铁磁、反铁磁、顺磁、抗磁
顺磁质,抗磁质和铁磁质的特点
顺磁质,抗磁质和铁磁质的特点
1. 顺磁质啊，那可神奇了！就像一个热情的小伙伴，很容易被外界影响呢！比如说磁铁靠近顺磁质，它立马就会被吸引过去，积极得很呢！你说这是不是很有趣呀？
2. 抗磁质呀，简直就是个倔强的家伙！不管外界怎么诱惑，它就是不为所动！就好比在热闹的集市中，它就像那个安静站着的人，不随波逐流，多有个性啊，你能想象不？
3. 嘿，铁磁质可不得了！它就像是个超级明星，魅力无敌！像那些强力的磁铁，不就是铁磁质做的嘛，那吸附能力超强的，能轻松吸住各种东西，厉害吧！
4. 顺磁质的特点之一就是容易被磁化，哇塞，这就像是一张白纸，很容易染上颜色一样！生活中是不是也有很多这样易受影响的东西呀？
5. 抗磁质在面对磁场时总是那么“淡定”，这不就像一个历经世事的老人，宠辱不惊嘛！想想看，这是多么独特的存在呀！
6. 铁磁质一旦被磁化，那可不容易消失磁化状态，这就如同我们对一件特别喜欢的事情的执着，很难放下呀！这是不是很神奇呢？
在我看来，顺磁质、抗磁质和铁磁质都各具特点，真是奇妙的物质世界呀！。
磁性物理铁磁与顺磁
磁性物理铁磁与顺磁磁性是物质的一种基本性质，是物质固有的特性之一。
在物质中，存在着许多具有磁性的元素和化合物。
根据磁性的不同表现，可以将物质分为铁磁性、顺磁性、抗磁性和铁磁性等几种类型。
其中，铁磁性和顺磁性是最常见和重要的两种磁性现象。
本文将重点介绍铁磁性和顺磁性的基本概念、特点和应用。
铁磁性是指物质在外加磁场作用下，会产生明显的磁化现象。
铁磁性物质的代表是铁、镍、钴等金属，以及铁氧体等化合物。
铁磁性物质在外加磁场下，会形成磁畴结构，即微观上呈现出一定方向的磁矩排列。
在无外磁场作用时，铁磁性物质中的磁矩方向是无规则的，总磁矩为零；而在外磁场作用下，磁矩会沿着外磁场方向排列，使整个物质呈现出磁化特性。
铁磁性物质在去除外磁场后，仍能保留一定的磁化强度，这种现象称为剩磁。
铁磁性物质的磁化强度随外磁场的增大而增大，但在一定磁场强度下会达到饱和状态，无法再增加磁化强度。
顺磁性是指物质在外加磁场下，磁化方向与外磁场方向一致，但磁化强度较弱，且不会保留剩磁。
顺磁性物质的代表是氧气、铜等。
顺磁性物质中的原子或离子本身并不具有磁矩，但在外磁场作用下，会产生磁矩并沿外磁场方向排列，使整个物质呈现出磁化特性。
顺磁性物质的磁化强度随外磁场的增大而增大，但不会出现饱和现象，且去除外磁场后磁化强度立即消失。
铁磁性和顺磁性在物质的磁性表现上有着明显的区别。
铁磁性物质在外磁场下会形成磁畴结构，具有剩磁和矫顽力等特点，适用于制造永磁体、电磁铁等设备；而顺磁性物质在外磁场下磁化强度较弱，不具有剩磁和矫顽力，适用于磁共振成像、磁性材料的研究等领域。
除了铁磁性和顺磁性外，还有抗磁性和铁磁性等其他磁性现象。
抗磁性是指物质在外磁场下磁化方向与外磁场方向相反，磁化强度较弱，且不具有剩磁和矫顽力；铁磁性是指物质在外磁场下磁化方向与外磁场方向相反，磁化强度较强，但不具有剩磁和矫顽力。
这些不同类型的磁性现象在物质的磁性研究和应用中发挥着重要作用。
磁性物理铁磁与顺磁
磁性物理铁磁与顺磁在物理学的领域中，磁性是描述材料在外部磁场中表现出的特性的重要方面。
根据材料的不同性质，磁性可分为几类，其中铁磁性和顺磁性是最为常见的两种类型。
本文将深入探讨这两种磁性材料的基本特征、相互关系及其应用，以期帮助读者系统了解磁性物理的奥秘。
磁性概述磁性是指一些物质能够在外部磁场的影响下，产生磁场并对外部磁场做出响应的现象。
我们常见的几种磁性包括常见的铁磁、亚铁磁、顺磁以及反磁等。
不同类型的物质具有不同的磁性能和适用环境，在科学研究、电子设备及日常生活中都扮演着重要角色。
磁性分类铁磁性：在外部电场下，分子或原子内部的自旋会趋向于沿同一方向排列，形成较强的永久性磁场。
顺磁性：在外部电场的影响下，分子的自旋会稍微发生方向排列，但不保持这种状态，一旦外部电场撤去，它们就会随机分布，没有永久性的磁性。
铁磁材料的特性铁磁材料是指能自发产生强烈的永久性磁性的材料。
这类材料通常具有以下几个特征：自发磁化：铁磁材料可以在没有外部磁场时，产生自发的宏观磁化现象。
这一特性源于材料内部原子自旋的顺序排列。
居里温度：每种铁磁材料都有一个特定的温度，称为居里温度。
当温度超过该值时，材料会失去其铁磁特性，变为顺磁态。
高矫顽力：铁磁材料具有极高的矫顽力，这使得它们在外部因素作用下能够保持其被赋予的方向和强度。
铁氧体与电镀铁钢铁、铝镍钴合金等都是典型的铁磁材料。
这些材料广泛应用于电机、变压器以及各种储存设备当中。
特别是在信号传输和数据保存等领域，有着不可替代的重要地位。
顺磁材料的特性顺磁材料则是另一类表现出独特性质的材料。
顺磁现象是较弱且暂时性的，其主要特点如下：低程度的有序排列：在存在外部静态电场时，顺磁材料中的原子或离子的自旋若干数量会围绕着外部静态电场晃动，并且这将产生微小而短暂的总和效应。
无自发磁化：一旦撤去外力影响，顺磁材料将失去其原有排列，自然恢复到随机状态，不再表现出任何宏观可观测的样式。
依赖性交互：顺磁性的材质行为与温度密切相关。
磁学学习题集
1. 顺磁性、抗磁性、铁磁性、反磁性的物理特征及代表性材料一、两种，它们的磁化率的温度关系。
