3.1-3.2 磁学性能(材料物理性能)
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O－的自旋与左方Mn+自旋方向相同。当右方的Mn 2+的自旋 方向相反时，系统有较低的能量，这是Mn2+通过O－的相互 作用出现的情况。激发态的出现，是O2－提供了一个2p电子 导致的，而p电子的空间分布是∞型，故M－O－M间的夹角 为180度时,间接交换作用最强,而=90时的作用最弱。
15
(a)基态
erv e2r 2 附加磁矩 2 4 m B
( ~ 1029 A m 2 )
② 电子附加磁矩的大小约比轨道磁矩和自旋磁矩小5个数量级； ③ 一个分子的总磁矩是其所有轨道磁矩、自旋磁矩和附加磁矩 的矢量和。
25
材料中的磁矩
铁磁物质中的原子磁矩和离子磁矩
• 在Fe,Co,Ni这类铁磁物质的晶体中,由于原子子(或离子)的 有规则排列,造成空间周期变化的静电场,它对原子的轨道 运动产生很大的影响,使电子无能无力的轨道平面摇晃不定 . • 所以电子的轨道角动量或者它在某一方向上的分量不能稳 定的值,因而轨道角动量平均起来可能为零,不能产生轨道 磁矩,对外不表现磁性,这和情况我们称为:轨道磁冻结. • 因此在晶体中,原子的轨道磁矩对原子的总磁矩没有贡献 , 在这种情况下:原子的磁矩只能来源于未填满壳层中电子的 未被抵消的自旋磁距.
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1
第3章 材料的磁学性能
一、磁性概述
二、磁性起源
三、自发磁化 四、磁性能 五、磁畴 六、磁材料技术磁化
七、铁磁材料的磁化
八、磁性测量
理解磁性本质起源 掌握磁性的分类情况
理解铁磁性与铁电性的异同
2
磁化现象
• 任何物质都有磁性，任何空间都存在磁场 • 磁化——物质在磁场中受到磁场的作用而表 现出一定的磁性，材料在磁场强度 H的外加 磁场下会在材料内部产生一定的磁通量密度 ，称为磁感应强度B，有：B=µ H,其中µ 为磁 导率， • 材料磁性来源：安培的分子环流说
B0 -磁感强度（Wb〃m-2）；H 磁场强度（A〃m-1）
介质
B= μ0 ( H+M)= μH
1 H M 0
相对磁导率：μr=μ/μ0 相对磁化率： χ ≡ μr –1。
μ为介质的磁导率 M=（μr -1）H， M= χ H
6
磁学和电学基本物理量的比较
V
Wb(韦伯)是磁通量的单位
3.磁场强度矢量 H
质的物理量仍是磁感强度矢量
H 只是一个辅助矢量，在有磁介质存在时描述磁场基本性
B
由实验得：对大多数磁介质，磁化强度与磁场强度成正比：
M m H
式中：χm称为磁化率。
5
4.磁导率μ
真空
B0=μ0H
μ0 真空磁导率,4π×10-7(H/m)(亨/米）
因为电子带负电，所以电子轨道运动角动量的方向始终与轨道 磁矩方向相反（见上图）。 当用轨道角动量表示电子的轨道磁矩时，有：
e L 2m
( ~ 1024 A m 2 )
21
②电子自旋磁矩
电子本身自旋，产生电子自旋磁 矩。自旋磁矩有两个方向
由量子力学的的理论可以推 导出电子自旋磁矩可表示为：
12
M
铁磁性
Fe,Co,Ni,Gd,Tb,Dy,等元素及其 合金、金属间化合物。 FeSi,NiFe,CoFe,SmCo,NdFeB, CoCr等
H M
各种铁氧体系材料（Te,Go,Ni 氧化物）Fe,Co等与重稀土类 金属形成金属间化合物（TbFe 等)
