03年材料物理-磁学性能和磁性材料
材料物理性能-_磁学性能
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4. 磁感应强度和磁导率（P133） 材料在磁场强度为 H 的外加磁场（直流、交变或脉冲磁 场）作用下，会在材料内部产生一定的磁通量密度，称其为 磁感应强度B，即在强度为H的磁场中被磁化后，物质内磁场 强度的大小。 在真空中，磁感应强度为：
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二、技术磁化（P154）
对未经外磁场磁化的 ( 或处于退磁状态的 ) 铁磁体，它们 在宏观上并不显示磁性，这说明物质内部各部分的自发磁化 强度的取向是杂乱的。因而物质的磁畴决不会是单畴，而是
由许多小磁畴组成的。
技术磁化：在外磁场作用下，铁磁体从完全退磁状态磁化到 饱和的内部变化过程。
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铁磁体在外磁场中的磁化过程主要为畴壁的 移动和磁畴内磁矩的转向。
因而自发磁化强度降低，铁磁性消失。这一温度称为居里 点Tc。在居里点以上，材料表现为顺磁性。
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4. 反铁磁性和亚铁磁性（P132、P144） 如果交换积分 A＜0时，则原于磁矩取反向平行排列能量最 低。如果相邻原子磁矩相等，由于原子磁矩反平行排列，原
子磁矩相互抵消，自发磁化强度等于零。这样一种特性称为
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磁学与电学基本物理量的比较 电学物理量 (单位) 磁学物理量 (单位)
J E P 0E
电流强度 I (A)
磁通量 Ф (Wb)
电流密度 J (A/m2)
电场强度 E (V/m)
磁通密度 B (Wb/m2)
磁场强度 H (A/m)
B H M H
r 1
电导率σ (Ω-1· m-1)
B0 0 H
式中μ0为真空磁导率
0 4 107 H / m
第二章 磁学性能
电子的自旋运动产生自旋磁矩，电子自旋磁矩大小为
eh s s 2s B 2mc
式中，s为电子自旋磁矩角动量。
电子自旋磁矩在外磁场方向上的分量恰为一个玻 尔磁子，即 sz=B
式中，符号取决于电子自旋方向，一般取与外磁 场方向z一致的为正，反之为负。
原子中电子的轨道磁矩和电子的自旋磁矩构成了 原子固有磁矩，即本征磁矩。理论计算证明，如
反映磁化强度随磁场变化的速率。 量纲为1，其值可正、 可负，它表征物质本身的磁化特性。
将磁矩p放入磁感应强度为B的磁场中，它将受到磁场力的 作用而产生转矩，其所受力矩为L=p×B
此转矩力图使磁矩 p处于势能最低的方向。磁矩与外加磁场 的作用能称为静磁能。处于磁场中某方向的磁矩，所具有的 静磁能为 E= -p · B 在讨论材料的磁化过程和微观磁结构时，经常要考虑磁 体中存在的几种物理作用及其所对应的 能量，其中包括静磁 能。单位体积中的静磁能，即静磁能密度EH EH = -M· B = -MHcos 式中，为磁化强度M与磁场强度H的夹角。通常静磁能密度 EH在习惯上简称为静磁能。
抗磁体的磁化率与温度无关或变化极小。
凡是电子壳层被填满了的物质都属于抗磁性物质。 惰性气体，离子型固体（如氯化钠）等； 共价键的碳、硅、锗、硫、磷等通过共有电子而填满了 电子层，故也属于抗磁性物质； 大部分有机物质属于抗磁性物质。 金属中属于抗磁性物质的有铋、铅、铜、银等。
三、顺磁性
• 材料的顺磁性来源于原子的固有磁矩。
磁滞：从饱和磁化状态A点降低磁 场H时，磁感应强度B将不沿着原 磁化曲线下降而是沿AC缓慢下降。 剩余磁感应强度：当外磁场降为0 时，得到不为零的磁感应强度Br 矫顽力：将B减小到零，必须加的 反向磁场-Hc
材料物理与磁性材料的特性和应用
衍射图案分 析
通过衍射峰的位 置和强度分析晶
格结构
结晶质量评 价
评估晶体质量和 晶体缺陷
晶格参数计 算
计算晶格常数和 晶胞内容
电子能谱
能带结构分 析
分析材料的电子 能带结构
电子状态研 究
研究电子的分布 和状态密度
元素组成检 测
确定材料的元素 组成和化学状态
电子能谱
电子能谱是通过测量 材料中电子的能量分 布来获取材料的电子 结构信息。通过分析 能带结构、元素组成 和电子状态，可以深 入了解材料的电子性 质和行为特性，为其 应用和改进提供重要 依据。
磁导率
描述材料对磁场的响应能 力 影响材料的磁性能
结论
磁性材料的特性对于电机、变压器、磁存储器件 等领域具有重要意义。通过研究和了解材料的饱 和磁化强度、韧磁性和磁滞回线等特性，可以更 好地设计和应用磁性材料。
● 04
第4章 磁性材料的应用
磁存储器
磁存储器是利用材料的磁性实现信息的存储和读 取。通过在磁介质中记录磁性信息，实现数据的 长期保存和快速读取。磁存储器广泛应用于计算 机硬盘、磁带等设备中，是信息存储领域的重要 组成部分。
02 矫顽力
磁场变化方向反转时，需要施加的磁场强度。
03 应用
磁滞回线曲线形状可用来描述材料的磁性稳 定性和磁能损耗特性。
磁性材料特性比较
饱和磁化强度
描述材料饱和时的磁化强 度 常用于磁存储器件
韧磁性
材料去除外磁场后保留的 磁性 应用于磁传感器等领域
磁滞回线
描述磁化过程中的剩磁和 矫顽力 评估材料的磁性稳定性
● 02
第2章 材料物理的基本概念
材料物理学中的磁性材料与磁性现象
材料物理学中的磁性材料与磁性现象磁性材料是一类在外加磁场作用下能够形成稳定磁矩并表现出磁性行为的材料。
随着科学技术的不断发展，磁性材料已经在许多领域得到了广泛应用，如电子技术、计算机技术、医学和磁性记录媒介等。
磁性材料的磁性行为可以通过自旋等效和电子互相作用的方式来解释。