金属导电电子的顺磁性（泡利顺磁性）磁化率FB E n 232μχ=的推导、各种抗磁性的来源。
顺磁性：一种弱磁性，呈现正的磁化率，数量级为10-5-10-2，磁性离子之间不存在明显的相互作用。
代表材料：FeCl2,CoCl2。
磁化率与温度的关系：居里定律和居里-外斯定律。
抗磁性：一种弱磁性，呈现负的磁化率，数量级为10-5，磁性离子之间不存在明显的相互作用，主要分为正常抗磁性和反常抗磁性（Bi ）。
代表材料：Ag,Ag,Cu 。
磁化率与温度的关系：正常抗磁性磁化率基本不随温度和磁场变化；反常抗磁性与温度和磁场有明显的依赖关系，在极低温下出现德哈斯-范阿尔芬效应。
正常抗磁性：电磁感应；反常抗磁性：导电电子受周期性晶格场的作用而引起的。
铁磁性：一种强磁性，在居里温度以下，存在自发磁化现象和分畴现象，近邻磁矩排列平行。
代表材料：Fe ，Co ，Ni,Fe3O4,Fe2O3。
磁化率与温度的关系：在居里温度以上，满足居里-外斯定律。
反铁磁性：一种强磁性，在居里温度以下，存在自发磁化现象和分畴现象，近邻磁矩排列反平行。
代表材料：MnO ，FeO 。
磁化率与温度的关系：在居里温度以上，满足居里-外斯定律。
金属导电电子的顺磁性推导：《铁磁学上》P57 2. 孤立原子的磁矩的组成。
用洪德法则分析单个离子（d 电子和f 电子）的磁矩。
原子组成晶体时轨道角动量冻结现象的理解、轨道角动量冻结的本质及其对磁矩的影响。
组成：轨道磁矩与自旋磁矩的耦合。
上P24分析例子：上P25。
轨道冻结：上P73。
3. 铁磁性的基本特征。
从唯象理论和交换作用理论的角度理解铁磁性物质的自发磁化和居里温度（包括反铁磁和亚铁磁情况）。
居里—外斯定律的推导、分子场的本质。
自旋波的理解与低温下铁磁体的磁化强度与温度的关系。
铁磁性基本特征：一种强磁性，在居里温度以下，存在自发磁化现象和分畴现象，近邻磁矩排列平行。
第十二讲抗磁性与顺磁性
H
它的大小反映了物质磁化的难易程度，也是对物质 磁性分类的中主国矿要业大依学 材据料科。
学与工程学院
磁体的分类
抗磁体 磁化率为甚小的负常数，约为10-6数量级
弱 磁
顺磁体
过渡族金属 磁化率为正常数，约为10-3 ~10-6数量级
体
贵金属，稀土金属，碱金属
反铁磁体 磁化率为甚小的正常数，当T 高于某个温度时，
泡利有成就的研究还涉及以下几个方面：相对论量子电动力 学、基本粒子的自族与统计分布律的关系、气体和金属的顺 磁性（导致了金属中的电子量子论）、把单粒子的波动理论 推广到多粒子、介子的解释及核力等等。在理论物理学的每 个领域里，泡利几乎都做出过重要贡献。
中国矿业大学 材料科 学与工程学院
朗道（1908～1968）
合金由不同元素和形式组成时对磁性会有很大的 影响，形成固溶体合金时磁化率因原子之间结合 的改变而有较明显的变化通常，由弱磁化率的两 种金属组成固溶体时，其磁化率和成分按接近于 直线的平滑曲线变化，如Al-Cu合金的α固溶体等。 由抗磁金属为溶剂、强顺磁金属(或铁磁金属)为溶 质形成固溶体时，情况则比较复杂。当固溶体合 金有序化时，由于溶剂、溶质原子呈现有规则的 交替排列，使原子之间结合力随之改变，因而导 致合金磁化率发生明显变化。
苏联著名的物理学家。最著名的贡献有 “朗道十诫”：量子力学中的密度矩阵和 统计物理学 (1927)；自由电子抗磁性的理 论(1930)；二级相变的研究(1936～1937)； 铁磁性的磁畴理论和反铁磁性的理论解释 (1935)；超导体的混合态理论(1934)；原 子核的几率理论(1937)；氦Ⅱ超流性的量 子理论(1940～1941)；基本粒子的电荷约 束理论(1954)；费米液体的量子理论 (1956)；弱相互作用的CP不变性(1957)。 因凝聚态特别是液氦的先驱性理论，被授 予1962年诺贝尔物理学奖。
磁介质-物质的磁性
在真空中，cm
=
0，M
=0，r=1，因此
B 0 H
37
比较：
电介质P 与磁介质M 的定义 E和D的高斯定理, B和H 的安培环路定理 各向同性的线性介质中：
真空中：
D = E, B= H
D = 0 E, B= 0 H
求出磁场分布.
24
[例]无限长均匀介质圆柱磁化强度为M，被其表面 的通电螺线管磁化，螺线管单位长度的匝数为n，其中 通以强度为If 的传导电流，求其内的磁感应强度（P239）
[解]传导电流If 在轴上任一点P的磁感应强度
B0 (P) 0nI f
25
内部的磁化电流密度Jm=▽×M = 0，而表面磁化 电流密度——沿介质圆柱表面纵向单位长度的磁化电 流为im =M ，这电流分布就好像另一个密绕的“螺线 管”.
H dl L
If
L内
是稳恒情况下，磁场安培环路定理的两种表示形式，它
们的微分形式分别是
B 0(J f Jm)
H J f
在有介质存在的情况下，磁场的“高斯定理”仍然是
SB dS 0
30
在均匀磁化的无限大磁介质中挖去一半径为r高度 为h的圆柱形空穴，其轴平行于磁化强度矢量M，试证 明： 1）对细长空穴(h>>r)，空穴中点的H与磁介质中的H相 等； 2）对于扁平空穴(h<<r)，空穴中点的B与磁介质中的B 相等。
磁畴体积大约10 –3 mm3 ，每个磁畴原子数约1012 至1015个.
在常温下，无外磁场作用时，磁畴热振动的无 序性, 使铁磁质没有表现出宏观磁性.