亚铁磁性
M
顺磁性
H
O2,Pt,Rh,Pd等，第一主族 （Li,Na,K等），第二主族 (Be,Mg,Ca),NaCl,KCl的F中心
9
3.铁磁性(Ferromagnetism)
强磁性，室温下磁化率可达103。 较弱磁场 较高的磁化强 度；外磁场移去保留较强磁性； χ ＞0，μr ＞1 强磁性来源——很强的内部交换场 基本特征-------自发磁化 居里点温度Tc，自发磁化强度变为0，铁磁性消失 Tc以上，材料表现为强顺磁性。 铁磁性物质：Fe，Co，Ni
8
2.顺磁性
磁化强度 M ＞0 ，原子内部存在永久磁矩m。 无外磁场， 宏观无磁性；有外磁场，显示极弱磁性。磁化率很小室 温下约为10-5 ： χ ＝C/T。C：居里常数。 χ ＞0，μr ＞1
M与外磁场H成正比M=kH
抗磁性和顺磁性,其磁化率的绝对值都很小,因而都属弱 磁性。电子为填满壳层的原子或离子：过渡元素、稀土 元素、锕系元素
→→→→→ ←
C. 因为每个电子的自旋磁偶极矩的在外样场方向上的分量是一个玻 尔磁子,所以未被抵消的自旋磁偶极矩应该是 μSz= 5μB-1μB =4μB
27
材料中的磁矩
例2:Fe3+
Fe3+的基态 Fe3+有23个电子,组态是1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,3d5不满也是3d 层,按照上述的填充方式3d层的5个电子应该是这样分 布的 →→→→→ 结果未抵消的自旋磁偶极矩是 μSz= 5μB
17
原子内的电子做循轨运动和自旋运动，所以必然产 生磁矩。前者称为轨道磁矩，后者称为自旋磁矩。 电子的循轨磁矩
Pl =
eh l (l 1) 4m
电子的自旋磁矩
eh s ( s 1) 2m e：单位电荷；h:普朗克常数；m:电子质量；l:轨 道量子数；s:自旋量子数。
Ps =
原子核的磁矩比电子磁矩小三个数量级，一般情况 下可忽略不计。
10
各类磁性物质的M-H曲线
抗磁性和顺磁性介质的B-H为线性关，即B＝H，不变， 铁磁性介质，B-H为非线性，随外磁场变化。
11
4.亚铁磁性(Paramagnetism) 大小不同的原子磁矩反平行排列,二者不能完全抵消，相对于外 磁场表现出一定的磁化作用，称此种铁磁性为亚铁磁性。 5.反铁磁性(Antiferromagnetism) “交换”作用力负值(图7.2) ,电子自旋反向平行排列,整个晶体 M＝0。 宏观特性是顺磁性的,M与H处于同一方向,磁化率χ为正值。 居里点:在居里点，反铁磁性物质的χ达最大值χ n。 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χ几乎接近于0。当温度上升时，使自旋反向 的作用减弱， χ增加。 χ T
M
H
Cr,Mn,Nd,Sm,Eu等3d过渡元素 或稀土元素，还有MnO、 MnF2等合金、化合物等。
13
反铁磁性
H
例如：反铁磁性MnO
MnO点阵中Mn2+的自旋排列
14
间接交换理论：
通过邻近阳离子的激发态而完成间接交换作用。即经中间 的激发态氧离子的传递交换作用，把相距很远无法发生直 接交换作用的两个金属离子的自旋系统连接起来。在激发 态下,O2－将一个2p电子给予相邻的Mn2+而成为O－，Mn2+获 得这个电子变成Mn+，此时它们的电子自旋排列如图所示。
H/m(亨利/米)
1/H A〃turns
电导率
