / m2
2、按畴壁中磁矩转向的方式： a、布洛赫（Bloch）壁：(如图) ——磁矩过渡方式始终保持平行于畴壁平面
在畴壁面上无自由磁极出现，故畴壁上不会产生Hd， 也能保持 w 极小，但晶体上下表面却会出现磁极。但对 大块晶体材料而言，因尺寸大，表面Fd极小。 b、奈尔（Neel）壁 (如图)
在很薄的材料中，畴壁中磁矩平行于薄膜表面逐渐过 渡。
M si n M sk n 0
AB表面上的磁荷密度：
A A’
i
nk

Ms
B B’
0 M si n M sk n
Ms
0 M si M sk n 0
畴壁表面不会出现磁荷，也不会产生退磁场
(2)、当900畴壁位于A’B’位置时
20M s sin 0
第五章 磁畴理论
铁磁性物质的基本特征是物 第一节 磁畴起源
质内部存在自发磁化与磁畴结构。 第二节 畴壁结构 1907年Weiss在分子场理论的
假设中，最早提出磁畴的假说； 第三节 均匀铁磁体磁畴结构计算
而磁畴结构的理论是Landon—
第四节 非均匀铁磁体磁畴结构计算
Lifshits在1935年考虑了静磁能的 相互作用后而首先提出的。
畴壁两侧表面会出现磁极而产生退磁场，只有当奈尔
壁厚度 >>薄膜厚度L时，Fd较小。故奈尔壁稳定程度与
薄膜厚度有关。
三、Bloch壁的结构特性（又称Bloch壁的取向定则） 1、畴壁取向定则
相邻两磁畴中自发磁化矢量在畴壁法线方向投影分
量相等。 以900畴壁为例：
(1)、当900畴壁位于AB取向时
L D
由 E 0wenku.baidu.com： D
1.7
107
M
2 s
w
L D2
0
104 D
Ms 对F e :
wL
17

Em in

2M s
17 wL 104
w 1.59103 J/m2
D 5.7 106 m
Emin 5.6J/m2
对于上述二情形，其能量之比为：
第五节 单畴颗粒
磁畴理论已成为现代磁化理
习题五
论的主要理论基础。
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第一节 磁畴的起源
一、磁畴形成的根本原因 铁磁体内有五种相互作用能：FH、Fd、Fex、Fk、F 。
根据热力学平衡原理，稳定的磁状态，其总自由能必定 极小。产生磁畴也就是Ms平衡分布要满足此条件的结果。
所决若定无的H总与自由 能作极用小时的，方M向s应，分但布由在于由铁Fd磁、体Fe有x、一F定k三的者
几何尺寸，Ms的一致均匀分布必将导致表面磁极的出现 而产生Hd，从而使总能量增大，不再处于能量极小的状态。 因此必须降低Fd。故只有改变其Ms矢量分布方向，从而 形成多磁畴。因此Fd最小要求是形成磁畴的根本原因。如 图
分成n个磁畴后，Fd→(1/n)Fd
但是形成磁畴后,将引起Fex与Fk的增加（即畴壁能）。 因此，磁畴数目的多少及尺寸的大小完全取决于Fd与 畴壁能的平衡条件。 二、从片状磁畴说明磁畴分成小区域的原因 设想一面积较大的磁体： 情况1：自发磁化后不分畴，全部磁矩向一个方向
将产生退磁场，且Fd也很大。 所以，畴壁取向在AB位置时，其取向最稳定。 畴壁取向：
1800畴壁：取向平行于畴中磁化矢量的任一平面。 900 畴 壁：法线在相邻两畴的Ms夹角的平分面上的任一
平面。
2、畴壁内磁矩取向定则：
畴壁中原子磁矩在畴壁内过 渡时，始终保持与畴壁法线方向 夹角不变。
Z轴与畴壁法线n一致，XOY 平面为畴壁面。这样，畴壁内部 的每一个原子的磁化矢量Ms的取 向分布只与Z轴方向上的距离变化
a、磁体中每一个易磁化轴上有两个相反的易磁化方向， 若相邻二磁畴的磁化方向恰好相反，则其之间的畴壁即 为180度畴壁。 b、立方晶体中
K1>0，易磁化方向相互垂直，相邻磁畴的磁化方向可 能 也是“垂直”的，——90度畴壁。
K1<0，易磁化方向在<111>方向，两个这样的方向相 交109度或71度，此时，两个相邻磁畴的方向可能相差 109度或71度（与90度相差不远），这样的畴壁也称90度 畴壁。
因。
三、决定磁畴结构的因素
除Fd外 1、磁各向异性
实际铁磁体中磁矩方向不能任意选取。（综合考虑Fex、 Fk ） 2、磁致伸缩，即考虑 F 。
第二节 畴壁结构
一、畴壁的形成 畴壁是相邻两磁畴间磁矩按一定规律逐渐改变方
向的过渡层。 畴壁有一定的厚度。
二、畴壁类型 1、按畴壁两侧磁矩方向的差别分：90度、180度畴壁。