12
铁磁 反铁磁 亚铁磁的异同
铁磁、反铁磁和亚铁磁的异同铁磁、反铁磁和亚铁磁是几种常见的磁性物质类型，它们在磁矩的排列方式、磁性行为等方面存在着一些相似和不同之处。
本文将从磁矩排列、磁性行为和应用领域等方面详细介绍这三种磁性物质的异同。
一、磁矩排列铁磁、反铁磁和亚铁磁在磁矩排列方面存在明显差异。
1. 铁磁铁磁物质的磁矩在外磁场作用下，趋向于与外磁场方向相同或者相反。
磁矩的方向有序排列，使得整个物质呈现出较强的磁性。
常见的铁磁物质有铁、钴、镍等。
2. 反铁磁反铁磁物质的磁矩在外磁场作用下，趋向于与外磁场方向垂直。
磁矩之间存在着反平行排列的规律，使得整个物质在无外磁场时呈现出弱磁性。
随着外磁场的增强，反铁磁物质的磁性会逐渐减弱。
反铁磁性是由于内部层的自旋配对所引起的，层间的自旋配对是反平行排列的。
铁磁物质的晶体结构对层间自旋配对的形成起着重要的作用。
常见的反铁磁物质有氧化亚铁（FeO）等。
3. 亚铁磁亚铁磁物质处于铁磁和反铁磁之间的一类磁性物质。
它的磁矩即有一定的有序性，又存在一定的无序性。
在外磁场下，亚铁磁物质的磁性程度介于铁磁和反铁磁之间，磁矩的排列并不像铁磁物质那样有序，也不像反铁磁物质那样完全反平行排列。
常见的亚铁磁物质有氧化铁（Fe3O4）等。
二、磁性行为铁磁、反铁磁和亚铁磁在磁性行为方面也存在差异。
铁磁物质的磁性行为主要表现为顺磁性和铁磁性。
顺磁性是指在外磁场作用下，磁矩与外磁场方向一致，而且强度与磁场强度成正比。
铁磁性是指在外磁场作用下，磁矩不仅与外磁场方向一致，并且强度比顺磁性更强。
铁磁物质在自发磁化时，能产生较强的磁感应强度。
这种磁性行为类似于磁针指向北极。
2. 反铁磁反铁磁物质的磁性行为主要是反铁磁性。
反铁磁性是指在无外磁场时，磁矩之间存在反平行排列，而且没有自发磁化。
在外磁场作用下，反铁磁物质的磁化程度会随着磁场强度的增加而减小。
3. 亚铁磁亚铁磁物质的磁性行为介于铁磁和反铁磁之间。
亚铁磁物质在外磁场作用下会发生自发磁化，但磁化程度不及铁磁物质那么强。
磁现象原理
磁现象原理磁现象是指物质在外加磁场作用下所表现出的磁性现象。
磁现象是由于物质内部的微观结构和电荷运动所致，它是物质本身的一种性质。
磁现象的产生和变化是由磁场对物质内部微观结构和电荷运动的影响所决定的。
磁现象包括磁化、磁导率、磁滞回线、铁磁、顺磁、抗磁等现象。
磁现象的产生与磁化过程有关。
磁化是指物质在外加磁场作用下产生磁性的过程。
当物质处于外加磁场中时，物质内部的微观磁偶极子会受到磁场的作用而产生磁矩，使得物质整体上表现出磁性。
磁化过程是一个磁矩定向的过程，当外加磁场去除后，物质仍然保留一定的磁性，这种现象称为剩余磁化。
磁导率是描述物质对磁场的响应能力的物理量。
它是指单位体积内的物质在单位磁场强度下所产生的磁化强度。
磁导率是描述物质磁性强弱的重要参数，不同物质的磁导率大小不同，反映了物质对磁场的敏感程度。
磁滞回线是指在磁化过程中，物质磁化强度随着外加磁场的变化而发生的滞后现象。
在外加磁场变化时，物质的磁化强度并不立即跟随磁场的变化而变化，而是有一个滞后的过程，这种现象称为磁滞。
铁磁、顺磁、抗磁是物质在外加磁场下的不同磁性表现。
铁磁物质在外加磁场下会表现出明显的磁性，且在去除磁场后仍然保留一定的磁性；顺磁物质在外加磁场下会被磁化，但去除磁场后不会保留磁性；抗磁物质在外加磁场下会产生反磁化效应，使得物质整体上呈现抗磁性。
总的来说，磁现象原理是研究物质在外加磁场下所表现出的磁性现象和规律。
通过对磁现象的研究，可以深入了解物质内部微观结构和电荷运动对磁性的影响，为磁性材料的应用提供理论基础和技术支持。
同时，磁现象的研究也对于发展磁性材料、磁存储技术、磁传感器等领域具有重要的科学意义和应用前景。
在工程技术领域，磁现象原理的研究应用非常广泛。
比如在磁存储技术中，磁现象原理的研究可以帮助我们设计更加稳定和高密度的磁存储介质，提高数据的存储密度和读写速度；在磁传感器领域，磁现象原理的研究可以帮助我们设计更加灵敏和精确的磁传感器，用于测量磁场强度、方向等参数。
磁性材料的自旋构型分析
磁性材料的自旋构型分析随着科技的不断发展，磁性材料已经成为现代生活中不可或缺的一部分。
无论是在电子设备中的磁存储器，还是医学领域中的磁共振成像，磁性材料都发挥着重要的作用。
而磁性材料的性能很大程度上取决于其中的自旋构型。
自旋构型是指磁性材料中原子或离子的自旋排列方式。
在原子晶格中的自旋由于受到周围磁场的作用，会出现磁矩。
根据不同的磁矩方向，可以将自旋构型分为顺磁构型、铁磁构型、抗磁构型、反铁磁构型等不同类型。
顺磁构型是指自旋矩形向外，在外界磁场的作用下显示出与磁场方向相同的磁矩特性。
这种结构常见于一些具有未成对电子的材料中，如铜、银等。
由于未成对电子的自旋方向在外界磁场的作用下会发生变化，导致磁矩朝向磁场方向排列，形成顺磁构型。
铁磁构型是指自旋矩形在外界磁场的作用下呈现出与磁场方向相反的磁矩特性。
这种结构常见于一些具有磁性原子或离子的材料中，如铁、钴、镍等。
在外界磁场的作用下，磁性原子或离子的自旋矩形会发生变化，最终形成铁磁构型。
抗磁构型是指自旋矩在外界磁场的作用下呈现出与磁场方向垂直的磁矩特性。
这种结构常见于一些没有磁性的材料中，如铂、铜、铝等。
当外界磁场加强时，磁矩与磁场的角度也会逐渐减小，形成抗磁构型。
反铁磁构型是指自旋矩形在外界磁场的作用下呈现出与磁场方向相反的磁矩特性。
这种结构常见于一些具有相互作用的磁性原子或离子的材料中，如铁氧体等。
在外界磁场的作用下，磁性原子或离子会形成相互反向的磁矩，最终形成反铁磁构型。
通过对磁性材料中的自旋构型进行分析，我们可以更好地理解其磁性质和行为。
不同的自旋构型对应着不同的磁性特性，这对磁性材料的应用起着关键的作用。
以铁磁材料为例，它在外界磁场的作用下会形成磁畴结构。
当外界磁场消失时，磁畴会重新排列，形成无序的状态。
而当外界磁场再次作用时，磁畴会重新排列成有序的状态。
这种有序和无序的转变使得铁磁材料具有磁记忆的功能，广泛应用于磁存储器、电动机等领域。
此外，磁性材料的自旋构型还与其磁化强度、磁滞回线等参数密切相关。
有关磁的概念
有关磁的概念磁，是指具有磁性的物质或物体所表现出的特性和现象。