在原子或成键的离子中，电子的自旋和轨道运动产生磁矩，而它们不断运动着并相互作用，导致材料中出现相互作用的磁矩，产生磁性行为。
磁性材料的种类很多，包括铁、钴、镍、磁性氧化物等。
其中铁、钴、镍是典型的磁性材料，被广泛应用于磁性传感器等领域。
而磁性氧化物则因其优良的磁学性质被广泛应用于电动机、存储器等领域。
磁性材料的微观结构与磁性行为的关系需要通过多种方法来研究。
例如，从能量的角度来考虑磁性材料中的磁矩会表现出哪些行为。
在铁、钴、镍等磁性材料中，电子的自旋和轨道角动量在磁场下会发生耦合，形成不同的磁性结构，如铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性。
除了铁、钴、镍等单质的磁性材料，磁性合金也是磁性材料中的一类重要类型。
磁性合金由多种元素组成，其组成和结构会对其磁学性质产生影响。
磁性合金的应用范围广泛，包括电动机、变压器、磁记录媒介等。
近年来，人们开始关注磁性材料中的新奇现象，其中最为引人注目的是自旋电子学。
自旋电子学是一门新兴的物理学领域，在磁性材料研究领域中有着广泛的应用。
自旋电子学利用电子自旋的向上或向下态代表二进制信息，实现了与传统半导体电子学不同的信息处理方式。
自旋电子学有着极高的性能和低功耗的特点，在未来的信息技术领域中具有广阔的发展前景。
磁性材料在工业生产和科学研究中都有重要的应用。
掌握磁性材料的物理性质对物理学家和工程师而言都非常重要。
随着材料物理学研究的发展，我们也许会发现新的磁性材料，并且了解磁性材料的复杂行为，为未来的应用发展提供更多的机会。
1-《材料物理性能》-第一章-概论
材料物理性能第一章：概论本节主要内容(一)材料及其性能研究的重要性(二)知识体系1、材料的概念2、材料的分类3、材料科学与工程专业(三)课程简介(四)第一章：材料物理性能概论材料及其性能研究：贯穿于整个人类的文明史。
人类使用的材料，决定了人类的文明程度。
实质上——主要取决于材料的性能如何。
材料的重要性Michael Faraday 电气时代:电磁材料超级计算机个人电脑材料是信息社会的基石！传感器件半导体芯片半导体技术液晶材料光学材料金属、高分子材料磁性材料移动通讯数码拍照拍照功能显示功能外壳信号接受对话功能电子线路照片存储介电材料移动网络语音、视频本节主要内容(一)材料及其性能研究的重要性(二)知识体系1、材料的概念2、材料的分类3、材料科学与工程专业(三)课程简介(四)第一章：材料物理性能概论◼材料(materials)的概念：➢材料是人类社会所能接受的、可经济地制造有用物品的物质。
➢材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质的统称。
材料是人类赖以生存和发展的物质基础,与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。
20世纪70年代，把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。
80年代，以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。
◼材料的分类：➢按照人为加工程度区分：✓天然材料：自然界原来就有未经加工或基本不加工可直接使用•如棉花、沙子、石材、蚕丝、煤矿、石油、铁矿、羊毛✓合成材料：人为把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成•如塑料、合成纤维和合成橡胶天然材料材料合成材料◼材料的分类：➢按照物理化学属性区分：✓金属材料✓无机非金属材料✓有机高分子材料✓复合材料➢按照用途区分：✓建筑材料、电子材料✓航空航天材料、核材料✓生物材料、能源材料✓。
金条铜阀玻璃水泥高分子材料碳纤维复合材料◼材料的分类：➢按照结晶状态区分：✓晶体(单晶、多晶)：短程有序，长程有序✓非晶：短程有序，长程无序✓准晶：介于晶体和非晶之间，长程有序，但无平移对称性(如：5次旋转对称性)✓液晶：由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体非晶玻璃NaCl 晶体2011诺贝尔化学奖“发现准晶体”[铝锰合金]达尼埃尔·谢赫特曼◼材料的分类：➢按照使用性能区分：◼复杂性能◼化学性能◼物理性能◼力学性能③使用性能②工艺性能①复合性能③抗渗入性②耐腐蚀性①抗氧化性④刚性③延性②韧性①强度⑥辐照性能⑤声学性能④光学性能③磁学性能②电学性能①热学性能结构材料功能材料新材料？知识体系◼材料科学与工程：是关于材料的➢组成与结构（composition and structure ）➢合成与加工（synthesis and processing ）➢基本性质（proporties ）➢与服役性能（performance ）这四个要素➢以及它们两两之间的互相联系的学科。
15第十五讲--磁性材料可修改全文
§5.1 磁学基础知识
一、物质的磁性
磁矩是表征磁体本质的物理量。
磁矩：
m I S
在均匀磁场中，磁矩受到磁场作用的力矩JF ：
JF=μm×B
磁矩越大，磁性越强。
原子的磁矩
原子核磁矩：约为电子磁矩1/2000
电子磁矩
电子轨道磁矩 电子自旋磁矩
1、电子磁矩
（1）电子轨道磁矩
按照波尔的原子轨道理论，原子内的电子是围绕原子核在一定的 轨道上运动的。
＞0， M与H方向相同；磁化率在 10-5～10-3 。 其特征是组成这些物质的原子具有固有的总磁矩 。
H=0
H≠0
当 H=0 时，由于热动能的原因，原子磁矩混乱取向，对外不显示宏观磁性。
当 H 增大时，磁化强度才开始产生并逐渐增大。
顺磁物质的磁化率随温度的变化有两种类型：
第一类服从居里定律 ：
＞＞0，磁化率 可达104数量级。
自发磁化：铁磁体的原子磁矩在不加外磁场时，由于一种自身力量的作 用而互相平行排列，呈饱和磁化的状态。