电阻ρ 电动势V
1/〃m
〃m V
7
根据材料磁化率的分类
1.抗磁性
外磁场中，感生一个磁矩，与外磁场方向相反，表现为 抗磁性。 磁化强度M＜0，周期表中前18个主要元素表现为抗磁性。 这些元素构成了陶瓷材料中几乎所有的阴离子（O2-,F-,Cl-,N3,OH-等） 磁矩m =0，χ ＜0， χ ≈-10-6，μr ＜1， B ＜ B0 抗磁性来源——原子轨道中电子轨道状态的变化 抗磁性物质的抗磁性一般很微弱，陶瓷材料的大多属于是抗 磁性的。
28
材料中的磁矩
一些金属离子的磁矩
离 子 未抵消电子数 离子磁矩μB
Cr3+ ,Mn4+
Cr2+ ,Mn3+ Mn2+, Fe3+, Co4+ Fe2+, Co3+ Co2+, Ni3+ Ni2+ Cu2+
3
4 5 4 3 2 1
3
4 5 4 3 2 1
Cu+, Zn2+
0
0
29
材料中的磁矩
铁族元素磁性简述 铁族元素的磁性最强,这些过渡族金属元素的磁行为特点是d壳层上的 磁性电子对磁矩作用贡献,但d南壳层上的电子受外界环境影响大,存在 轨道角动量”冻结”现象,按 μj=gj√J(J+1) 式中:J原子总角量子数; gj 兰德因子,可由实验精确测定, gj=1时原子磁矩由自旋磁 矩贡献, gj=2时 原子磁矩由轨道磁矩贡献, gj在1~2之间时两者共同贡献; 计算的离子磁矩要比实验值大,这是因为上式是对原子自由状态下获 得的,即μj不受周围其它原子的相互作用时,由原子自身的总角动量矩 所产生的磁矩.而实际测得的磁矩,并不是单个自由原子或离子子的磁矩 . 例如,铁原子它的组态是: 1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,3d6,4s2 ,其基态量子数 有S=2,L=2,J=4,g=3/2,由上式计算出磁矩应是6.7μB.但实测得铁原子 磁矩是2.22μB,两者相差甚大.
①电子轨道磁矩
电子绕原子核运动，产生电子轨道磁矩；
设质量为 m 的电子绕核做半 径为 r ，速度为 v 的圆周运动， 其结果相当于一个圆电流 I ， 称为轨道电流。
20
电子绕原子核运动，产生电子轨道磁矩；
T 2 r 电子轨道运动的周期： v
轨道电流的大小： I e T ev 2 r 此轨道电流产生的轨道磁矩： IS ev 2 r r 2 evr 2 电子轨道运动的角动量： L mvr
26
材料中的磁矩
如何计算未抵消的自旋磁矩数:
例1:Fe原子
铁原子的基态 A. 铁原子有26个电子,它们在各壳层的填充方式(组态)为 1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,3d6,4s2 其中未填满的次壳层是d层,. B. d层5个不同方向的轨道,每个轨道上可容纳自旋一正一反两个电 子,所以d可以容纳10个电子,而现在只填了6个电子,而在填充时,先 在5个轨道上分别填上一个电子,它们的自自旋磁矩是互相平行(主 样能量最低)然后再填充其余的电子,其自旋方向与先填的5个电子 相反,所以铁原子3d层上的6个电子应该是这样分布的
3
3.1材料磁性概述
一、基本磁学量
1.磁场
4
2．磁化强度矢量 M
为定量描述磁介质被磁化的程度，引入磁 M
m分 子
化强度矢量的概念：单位体积内所有分子磁矩 的矢量和称为磁化强度矢量。
J N m V s Wb 2.磁感应强度B: B 2 2 2 m A m m m
Mn2+(3d5)