磁性是物质的一种固有属性，它是由于物质内部存在磁性微区域（即磁畴）并且这些磁畴的磁矩方向具有相对的规则排列而产生的。
磁性主要分为铁磁、顺磁和抗磁三类。
首先，我们来介绍一下铁磁物质。
铁磁物质是指具有自发磁化并能持续保持较强磁性的物质。
常见的铁磁物质有铁、镍、钴等。
这些物质在外磁场作用下会自发形成磁畴，并且这些磁畴的磁矩方向在整个物体中具有相对一致的排列。
当外磁场消失时，这些磁畴并不会立即消失，而是会保持一部分磁性，形成物体的剩磁。
铁磁物质具有较强的磁性，可以被用于制造磁体、电机、传感器等。
顺磁物质是指在外磁场作用下形成磁畴，但是磁畴的磁矩方向是相互随机的，没有整体的排列现象。
顺磁物质受热时，由于热运动引起的磁畴翻转和短路，导致磁畴的平均磁矩为零，因此顺磁物质在无外磁场时没有自发磁化，只有在外磁场作用下才会出现尾磁。
常见的顺磁物质有铁矿石、铁氧体等。
顺磁物质的磁性较弱，常用于制造磁制冷、磁存储器等。
抗磁物质是指在外磁场作用下，形成磁畴并且这些磁畴的磁矩方向与外磁场相反，导致整个物体的总磁矩减弱，甚至消失。
常见的抗磁物质有铬、铜等。
抗磁物质的磁性非常弱，只有极强磁场作用下才能显现出微弱的磁性。
磁性是由物质内部的电子自旋和轨道运动产生的。
在原子或离子中，电子具有自旋磁矩和轨道磁矩。
自旋磁矩和轨道磁矩由于量子力学的叠加作用而形成原子磁矩，而原子磁矩又进一步叠加形成物质磁矩。
当物质内部的磁矩排列有序时，就会出现宏观的磁性。
物质的磁性还与温度有关。
一般情况下，高温下磁性较弱，低温下磁性较强。
由于高温下，热运动较为剧烈，会导致磁畴的不规则翻转和短路，从而减弱物质的整体磁性。
低温下，热运动减弱，磁畴的排列更加有序，进一步增强了物质的磁性。
磁性不仅存在于物质中，还可以通过电流产生磁场。
根据奥斯特定律，当电流通过导线时，会形成一个磁场。
这个现象被称为电磁感应。
铁磁、反铁磁、顺磁、抗磁
铁磁性铁磁性Ferromagnetism过渡族金属（如铁）及它们的合金和化合物所具有的磁性叫做铁磁性，这个名称的由来是因为铁是具有铁磁性物质中最常见也是最典型的。
钐(Samarium)，钕(neod ymium)与钴的合金常被用来制造强磁铁。
铁磁理论的奠基者，法国物理学家P.-E.外斯于1907年提出了铁磁现象的唯象理论。
他假定铁磁体内部存在强大的“分子场”，即使无外磁场，也能使内部自发地磁化；自发磁化的小区域称为磁畴，每个磁畴的磁化均达到磁饱和。
实验表明，磁畴磁矩起因于电子的自旋磁矩。
1928年W.K.海森伯首先用量子力学方法计算了铁磁体的自发磁化强度，给予外斯的“分子场”以量子力学解释。
1930年F.布洛赫提出了自旋波理论。
海森伯和布洛赫的铁磁理论认为铁磁性来源于不配对的电子自旋的直接交换作用。
铁磁性材料存在长程序，即磁畴内每个原子的未配对电子自旋倾向于平行排列。
因此，在磁畴内磁性是非常强的，但材料整体可能并不体现出强磁性，因为不同磁畴的磁性取向可能是随机排列的。
如果我们外加一个微小磁场，比如螺线管的磁场会使本来随机排列的磁畴取向一致，这时我们说材料被磁化[1]。
材料被磁化后，将得到很强的磁场，这就是电磁铁的物理原理。
当外加磁场去掉后，材料仍会剩余一些磁场，或者说材料"记忆"了它们被磁化的历史。
这种现象叫作剩磁，所谓永磁体就是被磁化后，剩磁很大。
当温度很高时，由于无规则热运动的增强，磁性会消失，这个临界温度叫居里温度(Curie temperature)。
如果我们考察铁磁材料在外加磁场下的机械响应，会发现在外加磁场方向，材料的长度会发生微小的改变，这种性质叫作磁致伸缩(magnetostriction)。
产生铁磁性条件：铁磁质的自发磁化：铁磁现象虽然发现很早，然而这些现象的本质原因和规律，还是在本世纪初才开始认识的。
1907年法国科学家外斯系统地提出了铁磁性假说，其主要内容有：铁磁物质内部存在很强的“分子场”，在“分子场”的作用下，原子磁矩趋于同向平行排列，即自发磁化至饱和，称为自发磁化；铁磁体自发磁化分成若干个小区域(这种自发磁化至饱和的小区域称为磁畴)，由于各个区域(磁畴)的磁化方向各不相同，其磁性彼此相互抵消，所以大块铁磁体对外不显示磁性。
抗性、顺磁性和铁磁性
磁化规律： M H
（1）电子轨道在磁场中旋进产生的宏观磁性
M dPl Pl sin d Pl sin L dt dt
M l B sin
L
l
Pl
B
B
d dPl Pl
B
µ l
Pl dPl
3
旋进角动量与外磁场同方 向，与旋进角动量相应的 轨道磁矩（感应磁矩）与 外磁场方向相反。 感应磁矩是抗磁性的来源。
单位体积的原子数
M N
o Ze N
2
6m
H r2
o Ze2 N 2 M r H 6m
4
电子轨道在磁场中旋进产生的宏观磁性具有抗磁性
（2）具有磁矩的原子在磁场中各种取向的平均效果 产生宏观磁性
具有磁矩的原子在磁场中的附加能量：
=－ J B cos
J 和外磁场夹角< 90o的原子的能级 低于 J 和外磁场夹角> 90o的原子的能级
µБайду номын сангаасl
L
l
Pl
B
1 l e B 0 H 电子轨道旋进频率： L 2 Pl 4 m
o Ze H 一个原子中的Z个电子形成的环流： i Ze L 4 m
2
o Ze2 H r2 一个原子中的Z个电子轨道旋进引起的磁矩为： 6m
磁化强度（单位体积中的磁矩)：
J
e Mg B / KT
可算出平均磁矩为
J ( J 1) g 2 B 2 B 3kT
o J ( J 1) g 2 B 2 磁化率： H 3KT
o J 2
3KT
（一个原子磁化率）
磁介质概念、
磁介质磁介质magnetic medium由于磁场和事物之间的相互作用，使实物物质处于一种特殊状态，从而改变原来磁场的分布。
这种在磁场作用下，其内部状态发生变化，并反过来影响磁场分布的物质，称为磁介质。
磁介质在磁场作用下内部状态的变化叫做磁化。
在磁场作用下表现出磁性的物质。
物质在外磁场作用下表现出磁性的现象称为磁化。
所有物质都能磁化，故都是磁介质。
按磁化机构的不同，磁介质可分为抗磁体、顺磁体、铁磁体、反铁磁体和亚铁磁体五大类。
在无外磁场时抗磁体分子的固有磁矩为零，外加磁场后，由于电磁感应每个分子感应出与外磁场方向相反的磁矩，所产生的附加磁场在介质内部与外磁场方向相反，此性质称为抗磁性。