磁畴:这种自发磁化不是整体饱和，而是分成许多小区域，在每个小区 域内饱和，这种饱和的小区域称为磁畴。
铁磁性物质的主要特性：
1、很易磁化，在不强的磁场下就可磁化到饱和状态，且相应的饱和 磁化强度很高；
Eex 2 Aij Si S j cosij
式中，Si、Sj为i、j两个原子中的电子自旋总量子数；φij是两个原子磁矩间 的夹角；Aij为表征两原子间交换作用大小的一个常数，称交换积分。
交换积分随a/r的变化
1、若两个原子之间的距离很大，未填满 的电子壳层基本上无重叠，交换作用基本 不存在，这种物质就是顺磁性物质；
设质量为 m 的电子绕原子核以匀速 v 、作半径为 r 的圆周轨道
材料性能学课件-第九章材料的磁学性能
当某未满壳层中包含多个电子时，该支壳层的
电子按角动量耦合原则耦合成一个总角动量。原 子磁矩是和这个总角动量相联系的。
如Fe的原子序数26
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理论证明，当原子中的电子层均被排满时， 原子没有磁矩。只有原子中存在着未被排满的 电子层时，由于未被排满的电子层电子磁矩之 和不为零，原子才具有磁矩，这种磁矩称为原 子的固有磁矩。
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1. 原子结构的影响
所有的碱金属都是顺磁性的。碱土金属 (除Be外)也都是顺磁性的，以上两族金属元 素在离子状态时都与惰性气体相似，具有相 当的抗磁磁矩，但由于电子产生的顺磁性占 主导地位，故表现为顺磁性。稀土金属顺磁 性较强，磁化率较大，主要是因为这些元素 的原子4f层和5d层没有填满，存在着未能全 部抵消的自旋磁矩。
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4. 合金成分与组织的影响
当形成两相合金时， 在两相区范围内，其磁化 率随成分的变化呈直线关 系。
根据这些关系，结合 相图可对应画出磁化率随 成分的变化规律，如右图 所示：
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三、抗磁与顺磁磁化率的测量及应用
1. 用磁称法测量磁化率
由于抗磁与顺磁磁化率都很小，所 以要用较灵敏的测量方法，通常采用磁 称法进行测量，磁称也称为磁天平。
20XX年复习资料
大学复习资料
专 业： 班 级： 科目老师： 日 期：
第九章 材料的磁学性能
磁性材料具有能量转换、存储或改 变能量状态的功能，被广泛使用于计算 机、通讯、自动化、影像、仪器仪表、 航空航天、生物等技术领域，是重要的 功能材料。
磁学与磁性材料
磁学与磁性材料磁性材料是一类特殊的材料，具有吸引或排斥铁磁物质的能力。
磁学是研究磁现象和磁性材料的学科。
本文将对磁学和磁性材料的相关概念、应用和发展进行探讨。
一、磁学的基本概念磁学是物理学的一个分支，主要研究磁性现象和磁性材料的性质。
它涉及磁场、磁矩、磁感应强度和磁化强度等基本概念。
磁场是指周围存在磁流的区域，它可以由磁铁、电流或磁体产生。
磁矩是物质内部微小的磁元件，它具有带电粒子产生的磁性。
磁感应强度是磁场对空间中的磁性物体施加的作用力，可以用来描述磁场的强度和方向。
磁化强度是磁性材料在外磁场作用下磁化的程度。
二、磁性材料的分类与性质磁性材料可以根据其磁性质分为铁磁材料、顺磁材料和抗磁材料。
铁磁材料具有明显的自发磁化特性，如铁、镍、钴等。
顺磁材料受外磁场作用后，磁化方向和磁场方向一致，如氧化铁、铁氧体等。
抗磁材料不具备自发磁化特性且在外磁场下磁化弱，如铜、银等。
磁性材料的性质与其微观结构密切相关。
在铁磁材料中，微观磁矩相互作用导致自发磁化；在顺磁材料中，外加磁场作用下，电子磁矩与磁场方向一致；在抗磁材料中，微观磁矩相互作用导致自发磁化方向相反。
三、磁性材料的应用领域磁性材料在众多领域中都起着重要作用。
在电子技术领域，磁性材料广泛应用于电感器、变压器、磁盘驱动器等设备中；在能源领域，磁性材料用于制造磁能转换器件，如风力发电机、水力发电机等；在医学领域，磁性材料在核磁共振成像、磁控释药等方面具有广泛应用；在磁记录领域，磁性材料用于制造硬盘、磁带等存储设备。
四、磁学与磁性材料的发展趋势随着科学技术的不断进步，磁学和磁性材料领域也在不断发展。
一方面，磁学的理论模型和磁性材料的制备工艺不断改进，使得磁性材料的性能得到了提升；另一方面，新型磁性材料的研究和应用也不断推进，如自旋电子学材料、磁性纳米粒子等。
这些新材料和新技术的出现，不仅给电子技术、信息技术和能源技术等领域带来了新的发展机遇，还为科学家们研究磁学现象和磁性材料的本质提供了更多的实验条件和理论基础。
2003年 磁学真题2
2003年第二期博士生入学考试专业基础试卷导师姓名： 考生姓名：说明：本试卷共2页12题，每题10分，可任选10题。
另外2题作为附加题，参考加分。
1. 简述顺磁性、抗磁性、铁磁性、反磁性的物理特征，并比较它们的磁化率的温度关系有何不同。
此外，请推证金属导电电子的顺磁性（泡利顺磁性）磁化率FB E n 232μχ=，其中，n 单位体积内的电子数，E F 费米能。
2. 孤立原子的磁矩由几部分组成？以Fe 26为例，试用洪德法则分析：当铁（Fe 26）组成晶体时有轨道角动量冻结现象，试简述轨道角动量冻结的本质及其对磁矩的影响。
3. 请分别从唯象理论和交换作用理论说明，何谓铁磁性物质的自发磁化和居里温度（不考虑反铁磁和亚铁磁情况）？4. 在解释磁性起源时，我们常用局域电子模型和巡游电子模型。
请简述何谓局域电子模型和巡游电子模型？RKKY 理论是如何解释稀土金属磁性的？并请阐明能带理论解释Fe 、Co 、Ni 磁性的物理图象。
5. 什么是磁晶各向异性？并说明其物理来源。