Mn+(3d)6 O-(2p5)
O2-(2p6)
Mn2+(3d5)
（b）激发态
MnO晶体中离子的自旋
16
第2节
磁性起源和原子磁矩
在考虑物质受磁场的影响或物质对磁场的影响时，物质都 被称为磁介质。
由于物质的分子（或原 子）中存在着运动的电荷， 所以磁介质将受到磁场的作 用而处于一种特殊的状态， 称为磁介质的磁化。
所以电子的附加磁矩为：
erv e2r 2 B ( ~ 1029 A m 2 ) 2 4m
24
① 由图可见，电子附加磁 矩的方向始终与外磁场方 向相反；
分 子 磁 矩
e L 轨道磁矩 2m
自旋磁矩 B e
2m
( ~ 1024 A m 2 )
23
③ 电子的附加磁矩
当没有外磁场作用时， 由（1）的讨论：电子的 轨道磁矩为： evr 2 当磁介质放入磁场中时，电子受感生 电场作用加速运动，其加速度为：
a f eEi er dB m m 2 m dt
在轨道半径不变的情况下，电子速率的增量为：
v adt
er erB dB 2m 2m
磁学基本物理量 电学基本物理量
名称
磁极强度q 磁矩m 韦伯Wb Wb〃m
单位
名称
电荷量q 电偶极矩p
单位
库仑C C〃m
磁化强度M
磁通量 磁通密度B 磁场强度H
Wb/m2（特斯拉T）
Wb Wb/m2 A/m
极化强度P
电流强度I 电流密度J 电场强度E
C/m2
A A/m2 V/m
磁导率
磁阻 磁势Vm
原子的磁性不是二者简单的叠加，而是二者耦合。
18
磁学基础－物质的磁性
电子的自旋磁矩 原子磁矩 电子的循轨磁矩
物质磁性
源自文库物质磁性具有普遍性
＝Σ
原子磁矩
原子磁矩间相互作用
物质表现何种磁性
外加磁场的作用
19
1．分子（原子）磁矩
由安培的分子电流假说得知：在原子和分子内，核外电子的轨道运 动和自旋运动都可看作微小的圆电流。
e B 2m
( B ~ 1024 A m 2 )
电子的轨道磁矩 和自旋磁矩的大 小为同一数量级
B 称为玻尔磁子。而 为量子力学中的一个基 本常量，称为普朗克常量。
22
①孤立原子中电子的自旋磁矩＞＞轨道磁矩:每个电子自旋 磁矩的近似值为一个波尔因子μB。 μB=9.27×10-24 A〃m 2。 原子磁矩中其它两种磁矩忽略不计，所以μB用作原子磁矩 的单位． ②一个分子内所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和称 为分子的固有磁矩 ③除固有磁矩外，当磁介质处于外磁场中时，也会因磁场 的作用而感应出附加磁矩。
15
(a)基态
erv e2r 2 附加磁矩 2 4 m B
( ~ 1029 A m 2 )
② 电子附加磁矩的大小约比轨道磁矩和自旋磁矩小5个数量级； ③ 一个分子的总磁矩是其所有轨道磁矩、自旋磁矩和附加磁矩 的矢量和。
25
材料中的磁矩
铁磁物质中的原子磁矩和离子磁矩
• 在Fe,Co,Ni这类铁磁物质的晶体中,由于原子子(或离子)的 有规则排列,造成空间周期变化的静电场,它对原子的轨道 运动产生很大的影响,使电子无能无力的轨道平面摇晃不定 . • 所以电子的轨道角动量或者它在某一方向上的分量不能稳 定的值,因而轨道角动量平均起来可能为零,不能产生轨道 磁矩,对外不表现磁性,这和情况我们称为:轨道磁冻结. • 因此在晶体中,原子的轨道磁矩对原子的总磁矩没有贡献 , 在这种情况下:原子的磁矩只能来源于未填满壳层中电子的 未被抵消的自旋磁距.
