磁性材料(概述与应用)

十九世纪 1820年：丹麦，奥斯特，电流产生磁场 1831年：英国，法拉第，电磁感应现象 1873年：英国，麦克斯韦，统一电磁理论 1899年：法国，居里，居里温度，磁性转变
法拉第－电磁感应
居里（P Curie）
二十世纪
1905：法国，郎之万基于统计力学理论解释了 顺磁性随温度的变化。
1907：法国，外斯提出分子场理论，扩展了郎 之万的理论。
磁矩反应了载流线圈产生磁场的大 小，可以把它引用到物质的微观系 统中去。
磁矩 电子的轨道运动相当于一个恒定的电流回路，必 有一个磁矩（轨道磁矩），自旋也会产生磁矩（自旋 磁矩）。
轨道磁矩
m
eh
4me
li (li 1) B
li (li 1)
e,电子的电荷，e 1.61019C
me ,电子的质量，me 9.11031 Kg li ,轨道角动量量子数，li 0,1,2,3......,(n 1)
磁铁矿(Fe3O4) 或磁赤铁矿(γ-Fe2O3)
在西方，据传说，磁性首先是被
一个牧羊人发现的。他注意到他
的木棍的铁端，被一块石头所吸 引。这种石块在小亚细亚(Asia Minor)、马其顿的Magnesia地区 以及爱奥尼亚的Magnesia城都被 发现过。人们相信“Magnetism” 一字就是来源于这些地名。
2300 年 前 ： 天 然 磁 石 ， “司南”，指南仪
1086年：沈括，《梦溪笔谈》，指南针 1119年：朱或，《萍洲可谈》，罗盘，航海 1405-1432年：郑和，指南仪，航海 1488-1521年：哥伦布，伽马，麦哲伦，指南
仪，航海发现 十七世纪：英国，威廉.吉伯 ，《磁体 》 十八世纪：法国，库仑， 库仑定律
磁性，而只有当物质的这种抗磁因素超过其 顺磁因素时，物质才呈现抗磁性，才称为抗 磁质。
随外磁场的增加，附加的抗磁磁矩增强，抗 磁磁化强度增大。
2、顺磁质
结构特点：原子中具有未填满电子的电子层，形成 原子的固有磁矩。在磁场作用下，原子磁矩转向H方向，
1936-1948：法国，奈耳提出反铁磁性和亚铁磁性 的概念和理论。
1967：奥地利，斯奈特在量子磁学的指导下发现 了磁能积空前高的稀土磁体(SmCo5)，从而揭开 了永磁材料发展的新篇章。
1974：第二代稀土永磁Sm2Co17问世。
1982：第三代稀土永磁Nd2Fe14B问世。
1990：原子间隙磁体Sm-Fe-N问世。
1991：德国，克内勒提出了双相复合磁体交换作 用的理论基础，指出了纳米晶磁体的发展前景。
物质磁性的起源
原子有哪几中运动方式？
现代科学认为物质的磁性来源于组成物 质中原子的磁性
1 原子中电子的轨道磁矩 2 电子的自旋磁矩 3 原子核的核磁矩
载流闭合回路小线圈存在磁矩：
磁矩：μ m iA 单位：A ∙m2
对于电子壳层被填满的物 质，原子磁矩为零。在外 磁场作用下，电子运动将 产生一个附加的运动（由 电磁感应定律而定），感 生出与H反向的磁矩。
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）
抗磁质的几点说明：
任何物质都具有抗磁的本性。 物质具有抗磁的本性并不是一定会呈现出抗
家装市场材质的简单实用验证-铜、不锈钢？ 电饭锅
铁氧体有磁性，但为何高温会失去？
答案是： 磁性是物质的基本属性，就像物
质具有质量和电性一样。 换句更简单的话说就是： 一切物质都具有磁性。
生活中的常识问题-2
卧室床的摆放方向-风水？伪科学？
磁学发展史
5000年前：天然磁石(Fe3O4)
1921：奥地利，泡利提出玻尔磁子作为原子磁 矩的基本单位。美国，康普顿提出电子也具有 自旋相应的磁矩。
1928：英国，狄拉克用相对论量子力学完美地解 释了电子的内禀自旋和磁矩，并与德国物理学家 海森伯一起证明了静电起源的交换力的存在，奠 定了现代磁学的基础。
1936 ： 苏 联 ， 郎 道 完 成 了 巨 著 “ 理 论 物 理 学 教 程”，其中包含全面而精彩地论述现代电磁学和 铁磁学的篇章。
您对磁究竟了解多少？？？
静磁学现象？ 磁性来源？ 磁性材料？非磁性材料？ 磁的分类？ 磁的应用？
磁=>>吸铁石 ？!
生活中的常识问题-1
磁性是物质一种 比较少见的只在少数 地方得到应用的现象 呢？还是一种存在非 常普遍应用非常广泛 的现象呢？
所有物质都有磁性吗？
铁-吸铁石，哪个有磁性？ 水 铜 铝
自旋磁矩
B
eh
2m
si (si 1) 2B
si (si 1)
si ,自旋角动量量子数
原子总磁矩
原子的总磁矩应是按照原子结构 和量子力学规律将原子中各个电子 的轨道磁矩和自旋磁矩相加起来的 合磁矩. 注:原子核自旋磁矩仅是电子磁矩 的1/1836.5, 忽略不计.
电子的填充方式对磁矩的影响：
当原子中某一电子层完全被电子填满时，该电子层 的电子云在空间的分布呈球形对称，这时其电子循 轨磁矩和自旋磁矩都互相抵消，即该层电子磁矩对 原子磁矩没有贡献。因此惰性元素没有固有磁矩。
因此，大多数元素的原子都存在固有磁矩。这些原 子也成为磁性原子。
为什么通常情况下无磁性表现？
大多数元素的原子存在原子的固有磁距. 物体的磁性,取决于原子磁矩的取向.在无外
磁场作用时,各原子磁矩的取向是紊乱的,物 质不呈现宏观性;而当其受外磁场作用时,则 Leabharlann Baidu子呈取向性分布,物质呈现宏观的磁性.
总之：
物质内部原子、分子中的每个电子参与 两种运动，一是轨道运动，即电子绕原子 核的旋转运动，其运动会形成一个电流， 进而会产生一个磁矩，称为轨道磁矩；二 是电子的自旋运动，相应地也会产生一个 磁矩，称为自旋磁矩。一个分子中所有电 子的各种磁矩之总和构成这个分子的固有 磁矩Pm，称为分子磁矩，这个分子固有磁 矩可以看成是由一个等效的圆形分子电流i 产生的。
一类是分子中各电子的磁矩不完全抵消而整个分子 具有一定的固有磁矩， 一类是分子中各电子的磁矩，完全相互抵消而整个 分子不具有固有磁矩
磁性材料的分类
根据材质
合金磁体 橡胶磁体 氧化物磁体
根据磁化后介质内部的磁场与附加磁场和外磁 场的关系,可分为五种：
1、抗磁质：附加磁化强度与外磁场相反。