此外，请论证立方晶系的磁晶各向异性能可表示为：23222122123232222211)(αααααααααK K E K +++=，其中，αI 为方向余弦。
6. 什么是磁畴？从物理上如何决定磁畴结构？从实验又如何观察？7. 请简述布洛赫（Bloch ）壁及奈尔(Neel)畴壁的特性。
8. 起始磁化过程的大致阶段和基本方式是什么？（辅以M-H 曲线说明）9. 剩磁、矫顽力、最大磁能积是如何定义的？并请证明，对于具有单轴各向异性的磁体，在一致转动机制下，沿易磁化方向和垂直易磁化方向的矫顽力分别为sMK02μ和0。
（K 为各向异性常数）10.有一已经磁化的永磁体，其形状为长方体，现沿一处裂开成两块（如下图所示），请问裂开后的两块磁体能否再沿裂缝自动合并成原样？并请说明理由。
11.设有n 个原子在分子场)(T M H m⋅=λ的作用下，其磁矩为)()(y B J ng T M J B J μ= ,其中，)(y B J 为布里渊函数，而m B B J H TK Jg y μ=.试推证出：（1）居里—外斯定律；（2）居里温度λμ⋅+=BB JC K J J ng T 3)1(22。
材料物理性能-第6章-磁学性能
如，金属铂、钯、奥氏体不锈钢、稀土金属等。
2) 与温度无关的顺磁体，例如锂、钠、钾、铷
等金属。
铁磁体 在较弱的磁场作用下，就能产生很大的磁化强度。
是很大的正数，且与外磁场呈非线性关系变化。
具体金属有铁、钴、镍等。 铁磁体在温度高于某临界温度后变成顺磁体。 此临界温度称为居里温度或居里点，常用Tc表示。
式中 m 称为磁化率。
2. 磁学物理量和电学物理量的对比记忆
一、电极化：在外电场作用下，介质内的质点（原子、分子、 离子）正负电荷重心的分离，使其转变成偶极子的过程。
或在外电场作用下，正、负电荷尽管可以逆向移动，但它们 并不能挣脱彼此的束缚而形成电流，只能产生微观尺度的相 对位移并使其转变成偶极子的过程。
设铁磁体原来的尺寸为l0 ，放在磁场中磁化时，其尺寸变 为 l ，长度的相对变化为，
原子的磁矩
《材料物理性能》——材料的磁性能 原子的磁矩
原子的磁矩
《材料物理性能》——材料的磁性能 原子的磁矩
《材料物理性能》——材料的磁性能 原子的磁矩
《材料物理性能》——材料的磁性能
抗磁性来源 理论研究证明，在外磁场作用下，一个电子的轨
道运动和自旋运动以及原子核的自旋运动都会发生变 化，产生一附加磁矩m。
二、磁化：是指在物质中形成了成对的N、S磁极。
三、电荷——磁极，电荷量——磁极强度
两个磁极间的相互作用力与两个电荷间的相互作用力表达式 相似。所不同的是公式中一个有真空介电常数o ，一个为真 空磁导率 o
偶极子：构成质点的正负电荷沿 电场方向在有限范围内短程移动， 形成一个偶极子
E -q
电偶极矩 ：=ql
材料的磁学性能
材料的磁学性能
材料的磁学性能是指材料在外加磁场下的磁化特性，包括磁化强度、磁导率、磁化曲线等。
磁学性能对于材料的应用具有重要的意义，尤其是在电子、通信、医疗等领域。
本文将从磁性材料的基本概念、磁性材料的分类、磁性材料的应用等方面进行介绍和分析。
磁性材料是指在外加磁场下会产生磁化现象的材料。
根据材料在外加磁场下的磁化特性，可以将磁性材料分为铁磁性材料、铁素磁性材料、铁氧体材料和软磁性材料等几类。
铁磁性材料在外加磁场下会产生明显的磁化现象，具有较高的磁导率和磁化强度，主要用于制造电机、变压器等电器设备。
铁素磁性材料具有较高的电阻率和磁导率，主要用于制造电感元件、磁芯等。
铁氧体材料具有较高的磁导率和磁化强度，主要用于制造微波器件、磁记录材料等。
软磁性材料具有较低的矫顽力和磁导率，主要用于制造变压器、电感器等。
磁性材料在电子、通信、医疗等领域具有广泛的应用。
在电子领域，磁性材料主要用于制造电感元件、变压器、磁芯等，用于电源、通信、计算机等设备中。
在通信领域，磁性材料主要用于制造微波器件、天线等，用于无线通信、卫星通信等设备中。
在医疗领域，磁性材料主要用于制造医疗设备、磁共振成像设备等，用于诊断、治疗等用途。
总之，磁性材料的磁学性能对于材料的应用具有重要的意义。
通过对磁性材料的基本概念、分类和应用的介绍和分析，可以更好地了解磁性材料的特性和用途，为相关领域的科研和生产提供参考和指导。
希望本文能够对读者有所帮助，谢谢阅读。
第三章 磁学性能(磁性及其物理本质)
五、影响金属抗磁性及顺磁性的因素
；六、 磁化率的测量
磁秤 利用试样在非 均匀磁场中的受力情 况来确定它的磁化率。
利用与标准试样对比来确定它的磁化率。
但还有相当多的固溶体顺磁物质，特别是过渡族金属元 素是不符合居里定律的。它们的原子磁化率和温度的关系需 用居里-外斯定律来表达 。
居里-外斯定律
为居里温度 。 2. 磁化率与温度无关的顺磁质 碱金属Li、Na、K、Rb属于此类。
3.存在反铁磁体转变的顺磁体 过渡族金属及其合金或它们的化合物属于这类 顺磁体。它们都有一定的转变温度，称为反铁磁居 里点或尼尔点，以TN表示。当温度高于TN时，它们 和正常顺磁体一样服从居里-外斯定律，且△＞0； 当温度低于TN时，它们的χ随T的下降而下降，当 T→OK时，χ→常数；在TN处χ有一极大值，MnO、 MnS、NiCr、CrS-Cr2S、Cr2O3、FeS2、FeS等都属这 类。
顺磁体的χ-T 关系曲线示意图
四、金属的抗磁性与顺磁性 金属是由点阵离子和自由电子构成的，故金属的 磁性要考虑到点阵结点上正离子的抗磁性和顺磁性， 以及自由电子的抗磁性与顺磁性。 正离子的抗磁性源于其电子的轨道运动，正离子 的顺磁性源于原子的固有磁矩。 而自由电子的磁性的顺磁性源于电子的自旋磁矩， 自由电子的抗磁性源于共在外磁场中受洛仑兹力而 作的圆周运动，这种圆周运动产生的磁矩同外磁场 反向。 四种因素竞争的结果决定物质是否是抗磁体或 顺磁体。
电子循轨磁矩
电子的自旋磁矩
原子核的自旋磁矩
3.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 物质的磁性及其物理本质