顺磁体分子的固有磁矩不为零，在无外磁场时，由于热运动而使分子磁矩的取向作无规分布，宏观上不显示磁性。
在外磁场作用下，分子磁矩趋向于与外磁场方向一致的排列，所产生的附加磁场在介质内部与外磁场方向一致，此性质称为顺磁性。
介质磁化后的特点是在宏观体积中总磁矩不为零，单位体积中的总磁矩称为磁化强度。
实验表明，磁化强度与磁场强度成正比，比例系数χm称为磁化率。
抗磁体和顺磁体的磁性都很弱，即cm很小，属弱磁性物质。
抗磁体的cm为负值，与磁场强度无关，也不依赖于温度。
顺磁体的cm为正值，也与磁场强度无关，但与温度成反比，即cm =C/T，C称为居里常数，T为热力学温度，此关系称为居里定律。
铁磁体在低于一定温度Tc时，内部存在许多自发磁化的小区域，称为磁畴，磁畴具有磁有序结构，同一磁畴内分子磁矩同向。
无外磁场时不同磁畴的取向作无规分布，宏观上不显示磁性；在外磁场作用下磁畴转向，宏观体积内的总磁矩不为零，内部可产生与外磁场方向一致的、比外磁场要强得多的附加磁场。
外磁场撤去后仍保留部分磁化强度。
铁磁体还具有磁滞现象（见铁磁性）。
铁磁体属强磁物质，是应用最广的磁介质。
反铁磁体内由于原子之间的相互作用使之与铁磁体一样具有磁有序结构，相邻自旋磁矩作反平行排列，大小恰好相抵消，因而不具有固有的自发磁化磁矩，此种性质称为反铁磁性。
5 材料的磁学性能
外磁场。
顺磁体的原子或离子是有磁矩的(称为原子固有磁矩，它是电子 的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和)，其源于原子内未填满的电子 壳层(如过渡元素的d层，稀土金属的f层)，或源于具有奇数个电
子的原子。但无外磁场时，由于热振动的影响，其原子磁矩的取 向是无序的，故总磁矩为零。
当有外磁场作用，则原子磁矩便排向外磁场的方向，总磁矩便大
材料名称 氧化铝 铜 金 水银 硅 银
当有介质时，介质被磁化后，其产生的磁场强度M和源
磁场强度H对运动电荷共同产生作用，此时磁感应强度
和Ｂ磁场强度H有何关系？
B 0 ( H M )
令 则
0 (1 ) H 0 (1 ) B H
式中的μ为介质的磁导率，单位为H/m，是磁性材料 最重要的物理量之一，其也反映了介质磁化的能力。
亚铁磁性物质由磁矩大小不同的两种离子(或原子)组成，
矩，这就是亚铁磁性（ferrimagnetism）。
尼尔点是反铁磁性转变为顺磁性的温度(有时也称为反铁磁 物质的居里点Tc) 。
尼尔点
图5-14 三种磁化状态示意图
5.3.3 磁畴 铁磁性（ferromagnetism）材料所以能使磁化 强度显著增大（即使在很弱的外磁场作用下， 也能显示出强弱性），这是由于物质内部存在 着自发磁化的小区域——磁畴（magnetic domain）的缘故。
外磁场除去后仍保持相当大的永久磁性， 这种磁性称为铁磁性。
过渡金属铁、钴、镍和某些稀土金属如钆、 钇、钐、铕等都具有铁磁性。 此材料的磁化率可高达103，M>>H
5.2 抗磁性与顺磁性
任何物质都是由原子组成的，而原子又是由带正
电荷的原子核(简称核子)和带负电荷的电子所构
材料磁性与磁场强度
材料磁性与磁场强度磁性是我们常见的物理现象之一，指的是物体在外加磁场作用下产生的吸引或排斥行为。
我们生活中使用的许多物品，如磁铁、扬声器、电动机等，都依靠磁性来实现其功能。
磁性的产生与磁场强度有着密切的关系，在本文中，我们将探讨材料磁性与磁场强度之间的相关性，并进一步了解磁性的原理。
首先，让我们来了解一下材料的磁性。
材料的磁性分为铁磁、抗磁和顺磁三种类型。
铁磁材料如铁、镍、钴等，在外加磁场下会被吸引并保持一定的磁性。
抗磁材料如铜、银等，在外加磁场下表现为弱弱的反磁性，即被磁场所排斥。
而顺磁材料如铝、锰等，在外加磁场下会被吸引，但只有在磁场作用时才表现出磁性。
这些不同类型的磁性材料在磁场强度的作用下表现出不同的特性。
然而，磁性材料与磁场强度之间的关系并不是简单的线性联系。
材料的磁化程度与磁场强度的关系遵循着一条曲线，即磁滞曲线。
磁滞曲线描述了材料在磁场中磁化和去磁化的过程。
当磁场强度逐渐增大时，材料的磁化程度也会逐渐增加，但当达到一定程度后，材料的磁化程度趋于饱和，即无论磁场强度如何增大，材料的磁化程度不再增加。
这是由于磁性材料中的磁畴结构的限制所导致的。
在磁场强度减小时，材料的磁化程度也会逐渐减小。
当磁场强度为零时，材料的磁化程度也会趋于零，即回到了初始状态。
这个过程被称为去磁化过程。
随着磁场强度的增幅不断扩大，磁滞曲线呈现出一个闭合的环形，这就是铁磁材料的磁滞环。
而抗磁材料和顺磁材料由于其特性的原因，磁滞曲线通常不呈现出闭合的环形。
同时，磁场强度对材料磁性的影响还与材料的组织结构有关。
例如，铁磁材料中的铁磁晶粒越小，其饱和磁化强度就越低。
这是因为小尺寸的铁磁晶粒更容易受到外界磁场的限制，从而减小了磁化程度。
此外，材料中的杂质、缺陷等因素也会对磁性产生影响。
例如，在铁磁材料中掺入适量的非磁性元素可以降低磁化强度。
磁性与磁场强度之间的关系不仅在科学研究领域中具有重要意义，也在工业生产中起到关键作用。
铁磁、反铁磁、顺磁、抗磁
铁磁性铁磁性Ferromagnetism过渡族金属（如铁）及它们的合金和化合物所具有的磁性叫做铁磁性，这个名称的由来是因为铁是具有铁磁性物质中最常见也是最典型的。
钐(Samarium)，钕(neod ymium)与钴的合金常被用来制造强磁铁。
铁磁理论的奠基者，法国物理学家P.-E.外斯于1907年提出了铁磁现象的唯象理论。
他假定铁磁体内部存在强大的“分子场”，即使无外磁场，也能使内部自发地磁化；自发磁化的小区域称为磁畴，每个磁畴的磁化均达到磁饱和。
实验表明，磁畴磁矩起因于电子的自旋磁矩。
1928年W.K.海森伯首先用量子力学方法计算了铁磁体的自发磁化强度，给予外斯的“分子场”以量子力学解释。
1930年F.布洛赫提出了自旋波理论。
海森伯和布洛赫的铁磁理论认为铁磁性来源于不配对的电子自旋的直接交换作用。
铁磁性材料存在长程序，即磁畴内每个原子的未配对电子自旋倾向于平行排列。
因此，在磁畴内磁性是非常强的，但材料整体可能并不体现出强磁性，因为不同磁畴的磁性取向可能是随机排列的。