Chengdu University of Technology
1
第3章 材料的磁学性能
一、磁性概述
二、磁性起源
三、自发磁化 四、磁性能 五、磁畴 六、磁材料技术磁化
七、铁磁材料的磁化
八、磁性测量
理解磁性本质起源 掌握磁性的分类情况
理解铁磁性与铁电性的异同
2
磁化现象
• 任何物质都有磁性，任何空间都存在磁场 • 磁化——物质在磁场中受到磁场的作用而表 现出一定的磁性，材料在磁场强度 H的外加 磁场下会在材料内部产生一定的磁通量密度 ，称为磁感应强度B，有：B=µ H,其中µ 为磁 导率， • 材料磁性来源：安培的分子环流说
B0 -磁感强度（Wb〃m-2）；H 磁场强度（A〃m-1）
介质
B= μ0 ( H+M)= μH
1 H M 0
相对磁导率：μr=μ/μ0 相对磁化率： χ ≡ μr –1。
μ为介质的磁导率 M=（μr -1）H， M= χ H
6
磁学和电学基本物理量的比较
V
Wb(韦伯)是磁通量的单位
3.磁场强度矢量 H
质的物理量仍是磁感强度矢量
H 只是一个辅助矢量，在有磁介质存在时描述磁场基本性
B
由实验得：对大多数磁介质，磁化强度与磁场强度成正比：
M m H
式中：χm称为磁化率。
5
4.磁导率μ
真空
B0=μ0H
μ0 真空磁导率,4π×10-7(H/m)(亨/米）
因为电子带负电，所以电子轨道运动角动量的方向始终与轨道 磁矩方向相反（见上图）。 当用轨道角动量表示电子的轨道磁矩时，有：
e L 2m
( ~ 1024 A m 2 )
21
②电子自旋磁矩
电子本身自旋，产生电子自旋磁 矩。自旋磁矩有两个方向
由量子力学的的理论可以推 导出电子自旋磁矩可表示为：
12
M
铁磁性
Fe,Co,Ni,Gd,Tb,Dy,等元素及其 合金、金属间化合物。 FeSi,NiFe,CoFe,SmCo,NdFeB, CoCr等
H M
各种铁氧体系材料（Te,Go,Ni 氧化物）Fe,Co等与重稀土类 金属形成金属间化合物（TbFe 等)
亚铁磁性
M
顺磁性
H
O2,Pt,Rh,Pd等，第一主族 （Li,Na,K等），第二主族 (Be,Mg,Ca),NaCl,KCl的F中心
9
3.铁磁性(Ferromagnetism)
强磁性，室温下磁化率可达103。 较弱磁场 较高的磁化强 度；外磁场移去保留较强磁性； χ ＞0，μr ＞1 强磁性来源——很强的内部交换场 基本特征-------自发磁化 居里点温度Tc，自发磁化强度变为0，铁磁性消失 Tc以上，材料表现为强顺磁性。 铁磁性物质：Fe，Co，Ni
8
2.顺磁性
磁化强度 M ＞0 ，原子内部存在永久磁矩m。 无外磁场， 宏观无磁性；有外磁场，显示极弱磁性。磁化率很小室 温下约为10-5 ： χ ＝C/T。C：居里常数。 χ ＞0，μr ＞1
M与外磁场H成正比M=kH
抗磁性和顺磁性,其磁化率的绝对值都很小,因而都属弱 磁性。电子为填满壳层的原子或离子：过渡元素、稀土 元素、锕系元素
→→→→→ ←
C. 因为每个电子的自旋磁偶极矩的在外样场方向上的分量是一个玻 尔磁子,所以未被抵消的自旋磁偶极矩应该是 μSz= 5μB-1μB =4μB
27
材料中的磁矩
例2:Fe3+
Fe3+的基态 Fe3+有23个电子,组态是1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,3d5不满也是3d 层,按照上述的填充方式3d层的5个电子应该是这样分 布的 →→→→→ 结果未抵消的自旋磁偶极矩是 μSz= 5μB
17
原子内的电子做循轨运动和自旋运动，所以必然产 生磁矩。前者称为轨道磁矩，后者称为自旋磁矩。 电子的循轨磁矩