3.2.1 原子磁性
原子由原子核和核外电子构成，核外电子在各自 的轨道上绕核运动的同时还进行自转运动。因此，分 别具有轨道磁矩和自旋磁矩。
《材料物理性能》课后习题答案
20℃ =1023*e-21.83=3.32*1013cm-3
500℃ =1023*e-8=2.55*1019cm-3
TiO2
20℃
=1.4*10-3cm-3
500℃
=1.6*1013cm-3
(2) 20℃
=3.32*1013*1.6*10-19(1450+500)
=1.03*10-2（Ω-1.cm-1）
（2）半导体的电导率σ（Ω-1.cm-1）可表示为 ，式中n为载流子浓度（cm-3），e为载流子电荷（电荷1.6*10-19C）,μ为迁移率（cm2.V-1.s-1）当电子（e）和空穴（h）同时为载流子时， 。假定Si的迁移率μe=1450（cm2.V-1.s-1），μh=500（cm2.V-1.s-1），且不随温度变化。求Si在室温（20℃）和500℃时的电导率
500℃
=2.55*1019*1.6*10-19(1450+500)
=7956（Ω-1.cm-1）
4-2.根据缺陷化学原理推导
（1）ZnO电导率与氧分压的关系。
（4）讨论添加Al2O3对NiO电导率的影响。
解：（1）间隙离子型：
或
（4）添加Al2O3对NiO：
添加Al2O3对NiO后形成阳离子空位多，提高了电导率。
4-3本征半导体中，从价带激发至导带的电子和价带产生的空穴参与电导。激发的电子数n可近似表示为： ，式中N为状态密度，k为波尔兹曼常数，T为绝对温度。试回答以下问题：
（1）设N=1023cm-3,k=8.6”*10-5eV.K-1时, Si(Eg=1.1eV),TiO2(Eg=3.0eV)在室温（20℃）和500℃时所激发的电子数（cm-3）各是多少：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ解：
物理实验技术中的材料磁学与磁性分析方法
物理实验技术中的材料磁学与磁性分析方法引言：磁性材料的研究在现代物理学和工程领域中具有重要的意义。
了解材料的磁性质以及相关的磁性分析方法对于开发新材料和设计新设备具有重要的指导作用。
本文将介绍物理实验技术中常用的材料磁学与磁性分析方法。
一、磁性材料的基本概念磁性材料是指在外加磁场作用下表现出磁性的材料。
根据材料的磁性质，可以将磁性材料分为铁磁材料、带磁材料和顺磁材料。
铁磁材料在外磁场的作用下会出现明显的铁磁性，具有自发磁化和磁滞回线等特性。
带磁材料表现出较弱的铁磁性，需要外加磁场来激发其磁化。
顺磁材料则在外加磁场下呈现出顺磁性，磁化程度受外磁场的大小和方向的影响。
二、磁性材料的磁性分析方法1. 磁化曲线测量磁化曲线测量是最常用的磁性分析方法之一。
该方法可以通过测量磁场与材料磁化强度之间的关系来了解材料的磁性质。
磁化曲线中的参数包括饱和磁化强度、剩余磁化强度和矫顽力等，可以直观地反映材料的磁性特性。
2. 磁化率测量磁化率是衡量材料磁性的物理量，可以描述材料对外界磁场的响应程度。
磁化率测量可以通过交流磁场法或直流磁场法进行。
交流磁场法通过测量材料对交变磁场的吸引或排斥程度来获得磁化率。
直流磁场法则通过在外加直流磁场下测量材料的磁化强度和磁场之间的关系来得到磁化率。
3. 饱和磁化强度测量饱和磁化强度是材料在饱和状态下所达到的最大磁化强度。
测量饱和磁化强度可以了解材料的磁矩翻转过程和磁性的稳定性。
常用的测量方法包括霍尔探针法和振动磁强计法等。
4. 磁滞回线测量磁滞回线是材料在磁化和去磁化过程中磁化强度与外磁场之间的关系曲线。
通过磁滞回线的测量，可以了解材料的磁化和去磁化过程以及材料的磁滞损耗。
磁滞回线的测量可以使用霍尔探针法、振动磁强计法或磁性测量仪等。
5. 磁敏感测量磁敏感是指材料在磁场作用下产生的电磁感应。
通过测量材料的磁敏感性，可以了解材料对磁场的响应程度。
常用的测量方法包括霍尔效应测量、感应电流法和感应磁通法等。
材料性能学 第二章 材料的磁学性能
B : 为玻尔磁子，是磁矩的最小单位。=9.27×10-24Am2
②电子自旋磁矩
由电子自旋运动产生的磁矩称为自旋磁矩。用 ms 表示。
ms 2 Si (Si 1)B 为矢量，其方向平行于自旋轴。
式中： Si—为自旋量子数，其值为1/2。
第一节 基本磁学性能
1、 材料的磁性 早在公元前600年人们就发现天然磁石吸引铁的现象，现在的磁 铁多是人工制成的。以上物质具有吸引铁、钴、镍等物质的特性， 这种特性称之为磁性。 材料的磁性来源：电子(电荷)的循规和自旋运动以及原子核的 磁矩。但原子核的磁矩仅有电子磁矩的1/2000，一般可忽略。 注意：一切物质都具有磁性，任何空间都存在磁场。 1.1 磁矩 “磁”来源于“电”，任何一个封闭的电流都具有磁矩，其方 向与环形电流法线方向一致，大小为电流与封闭环形面积乘积。
第二节 抗磁性与顺磁性
原子的固有磁矩与磁场发生相互作用， 具有较高的静磁能。
EH ml • H ml H cos
为降低静磁能，外场须使磁矩发生转动， 改变二者之间夹角。
H
(a)无磁场
(a)无磁场
(b)弱磁场
(c)强磁场
第二节 抗磁性与顺磁性
注意：①常温下，使原子磁矩转向磁场方向，要克服磁矩间相互 作用所产生的无序倾向，克服原子热运动所造成的严重干扰，故 顺磁磁化十分困难。室温磁化率约为10-6。 ②将温度降低到0K，磁化率便可提高到10-4； ③顺磁金属只有当温度接近0K或外加磁场极强时才有可能达到磁 饱和，即所有原子磁矩都排向磁场方向。 2、影响抗磁性与顺磁性的因素 ①原子结构 规律：电子循规运动产生抗磁矩；离子固有磁矩则产生顺磁矩； 自有电子主要产生顺磁矩；磁性取决于哪种因素占主导地位。
材料物理性能课件-3.1材料磁性概述
=B / H
二、磁化状态下的静磁能
1、磁体中的磁场作用能量