如果我们外加一个微小磁场，比如螺线管的磁场会使本来随机排列的磁畴取向一致，这时我们说材料被磁化[1]。
材料被磁化后，将得到很强的磁场，这就是电磁铁的物理原理。
当外加磁场去掉后，材料仍会剩余一些磁场，或者说材料"记忆"了它们被磁化的历史。
这种现象叫作剩磁，所谓永磁体就是被磁化后，剩磁很大。
当温度很高时，由于无规则热运动的增强，磁性会消失，这个临界温度叫居里温度(Curie temperature)。
如果我们考察铁磁材料在外加磁场下的机械响应，会发现在外加磁场方向，材料的长度会发生微小的改变，这种性质叫作磁致伸缩(magnetostriction)。
产生铁磁性条件：铁磁质的自发磁化：铁磁现象虽然发现很早，然而这些现象的本质原因和规律，还是在本世纪初才开始认识的。
1907年法国科学家外斯系统地提出了铁磁性假说，其主要内容有：铁磁物质内部存在很强的“分子场”，在“分子场”的作用下，原子磁矩趋于同向平行排列，即自发磁化至饱和，称为自发磁化；铁磁体自发磁化分成若干个小区域(这种自发磁化至饱和的小区域称为磁畴)，由于各个区域(磁畴)的磁化方向各不相同，其磁性彼此相互抵消，所以大块铁磁体对外不显示磁性。
铁磁性,顺磁性,
物质磁性的分类1、抗磁性当磁化强度M为负时,固体表现为抗磁性.Bi、Cu、Ag、Au等金属具有这种性质.在外磁场中,这类磁化了的介质内部的磁感应强度小于真空中的磁感应强度M.抗磁性物质的原子（离子）的磁矩应为零,即不存在永久磁矩.当抗磁性物质放入外磁场中,外磁场使电子轨道改变,感生一个与外磁场方向相反的磁矩,表现为抗磁性.所以抗磁性来源于原子中电子轨道状态的变化.抗磁性物质的抗磁性一般很微弱,磁化率H 一般约为-10-5,为负值.2、顺磁性顺磁性物质的主要特征是,不论外加磁场是否存在,原子内部存在永久磁矩.但在无外加磁场时,由于顺磁物质的原子做无规则的热振动,宏观看来,没有磁性；在外加磁场作用下,每个原子磁矩比较规则地取向,物质显示极弱的磁性.磁化强度与外磁场方向一致,为正,而且严格地与外磁场H成正比.顺磁性物质的磁性除了与H有关外,还依赖于温度.其磁化率H与绝对温度T成反比.式中,C称为居里常数,取决于顺磁物质的磁化强度和磁矩大小.顺磁性物质的磁化率一般也很小,室温下H约为10-5.一般含有奇数个电子的原子或分子,电子未填满壳层的原子或离子,如过渡元素、稀土元素、钢系元素,还有铝铂等金属,都属于顺磁物质.3、铁磁性对诸如Fe、Co、Ni等物质,在室温下磁化率可达10-3数量级,称这类物质的磁性为铁磁性.铁磁性物质即使在较弱的磁场内,也可得到极高的磁化强度,而且当外磁场移去后,仍可保留极强的磁性.其磁化率为正值,但当外场增大时,由于磁化强度迅速达到饱和,其H变小.铁磁性物质具有很强的磁性,主要起因于它们具有很强的内部交换场.铁磁物质的交换能为正值,而且较大,使得相邻原子的磁矩平行取向（相应于稳定状态）,在物质内部形成许多小区域——磁畴.每个磁畴大约有1015个原子.这些原子的磁矩沿同一方向排列,假设晶体内部存在很强的称为“分子场”的内场,“分子场”足以使每个磁畴自动磁化达饱和状态.这种自生的磁化强度叫自发磁化强度.由于它的存在,铁磁物质能在弱磁场下强列地磁化.因此自发磁化是铁磁物质的基本特征,也是铁磁物质和顺磁物质的区别所在.铁磁体的铁磁性只在某一温度以下才表现出来,超过这一温度,由于物质内部热骚动破坏电子自旋磁矩的平行取向,因而自发磁化强度变为0,铁磁性消失.这一温度称为居里点.在居里点以上,材料表现为强顺磁性,其磁化率与温度的关系服从居里——外斯定律,式中C为居里常数.4、反铁磁性反铁磁性是指由于电子自旋反向平行排列.在同一子晶格中有自发磁化强度,电子磁矩是同向排列的；在不同子晶格中,电子磁矩反向排列.两个子晶格中自发磁化强度大小相同,方向相反,整个晶体.反铁磁性物质大都是非金属化合物,如MnO.不论在什么温度下,都不能观察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处于同一方向,磁化率为正值.温度很高时,极小；温度降低,逐渐增大.在一定温度时,达最大值.称为反铁磁性物质的居里点或尼尔点.对尼尔点存在在极低温度下,由于相邻原子的自旋完全反向,其磁矩几乎完全抵消,故磁化率几乎接近于0.当温度上升时,使自旋反向的作用减弱,增加.当温度升至尼尔点以上时,热骚动的影响较大,此时反铁磁体与顺磁体有相同的磁化行为.。
材料物理性能-磁性能
1831—1879
居里定律
发明了磁秤（磁天平），实现了对弱磁性的测量。
根据大量的实验结果，总结出著名的居里定律。
抗磁体的磁化率不依赖磁场强度且一般不依赖于温度； 顺磁体的磁化率不依赖磁场强度且与温度成反比； 铁在某一温度（居里温度）以上失去磁性。
压电效应的发现； 放射性物质研究，发现了镭。
由此说明了地磁的成因和物质的磁性。
（1775-1836）
发现四 提出了分子电流假说。
揭示了物质磁性的本质。
电和磁本质上是统一的。
电磁感应现象
1831年，由法拉第发现。
俗称磁生电，直接导致了发电机的
发明，影响非常深远。
其它成果： 1834年，发现了电解定律，开创 了电化学学科。 发现了物质的抗磁性。 提出了电磁场这一概念。 法拉第，英国科学家
居里定律
居里-外斯定律
C T C T
3.相变及组织转变的影响
当材料发生同素异构转变时，晶格类型及原子间距
发生变化，会影响电子运动状态而导致磁化率的变 化。例如，正方晶格的白锡转变为金刚石结构的灰 锡时，磁化率明显变化。当材料发生其他相变时， 也会影响磁化率，影响的规律比较复杂。
Ht H H
磁场强度的单位是A/m (安/米)。 磁化强度 M ：材料被磁化后，单位体积的磁矩 1 M mi V 磁化强度的单位是A/m (安/米)。mi为原子固有磁矩。
H M
磁化率χ：表征物质本身的磁化特性，量纲为1，其值可正、 可负。
M H
磁导率μ：反映了磁感应强度与外磁场强度的关系，即当 外磁场增加时磁感应强度增加的速率。
顺磁磁化过程示意图
(a)无磁场 (b)弱磁场 (c)强磁场
magnetization mode 磁化方式
磁性材料的磁化方式可以分为几种不同的模式，这些模式对于理解磁性材料的性质和行为是非常重要的。
本文将从磁化方式的基本概念和分类入手，对各种磁化方式进行详细的介绍和分析。