Pl =
eh l (l 1) 4m
电子的自旋磁矩
eh s ( s 1) 2m e：单位电荷；h:普朗克常数；m:电子质量；l:轨 道量子数；s:自旋量子数。
Ps =
原子核的磁矩比电子磁矩小三个数量级，一般情况 下可忽略不计。
10
各类磁性物质的M-H曲线
抗磁性和顺磁性介质的B-H为线性关，即B＝H，不变， 铁磁性介质，B-H为非线性，随外磁场变化。
11
4.亚铁磁性(Paramagnetism) 大小不同的原子磁矩反平行排列,二者不能完全抵消，相对于外 磁场表现出一定的磁化作用，称此种铁磁性为亚铁磁性。 5.反铁磁性(Antiferromagnetism) “交换”作用力负值(图7.2) ,电子自旋反向平行排列,整个晶体 M＝0。 宏观特性是顺磁性的,M与H处于同一方向,磁化率χ为正值。 居里点:在居里点，反铁磁性物质的χ达最大值χ n。 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χ几乎接近于0。当温度上升时，使自旋反向 的作用减弱， χ增加。 χ T
M
H
Cr,Mn,Nd,Sm,Eu等3d过渡元素 或稀土元素，还有MnO、 MnF2等合金、化合物等。
13
反铁磁性
H
例如：反铁磁性MnO
MnO点阵中Mn2+的自旋排列
14
间接交换理论：
通过邻近阳离子的激发态而完成间接交换作用。即经中间 的激发态氧离子的传递交换作用，把相距很远无法发生直 接交换作用的两个金属离子的自旋系统连接起来。在激发 态下,O2－将一个2p电子给予相邻的Mn2+而成为O－，Mn2+获 得这个电子变成Mn+，此时它们的电子自旋排列如图所示。
H/m(亨利/米)
1/H A〃turns
电导率
电阻ρ 电动势V
1/〃m
〃m V
7
根据材料磁化率的分类
1.抗磁性
外磁场中，感生一个磁矩，与外磁场方向相反，表现为 抗磁性。 磁化强度M＜0，周期表中前18个主要元素表现为抗磁性。 这些元素构成了陶瓷材料中几乎所有的阴离子（O2-,F-,Cl-,N3,OH-等） 磁矩m =0，χ ＜0， χ ≈-10-6，μr ＜1， B ＜ B0 抗磁性来源——原子轨道中电子轨道状态的变化 抗磁性物质的抗磁性一般很微弱，陶瓷材料的大多属于是抗 磁性的。
28
材料中的磁矩
一些金属离子的磁矩
离 子 未抵消电子数 离子磁矩μB
Cr3+ ,Mn4+
Cr2+ ,Mn3+ Mn2+, Fe3+, Co4+ Fe2+, Co3+ Co2+, Ni3+ Ni2+ Cu2+
3
4 5 4 3 2 1
3
4 5 4 3 2 1
Cu+, Zn2+
0
0
29
材料中的磁矩
铁族元素磁性简述 铁族元素的磁性最强,这些过渡族金属元素的磁行为特点是d壳层上的 磁性电子对磁矩作用贡献,但d南壳层上的电子受外界环境影响大,存在 轨道角动量”冻结”现象,按 μj=gj√J(J+1) 式中:J原子总角量子数; gj 兰德因子,可由实验精确测定, gj=1时原子磁矩由自旋磁 矩贡献, gj=2时 原子磁矩由轨道磁矩贡献, gj在1~2之间时两者共同贡献; 计算的离子磁矩要比实验值大,这是因为上式是对原子自由状态下获 得的,即μj不受周围其它原子的相互作用时,由原子自身的总角动量矩 所产生的磁矩.而实际测得的磁矩,并不是单个自由原子或离子子的磁矩 . 例如,铁原子它的组态是: 1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,3d6,4s2 ,其基态量子数 有S=2,L=2,J=4,g=3/2,由上式计算出磁矩应是6.7μB.但实测得铁原子 磁矩是2.22μB,两者相差甚大.