处于磁场中的磁体，由于 本身的磁偶极矩和磁场间 的相互作用，所受力矩为： T = PmH mlHsin 式中为磁场强度与m到 +m连线方向之间的角度。
时磁体受到的力矩最小，处于稳定状态。从不等于零到 等于零，表明磁体在力矩作用下转到和磁场一致的方向。显 然这是要做功的。
两端磁极的距离为 l，矢量 l 从 -m 指向 +m 。
• 磁偶极子具有的磁矩为
pm= ml
• 磁偶极矩的单位是 Wb · m
图2 磁偶极子
磁矩
• 为表征磁偶极子磁性的强弱与方向，将与磁偶极子 等效的平面回路的电流和回路面积的乘积定义为磁 矩，即
m= iA • m的方向为垂直于回路的平面并与电流旋转方向组
• 当铁磁物质的温度比临界温度Tc高时，铁磁 性将转变成顺磁性，并服从居里外斯定律，
即f =C/(T-Tp), Tp是铁磁物质的顺磁居里温度。
温度高于Tc铁磁性物质的f 、（1/f )-T曲线
Ed
M 0
0 Hd dM
M 00
NMdM
1
2
0
N
M
2
• 上式的适用条件是磁体内部均匀一致，磁化是均匀的，这就
说明，均匀磁化的磁体的退磁场能量只与退磁因子N有关，即
与磁体的几何形状有关。不同形状的磁体，沿其不同方向磁
化时，则相应的退磁场能量是不同的。这种因磁体形状不同
而引起其能量各向异性的性质称为形状各向异性。退磁场能
磁感应强度的定义
在许多场合，确定磁场效应的量是B，而不是磁场强 度H。在SI单位制中，磁感应强度的定义：
材料的磁学性能
Ed
M
0 Hd dM
M NMdM 1 NM 2
0
2
2、铁磁质自发磁化的机理（铁磁质的自发磁化理论）
1）Wiss 铁磁性假说 分子场假说：铁磁质内部存在很强的分子场，在该分子场的作用下，原子磁
矩趋向于同方向平行排列 磁畴假说：铁磁质内分布有若干原子磁矩同向平行排列的小区域（磁畴），
各磁畴的磁化方向随机分布，彼此抵消，整体对外不显磁性
(l s j )i J 或
ji ( li si ) J
i
i
③原子序数在32～82之间，为两种混合耦合方式
3d 过渡族金属、 4f 稀土金属及其合金主要为 L-S 耦合
二、物质的磁化特性及磁介质分类
1、抗磁性（diamagnetic） 0 ，10-6~10-4数量级，与H、T无关的常数
亚铁磁Fe3O4中，Fe2+和 Fe3+的自旋磁矩的排列
1、铁磁质的磁化特性
1）磁化曲线和磁位能
第一阶段：磁化强度随外磁场缓慢增 加；撤除外磁场，磁化强度恢复为原 始值（可逆磁化） 第二阶段：磁化强度随外磁场快速增 加；去除外磁场，磁化强度不能完全 恢复至原始状态（不可逆磁化或有剩 磁） 第三阶段：磁化强度又随外磁场缓慢 增加并趋于饱和状态
顺磁 铁磁 亚铁磁 反铁磁
三、顺磁性及其物理本质 主要由各原子或离子实的磁矩 J 和各自由电子的自旋磁矩 s 在外磁场中的
取向过程造成
原子或离子实磁矩的顺磁性：
磁场H中的磁位能： EH J 0H J 0H cos
T 温度下磁矩数量： n exp( EH kBT ) +d之间的磁矩数量： n 2 sind
特点是：凡电学量如q、I、E、P、D等都采用CGSE制单位，凡磁学量如B、M、H等都采用 CGSM 制单位；电容率ε和磁导率μ都是无量纲的纯数
物理学中的磁学和磁性材料
物理学中的磁学和磁性材料磁学作为物理学的一个重要分支，研究磁场及其相互作用的现象和性质。
其中，磁性材料是磁学应用广泛的一类材料，它们是由具有自旋的电子构成的，具有磁性的特性。
本文将从磁学基础、磁性材料种类和应用方面进行介绍。
一、磁学基础在磁学中，磁场是一个重要的概念。
磁场是由运动的电荷或磁化的物质所产生的力场，是以磁感应强度B为单位的量来表示的。
磁感应强度B是一个磁场矢量，其方向指向磁场中的磁力线，大小表示单位面积上垂直于磁力线方向上的磁通量。
磁性物质在外加磁场的作用下会受到磁化，这是因为磁场中的磁力线会将自由电子的自旋转向和电子轨道绕转向对齐，从而形成相应的磁矩。
二、磁性材料种类磁性材料按其磁性特性可分为软磁性材料和硬磁性材料。
软磁性材料是指易磁化成为磁导体的材料，如铁、钠、镍铁、铁镍钴等。
其主要特点是磁化强度低，居里温度高，磁滞损耗小，主要用于变压器、电感器、电子开关等电器部件和电子计算机存储媒介。
硬磁性材料是指不易磁化、难以还原成导磁体的材料，如钇铁、钴铁、铁氧体等。
其主要特点是磁化强度高，居里温度低，磁滞损耗大，主要用于电机、发电机、电磁铁等。
三、磁性材料应用磁性材料具有广泛的应用价值。
目前，磁性材料已在工业生产、生物医学、环境保护等领域得到广泛应用。
1. 工业生产方面，磁性材料广泛应用于电机、发电机、电磁铁、变压器、电感器、电子计算机等电器部件中。
其中，铁氧体是一种广泛应用于微波元器件的磁性材料，铁氧体衍射器、铁氧体陶瓷滤波器、铁氧体双偏振器等器件都是微波领域中常用的元器件。
2. 生物医学方面，磁性材料的应用主要是在医学成像方面，如磁共振成像技术(MRI)。
MRI技术利用磁性材料的磁性特性，通过在人体内部施加强磁场和射频电场，使人体内的水分子发生共振现象，最后利用计算机将成像数据进行处理并得到具有不同解剖结构的图像。
3. 环境保护方面，磁性材料还可用于水的污染治理。
磁性吸附材料具有高效分离和再生性能，能够有效地从水体中吸附含有重金属离子、有机物等污染物，是一种低成本、高效率的污染治理方法。
铁氧体磁性材料03版
目前，纳米磁性材料的研究和发展方向 主要集中在以下几个方面： 一、纳米磁性材料的基础理 论研究(包括成分、结构和性能等)； 二、纳米磁性材料的多元化 和制备手段； 三、纳米磁性材料实际应用 技术。
生物磁性材料