一、磁化方式的基本概念1.1 磁化方式的定义磁化方式是指磁性材料在外加磁场作用下，磁矩的排列和运动方式。
磁化方式的不同会影响磁性材料的磁性能和磁化动力学特性。
1.2 磁化方式的分类根据磁矩的排列和运动方式的不同，磁化方式可以分为顺磁、抗磁、铁磁、反铁磁、超导等不同类型。
二、顺磁磁化方式2.1 顺磁磁化方式的特点顺磁磁化方式是指在外加磁场中，磁性材料的磁矩方向与外磁场方向一致，且磁化强度随外磁场的增强而增强的一种磁化方式。
顺磁磁化方式的特点是磁化强度较小，且与外磁场呈线性关系。
2.2 顺磁磁化方式的应用顺磁磁化方式在生物医学、材料科学、磁学等领域都有重要的应用，例如在核磁共振成像、磁性流体、磁性探针等领域具有广泛的应用价值。
三、抗磁磁化方式3.1 抗磁磁化方式的特点抗磁磁化方式是指在外加磁场中，磁性材料的磁矩方向与外磁场方向相反，且磁化强度随外磁场的增强而减弱的一种磁化方式。
抗磁磁化方式的特点是磁化强度较小，且与外磁场呈线性关系。
3.2 抗磁磁化方式的应用抗磁磁化方式在材料科学、地球科学、生物医学等领域都有重要的应用，例如在磁性材料的制备、地球磁场测量、生物磁性探测等方面具有重要的应用价值。
四、铁磁磁化方式4.1 铁磁磁化方式的特点铁磁磁化方式是指在外加磁场中，磁性材料的磁矩方向与外磁场方向基本一致，且磁化强度随外磁场的增强而增强的一种磁化方式。
铁磁磁化方式的特点是磁化强度较大，且在饱和磁化时磁化强度基本不再增加。
铁磁磁化方式在电子信息、材料科学、磁学等领域都有重要的应用，例如在磁存储器、电感、传感器等领域具有广泛的应用价值。
五、反铁磁磁化方式5.1 反铁磁磁化方式的特点反铁磁磁化方式是指在外加磁场中，磁性材料的磁矩方向与外磁场方向相反，且在一定温度范围内存在自发磁化的一种磁化方式。
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铁磁性铁磁性Ferromagnetism过渡族金属（如铁）及它们的合金和化合物所具有的磁性叫做铁磁性，这个名称的由来是因为铁是具有铁磁性物质中最常见也是最典型的。
钐(Samarium)，钕(neod ymium)与钴的合金常被用来制造强磁铁。
铁磁理论的奠基者，法国物理学家P.-E.外斯于1907年提出了铁磁现象的唯象理论。
他假定铁磁体内部存在强大的“分子场”，即使无外磁场，也能使内部自发地磁化；自发磁化的小区域称为磁畴，每个磁畴的磁化均达到磁饱和。
实验表明，磁畴磁矩起因于电子的自旋磁矩。
1928年W.K.海森伯首先用量子力学方法计算了铁磁体的自发磁化强度，给予外斯的“分子场”以量子力学解释。
1930年F.布洛赫提出了自旋波理论。
海森伯和布洛赫的铁磁理论认为铁磁性来源于不配对的电子自旋的直接交换作用。
铁磁性材料存在长程序，即磁畴内每个原子的未配对电子自旋倾向于平行排列。
因此，在磁畴内磁性是非常强的，但材料整体可能并不体现出强磁性，因为不同磁畴的磁性取向可能是随机排列的。
如果我们外加一个微小磁场，比如螺线管的磁场会使本来随机排列的磁畴取向一致，这时我们说材料被磁化[1]。
材料被磁化后，将得到很强的磁场，这就是电磁铁的物理原理。
当外加磁场去掉后，材料仍会剩余一些磁场，或者说材料"记忆"了它们被磁化的历史。
这种现象叫作剩磁，所谓永磁体就是被磁化后，剩磁很大。
当温度很高时，由于无规则热运动的增强，磁性会消失，这个临界温度叫居里温度(Curie temperature)。
如果我们考察铁磁材料在外加磁场下的机械响应，会发现在外加磁场方向，材料的长度会发生微小的改变，这种性质叫作磁致伸缩(magnetostriction)。
产生铁磁性条件：铁磁质的自发磁化：铁磁现象虽然发现很早，然而这些现象的本质原因和规律，还是在本世纪初才开始认识的。
1907年法国科学家外斯系统地提出了铁磁性假说，其主要内容有：铁磁物质内部存在很强的“分子场”，在“分子场”的作用下，原子磁矩趋于同向平行排列，即自发磁化至饱和，称为自发磁化；铁磁体自发磁化分成若干个小区域(这种自发磁化至饱和的小区域称为磁畴)，由于各个区域(磁畴)的磁化方向各不相同，其磁性彼此相互抵消，所以大块铁磁体对外不显示磁性。
外斯的假说取得了很大成功，实验证明了它的正确性，并在此基础上发展了现代的铁磁性理论。
在分子场假说的基础上，发展了自发磁化（spontaneous magnetiza tion）理论，解释了铁磁性的本质；在磁畴假说的基础上发展了技术磁化理论，解释了铁磁体在磁场中的行为。
铁磁性材料的磁性是自发产生的。
所谓磁化过程(又称感磁或充磁)只不过是把物质本身的磁性显示出来，而不是由外界向物质提供磁性的过程。
实验证明，铁磁质自发磁化的根源是原子(正离子)磁矩，而且在原子磁矩中起主要作用的是电子自旋磁矩。
与原子顺磁性一样，在原子的电子壳层中存在没有被电子填满的状态是产生铁磁性的必要条件。
例如铁的3d状态有四个空位，钴的3d状态有三个空位，镍的3d 态有二个空位。
如果使充填的电子自旋磁矩按同向排列起来，将会得到较大磁矩，理论上铁有4μB，钴有3μB，镍有2μB。
可是对另一些过渡族元素，如锰在3d态上有五个空位，若同向排列，则它们自旋磁矩的应是5μB，但它并不是铁磁性元素。
因此，在原子中存在没有被电子填满的状态(d或f态)是产生铁磁性的必要条件，但不是充分条件。
故产生铁磁性不仅仅在于元素的原子磁矩是否高，而且还要考虑形成晶体时，原子之间相互键合的作用是否对形成铁磁性有利。
这是形成铁磁性的第二个条件。
根据键合理论可知，原子相互接近形成分子时，电子云要相互重叠，电子要相互交换。
对于过渡族金属，原子的3d的状态与s态能量相差不大，因此它们的电子云也将重叠，引起s、d状态电子的再分配。
这种交换便产生一种交换能Eex(与交换积分有关)，此交换能有可能使相邻原子内d层末抵消的自旋磁矩同向排列起来。
量子力学计算表明，当磁性物质内部相邻原子的电子交换积分为正时(A＞0)，相邻原子磁矩将同向平行排列，从而实现自发磁化。
这就是铁磁性产生的原因。
这种相邻原子的电子交换效应，其本质仍是静电力迫使电子自旋磁矩平行排列，作用的效果好像强磁场一样。
外斯分子场就是这样得名的。
理论计算证明，交换积分A不仅与电子运动状态的波函数有关，而且强烈地依赖子原子核之间的距离Rab (点阵常数)，如图5-13所示。