①电子轨道磁矩
电子绕原子核运动，产生电子轨道磁矩；
设质量为 m 的电子绕核做半 径为 r ，速度为 v 的圆周运动， 其结果相当于一个圆电流 I ， 称为轨道电流。
20
电子绕原子核运动，产生电子轨道磁矩；
T 2 r 电子轨道运动的周期： v
轨道电流的大小： I e T ev 2 r 此轨道电流产生的轨道磁矩： IS ev 2 r r 2 evr 2 电子轨道运动的角动量： L mvr
26
材料中的磁矩
如何计算未抵消的自旋磁矩数:
例1:Fe原子
铁原子的基态 A. 铁原子有26个电子,它们在各壳层的填充方式(组态)为 1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,3d6,4s2 其中未填满的次壳层是d层,. B. d层5个不同方向的轨道,每个轨道上可容纳自旋一正一反两个电 子,所以d可以容纳10个电子,而现在只填了6个电子,而在填充时,先 在5个轨道上分别填上一个电子,它们的自自旋磁矩是互相平行(主 样能量最低)然后再填充其余的电子,其自旋方向与先填的5个电子 相反,所以铁原子3d层上的6个电子应该是这样分布的
3
3.1材料磁性概述
一、基本磁学量
1.磁场
4
2．磁化强度矢量 M
为定量描述磁介质被磁化的程度，引入磁 M
m分 子
化强度矢量的概念：单位体积内所有分子磁矩 的矢量和称为磁化强度矢量。
J N m V s Wb 2.磁感应强度B: B 2 2 2 m A m m m
Mn2+(3d5)
Mn+(3d)6 O-(2p5)
O2-(2p6)
Mn2+(3d5)
（b）激发态
MnO晶体中离子的自旋
16
第2节
磁性起源和原子磁矩
在考虑物质受磁场的影响或物质对磁场的影响时，物质都 被称为磁介质。
由于物质的分子（或原 子）中存在着运动的电荷， 所以磁介质将受到磁场的作 用而处于一种特殊的状态， 称为磁介质的磁化。
所以电子的附加磁矩为：
erv e2r 2 B ( ~ 1029 A m 2 ) 2 4m
24
① 由图可见，电子附加磁 矩的方向始终与外磁场方 向相反；
分 子 磁 矩
e L 轨道磁矩 2m
自旋磁矩 B e
2m
( ~ 1024 A m 2 )
23
③ 电子的附加磁矩
当没有外磁场作用时， 由（1）的讨论：电子的 轨道磁矩为： evr 2 当磁介质放入磁场中时，电子受感生 电场作用加速运动，其加速度为：
a f eEi er dB m m 2 m dt
在轨道半径不变的情况下，电子速率的增量为：
v adt
er erB dB 2m 2m
磁学基本物理量 电学基本物理量
名称
磁极强度q 磁矩m 韦伯Wb Wb〃m
单位
名称
电荷量q 电偶极矩p
单位
库仑C C〃m
磁化强度M
磁通量 磁通密度B 磁场强度H
Wb/m2（特斯拉T）
Wb Wb/m2 A/m
极化强度P
电流强度I 电流密度J 电场强度E
C/m2
A A/m2 V/m
磁导率
磁阻 磁势Vm
原子的磁性不是二者简单的叠加，而是二者耦合。
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磁学基础－物质的磁性
电子的自旋磁矩 原子磁矩 电子的循轨磁矩
物质磁性
源自文库物质磁性具有普遍性
＝Σ
原子磁矩
原子磁矩间相互作用
物质表现何种磁性
外加磁场的作用
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1．分子（原子）磁矩
由安培的分子电流假说得知：在原子和分子内，核外电子的轨道运 动和自旋运动都可看作微小的圆电流。
e B 2m
( B ~ 1024 A m 2 )
电子的轨道磁矩 和自旋磁矩的大 小为同一数量级
B 称为玻尔磁子。而 为量子力学中的一个基 本常量，称为普朗克常量。
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①孤立原子中电子的自旋磁矩＞＞轨道磁矩:每个电子自旋 磁矩的近似值为一个波尔因子μB。 μB=9.27×10-24 A〃m 2。 原子磁矩中其它两种磁矩忽略不计，所以μB用作原子磁矩 的单位． ②一个分子内所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和称 为分子的固有磁矩 ③除固有磁矩外，当磁介质处于外磁场中时，也会因磁场 的作用而感应出附加磁矩。