磁性材料在人体上的应用很早，远在2000多年 前，我国和国外均有利用磁石(磁铁矿)作为内服和外用 药物治病的记载。如我国明代著名药物学家李时珍的著 作《本草纲目》(公元578年)中便描述磁石的气味(性能 )为：辛、寒、无毒，列举了磁石在医药上的10余种应 用，都附有处方和用法，建国后我国审定的正式药典 《中华人民共和国药典》(1963年)中亦有记载磁石以及 磁石为重要中药的成分、功能和主要病症。2000多年 来．生物磁性材料的研究和应用有了很大的进展，如铁 氧体磁性细粉或磁石作造影剂，可替代钡盐，将磁化过 的永磁铁氧体微粉作为示踪剂；20世纪90年代初日本海 老尺辛等学者研制出具有生物活性的微晶玻璃作为治疗 癌症特别是骨瘤的人工发热体；还有用作磁性药物微球 的正铁酸盐等，以及人工骨材料的磁性多孔磷酸三钙陶 瓷人工骨材料。
片状粉体是一种重要的结构功 能性粉体材料。主要性能参数包括粒度、 粒度分布、厚度、径厚比及表面结构等， 其径度可为微米级，也可为纳米级，而厚 度多集中在纳米级。其优势体现在其特殊 的二维平面结构，具有良好的附着力与反 射光线的能力，可用于颜料、涂料、油墨 等领域。
片状磁性材料的应用
一般片状粉体材料具有较小的 厚度与较大的径厚比，在厚度方向可以达 到纳米级，而在径向为微米级，因此，它 兼有纳米和微米粉体的双重功效，表面活 性适中，既能与其它活性基团有效结合， 又不易团聚而便于有效分散。
粉体材料特性主要包括粒度、粒度分 布、颗粒形状、比表面积及表面结构等，其中粉体 材料的形状是描述粉体材料特征的主要参数之一。 粉体材料的形状是指一个粉体颗粒的 轮廓边界或表面上各点所构成的几何图形。它直接 影响着粉体的性质及其应用性能。例如片状粉体具 有优良的附着力与反射光线的能力，可用于涂料、 油墨及化妆品等行业；多角状粉体具有良好的研磨 性能，可用于磨料制造；针状、纤维状粉体具有较 好韧性、耐磨性与及耐高强度冲击性，是制造填料 原料的优质原料。
03_0磁性物理基础
3.0 序言（5）
120Gb/inch2 GMR thin-film HDD heads
6
3.0 序言（6）
四类具有巨磁电阻效应的多层膜结构
7
3.0 序言（7）
8
3.0 序言（8）
三、发展中的磁学与磁性材料 磁学是一门即古老又年轻的学科。 磁学基础研究与应用的需求相互促进，在 国防和国民经济中起着重要作用。 磁学与其它学科交叉：信息、电气、交通、 生物、药物、天文、地质、能源、选矿等。 MEMS的发展不可避免的会使用各种类型 的磁性材料，而且是小尺寸复合型的材料。
3.0 序言（4）
二、磁学与磁性材料的应用现状 我国磁性材料的生产在国际上占有重要的地位. 其中 , 永磁 铁氧体的产量达 1.1×105 ｔ , 居世界首位 ; 软磁铁氧体产量4×104ｔ,居世界前列;稀土永磁产量 4300ｔ,居世界第二。 根据中国工程院的专项调查和预测,我国2005年 磁性材料的需求量 : 永磁铁氧体 15×104 ｔ , 软磁 铁氧 体6×104ｔ,稀土永磁8000—10000ｔ.但是,目前我国 生产的磁性材料基本上是低性能水平的材料,与世界 先进水平存在较大的差距。
3
3.0 序言（3）
• 公元前 2500 年我国已有磁性指南 —— 司南的记载，其开 创了人类对磁学和磁性材料研究的先河； • 从 1900 年到 1930 年，先后确立了金属电子论、顺磁性理 论、分子磁场、磁畴概念、X射线衍射分析、原子磁矩、 电子自旋、波动力学、铁磁性体理论金属电子量子论、 电子显微镜等相关的的理论。从而形成了完整的磁学科 学体系。在此后的20~30年间，出现了种类繁多的磁性材 料。 • 现我国已有数十所高校、十几个研究所及几百个生产企 业从事磁学与磁性材料的研究、教学和生产。国外的研 究与应用更是广泛。 4
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与上面的计算相比可以发现这些过渡金属元素的轨道磁矩都消失，只有自旋磁矩存在。这是因 为 3d 电子受外场的影响大，轨道磁矩几乎消失的原故。所以对于 3d 金属的离子，仅考虑它的自旋 磁矩就可以，即：
µv S
=
−2µ B sv
=
−2 ×
µB
×
1 2
=
µB
(2.0023 µBsr )
电子的自旋方向只有两个，所以自旋磁矩也只有正负两个方向。
轨道和自旋的磁矩的最小值都为一个玻珥磁子 µB ！
2) 原子或离子的磁矩 多电子的原子的轨道磁矩
v L
:所有电子的轨道角动量的和
µvL = −µB Lv
多电子的原子的自旋磁矩
④合金的磁矩 (Slaer-Pauling 曲线) 3d 过渡金属元素之间的合金的磁矩已经被系统研究了，原子的饱和磁矩的变化如下图所示：
a) 至今为止，由合金化能得到的原子磁矩的最大值为 2.5 MB。 b) 合金由周期相接近的元素组成时，其原子磁矩与合金元素无关，仅取决于平均电子数。 c) 当比 Cr 的电子数少（3d 轨道电子数不足 5）时，不会产生铁磁性。
L2
v I1I 2dl1 ×
v dl2
×
rv21
r221
∫ ∫ [ ( )] F21
=
µ0 4π
L1
L2
v I1I2dl1 ×
v dl2
×
rv12
r122
一根导线在某一处的磁感应强度：
∫ ∫ [ ] v
B
=
µ0
4π
L1
L2
v I1dl1
×
rv12
rv12
物质的磁性 1) 单个电子的磁矩
从电磁学上可知，一个圆环的导线上面有电流流过时所产生的磁矩：
无限大均匀磁荷两侧的磁场强度
磁矩在磁场中的力矩 磁矩在磁场中的能量 磁矩在磁场中所受的力 两根导线间的相互作用力：
H = σ m [A m]
2µ0
T
=
µv
×
v H
=
mHSinθ
σ m :磁荷的面密度
U
=
−µv
⋅
v H
=
−µHCosθ
F = −µ dH dx
∫ ∫ [ ( )] F12
=
µ0 4π
L1
=
3 2
× 4µB
=
6µB
Fe 3+
因为 失去 2 个 s 电子和 1 个 d 电子，所以 d 层电子还剩 5 个。
S = 1×5= 5 22
L = 2+1+ 0−1− 2 = 0 J =S = 5 2
g =2
∴µ
=
−gµB J
=
2×
5 2
µB
=
5µ B