由图可见，只有当原子核之间的距离Rab与参加交换作用的电子距核的距离(电子壳层半径)r之比大于3，交换积分才有可能为正。
铁、钴、镍以及某些稀土元素满足自发磁化的条件。
铬、锰的A是负值，不是铁磁性金属，但通过合金化作用，改变其点阵常数，使得Rab /r之比大于3，便可得到铁磁性合金。
综上所述，铁磁性产生的条件：①原子内部要有末填满的电子壳层；②及Rab／r之比大于3使交换积分A为正。
前者指的是原子本征磁矩不为零；后者指的是要有一定的晶体结构。
根据自发磁化的过程和理论，可以解释许多铁磁特性。
例如温度对铁磁性的影响。
当温度升高时，原子间距加大，降低了交换作用，同时热运动不断破坏原子磁矩的规则取向，故自发磁化强度Ms下降。
直到温度高于居里点，以致完全破坏了原子磁矩的规则取向，自发磁矩就不存在了，材料由铁磁性变为顺磁性。
同样，可以解释磁晶各向异性、磁致伸缩等。
具有铁磁性的元素：到目前为止,仅有四种金属元素在室温以上是铁磁性的，即铁，钴，镍和钆，极低低温下有五种元素是铁磁性的，即铽、镝、钬、铒和铥居里温度分别为：铁768℃,钴1070℃,镍376℃,钆20℃反铁磁性概念解析在原子自旋（磁矩）受交换作用而呈现有序排列的序磁材料中,如果相邻原子自旋间因受负的交换作用,自旋为反平行排列，则磁矩虽处于有序状态(称为序磁性)，但总的净磁矩在不受外场作用时仍为零。
这种磁有序状态称为反铁磁性。
注：①这种材料当加上磁场后其磁矩倾向于沿磁场方向排列，即材料显示出小的正磁化率。
但该磁化率与温度相关，并在奈尔点有最大值。
②用主要磁现象为反铁磁性物质制成的材料，称为反铁磁材料。
反铁磁性是指由于电子自旋[1]反向平行排列。
在同一子晶格中有自发磁化强度，电子磁矩是同向排列的；在不同子晶格中，电子磁矩反向排列。
两个子晶格中自发磁化强度大小相同，方向相反，整个晶体。
反铁磁性物质大都是非金属化合物，如MnO。
不论在什么温度下，都不能观察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处于同一方向，磁化率为正值。
温度很高时，极小；温度降低，逐渐增大。
在一定温度时，达最大值。
称为反铁磁性物质的居里点或尼尔点。
对尼尔点存在的解释是：在极低温度下，由于相邻原子的自旋完全反向，其磁矩几乎完全抵消，故磁化率几乎接近于0。
当温度上升时，使自旋反向的作用减弱，增加。
当温度升至尼尔点以上时，热骚动的影响较大，此时反铁磁体与顺磁体有相同的磁化行为。
反铁磁性物质置於磁场中，其邻近原子之磁矩相等而排列方向刚好相反，因此其磁化率为零。
许多过渡元素之化合物都有这种反铁磁性。
物质之磁矩是由其内每一原子内之电子之自旋，及轨道运动所产生之磁矩和及原子间之交互作用之和。
利用物质之磁矩对中子磁矩作用产生之绕射现象，可以测定物质内原子磁矩之分布方向和次序。
利用中子绕射而测得之MnF2和NiO二种反铁磁性物质之磁矩结构。
在MnF2反铁磁性物质中，Mn离子其3d轨道未饱和之电子受到磁场磁化之磁矩依面心立方晶格〔Fcc〕而分布，因在每一角落上离子之磁矩都是同一方向。
而在其立方面上之离子磁矩都在同一相反方向。
其向量和等于零，因而此种物质之磁化率，X等于零。
物质在磁场中之取向效应受到热激动的抵抗，因而其磁化率随温度而变。
当温度等于某一温度－尼尔温度（Neel Temperat ure）时，反铁磁物质的磁化率会稍微上升，当温度超过尼尔温度TN时，则反铁磁性物质之磁性近于顺磁性。
顺磁性paramagnetism顺磁性物质的磁化率为正值，比反磁性大1～3个数量级，X约10-5～10-3，遵守Curie定律或Curie-Weiss定律。
物质中具有不成对电子的离子、原子或分子时，存在电子的自旋角动量和轨道角动量，也就存在自旋磁矩和轨道磁矩。
在外磁场作用下，原来取向杂乱的磁矩将定向，从而表现出顺磁性。
顺磁性是一种弱磁性。
顺磁(性)物质的主要特点是原子或分子中含有没有完全抵消的电子磁矩，因而具有原子或分子磁矩。
但是原子(或分子)磁矩之间并无强的相互作用(一般为交换作用)，因此原子磁矩在热骚动的影响下处于无规(混乱)排列状态，原子磁矩互相抵消而无合磁矩。
但是当受到外加磁场作用时，这些原来在热骚动下混乱排列的原子磁矩便同时受到磁场作用使其趋向磁场排列和热骚动作用使其趋向混乱排列，因此总的效果是在外加磁场方向有一定的磁矩分量。
这样便使磁化率(磁化强度与磁场强度之比)成为正值，但数值也是很小,一般顺磁物质的磁化率约为十万分之一(10-5)，并且随温度的降低而增大。
常见的顺磁物质有氧气、金属铂(白金)、一氧化氮、含掺杂原子的半导体{如掺磷(P)或砷(As)的硅(Si)}、由幅照产生位错和缺陷的物质等。
还有含导电电子的金属如锂(Li)、钠(Na)等，这些顺磁(性)金属的顺磁磁化率却与温度无关，这种金属的特殊顺磁性是可以用量子力学解释的。
顺磁性虽是一种弱磁性，但也有其重要的应用，例如，从顺磁物质的顺磁性和顺磁共振可以研究其结构，特别是电子组态结构；利用顺磁物质的绝热退磁效应可以获得约1-10-3K的超低温度，这是一种产生超低温度的重要方法；在顺磁性和顺磁共振基础上发展起来的顺磁微波量子放大器，不但是早期研制和应用的一种超低噪声的微波放大器，而且也促进了激光器的研究和发明，在生命科学方面，如血红蛋白和肌红蛋白在未同氧结合时为顺磁性，但在同氧结合后便转变为抗磁性，这两种弱磁性的相互转变就反映了生物体内的氧化和还原过程，因而其磁性研究成为这种重要生命现象的一种研究方法；如果目前医学上有着重要应用的核磁共振成像技术发展到电子顺磁共振成像技术，可以预料利用这一技术便可显示生物体内顺磁物质(如血红蛋白和自由基等)的分布和变化，这会在生命科学和医学上得到重要的应用。
简而言之：电子自旋产生磁场，分子中有不成对电子时，各单电子平行自旋，磁场加强。
这时物质呈顺磁性。
抗磁性diamagnetism抗磁性是一些物质的原子中电子磁矩互相抵消，合磁矩为零。
但是当受到外加磁场作用时，电子轨道运动会发生变化，而且在与外加磁场的相反方向产生很小的合磁矩。
这样表示物质磁性的磁化率便成为很小的负数(量)。
磁化率是物质在外加磁场作用下的合磁矩(称为磁化强度)与磁场强度之比值，符号为κ。