Co 2& 9 ，g = 3
2) 相关的一些量
∑ 磁化强度 M = 1
V
µi 物质的磁性强弱就是看物质中的磁化强度的变化
[ ] 磁场强度 H
磁感应强度
B
=
µ0H
+
M
Wb m2
(B = H + 4πM )(Gauss)
磁化率 χ = M H
χ = M (MKS单位)
µ0H
B = µ0H + M
emu g
χ 单位 CGS emu cm3 ＝ χ 4π 无量纲
emu mol
3) 测量的内容 ① M-H 曲线
在磁场强度变化时，磁化强度怎么变化？不同的磁性体的磁化强度随磁场的变化关系不一样， 可以有直线的，曲线的，有饱和的，有非饱和的。
1.抗磁体 diamagnet (弱抗磁性和完全抗磁性)
2.顺磁体 χ = 10−5 ~ 10−2 (paramagnet)
( ) µv = µ0I πa2 nv
这里 I 为圆环导线上的电流，a 为圆环的半径， nv 为圆环面的法线方向。
电子的轨道磁矩 设原子内部的某一电子，处在某一个半径为 a 的圆形轨道上围绕原子核转动的频率为 f，则电子
的运动速度可以写成：
υ = 2πaf
∴ I = − eυ 2πa
由此所产生的磁矩为：
v S
:电子的自旋角动量的和
µvS
=
−2µ
B
v S
原子的总的磁矩为
( ) µv
=
µvL
+
µvS
=
−µB
v L
+
v 2S
因为在同样的角动量的条件下，自旋的对磁矩的贡献大于轨道，所以总的磁矩 µ 不能单纯地写
成
µv
=
µB
v J
，
µv
和
v J
的大小和方向都不相同。但可以写成
µ = −gµB J
其中 g 一个与电子的运动轨道相关的常数，也被称为分光因子。其大小为：
复习 能够自由旋转的磁针可以具有南北指向的功能。磁针的两端分别成为磁极，指向南极的一段成
为南极(S 极)，指向北极的称为北极(N 极)。这两端具有强的吸引磁性体的作用，而中间部分的吸引 力则较弱。
磁荷：磁铁的两端为磁极，磁极的强度为磁荷，其单位为：韦伯 Wb，这是一个很大的单位。
[ ] 两磁荷间的力： F = 1 ⋅ q m1q m2 N
反铁磁性物质的磁矩在 Neel Temperature 以下随着温度的升高而增大，当温度超过 Neel 温度时， 则会随着温度的升高而减小，所以在 Neel 温度处出现一个极大值，这是反铁磁体的一个特征。
从
M-T
曲线的计算可以得到
1 χ
−T
曲线，
从
1 χ
−T
曲线可得
Curie-Weiss
温度，也可以求得
所以自旋磁矩为
S = 1×5− 1 = 2 22
µs = 2SµB = 4µB
轨道角动量 L 为总角动量 J：
L = 2+1+ 0−1= 2， J = L + S = 4
轨道磁矩为：
µL = LµB = 2µB
从 S， L 和 J 的值可以计算出分光因子为： g = 3 2
∴µ
=
µL
+
µS
=
−gµB J
µeff = gµB J (J + 1) 。
居里定理(Curie)：物质的磁化率与温度成反比，即：
χ =C T
居里－外斯定理(Curie-Weiss)：物质的磁化率与温度的关系可以表示为：
χ= C T −Θ
对于顺磁体，Θ＝0；对于铁磁体，Θ＝TC；但对于反铁磁体，Θ=Ta (不是 Neel 温度 TN)。
( ) µv
=
− µ0eυ πa2nv 2πa
=
− µ0e 2m
⋅ mυanv
=
− µ0e 2m
hlv
hl = mυanv : 沿轨道中心旋转的电子的角动量(量子力学中)
l = 1,2,L是量子化指数。因为 l 是量子化的， µ 也是量子化的。
所以由于电子运动所产生的轨道磁矩(磁偶极子) µ L 为：
4) 稀土元素的磁矩 稀土原子的磁矩是有内层的 f 电子所产生的，因为 f 电子不容是受到外层电子以及外场的影响，
所以不论是在离子状态还是在金属状态下都能很好的永上述的方法来计算。
µ = −gµB J
µeff = gµB J (J + 1)
磁性测量 1) 测量方法
磁天秤: magnetic balance 振动型磁测量仪: Vibrating Sample magnetometer (VSM) 直流量子干涉仪: Super-conducting Quantum Interference Device (SQUID)
其它(mictomagnetism和spin − glass)
顺磁性
磁性体弱磁性反泡铁利磁顺性磁性
超顺磁性
抗磁性强弱抗 抗磁 磁性 性（超导体）
具有 d 能带或 f 能带没有全填满的元素，即具有原子磁矩的元素都是顺磁体，其他的都是抗磁 体元素，除了 O 和 Al 例外。过渡金属左侧的碱金属和碱土金属是顺磁元素，而右侧的元素是抗磁 性元素。
② 磁滞回线 一般研究铁磁体 从此曲线(除了饱和磁强度外)可以剩余磁化强度，顽强力，能量消耗大小，根据此曲线的形
状可以分为软磁体和硬磁体。
超软磁体 H c < 10−2 Oe(1 A m)
( ) 软磁性物质 H c = 10−2 ~ 100 Oe ~ 1 ~ 102 A m ( ) 硬磁性物质 H c = 102 ~ 104 Oe ~ 104 ~ 106 A m
2003 年 12 月 16 日星期二
磁学性能和磁性材料
在学童的时候，我们都接触过磁现象：磁铁吸引铁片，同极现斥，异极相吸，接触过磁铁的大 头针用细线吊起来会自动南北指向，磁铁上的铁屑(xie)会形成毛刺并构成连线等等现象。
磁和磁现象的根源是电流，或者说，磁及磁现象的根源是电荷的运动。 所有的物质都是磁性体。
4πµ0 r 2
磁荷在磁场中的受力 F = qm H H = F qm [N Wb] → [A m]
磁荷的磁场强度
H = 1 ⋅ qm 4πµ0 r 2
在同轴方向上
这里， µ0 :真空磁导率， µ0 = 4π ×10−7[H m] ， qm1, qm2 为点磁荷 [Wb]，
间的距离 [m]。
磁矩 µ = qm L[Wb ⋅ m]