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1、在真空中：,每个电子的自旋磁矩近似等于一个Bohr磁子。,动画,以上五种磁性类型的原子磁距分布特点,磁化强度M和磁场强度H之间的关系,抗磁性物质：Bi、Zn、Ag、Mg等金属，Si、P、S等非金属，许多有机高聚物及惰性气体；顺磁性物质：Al、Pt、La等，稀土金属、铁族元素的盐类；铁磁性物质：Fe、Co、Ni、Y、Dy等反铁磁性物质：Mn、Cr，部分铁氧体如ZnFe2O4，和某些化合物MnO、CoO、FeF2等。亚铁磁性物质：尖晶石型晶体、石榴石型晶体等几种结构类型的铁氧体。,不同磁性物质磁性的异同点,磁化功：物体磁化，改变其磁化强度，需要做功。,第一项是真空中的磁场能量密度，第二项是使单位体
2、积磁性体磁化所做的功。,该式告诉我们：在绝热 等容 过程中，磁化功的等于磁体内能的增加。,M,该式告诉我们：等温、等容过程中，磁场做的磁化功等于体系自由能的增加。 只是等容过程，可以得出：,如果能从理论上给出自由能的表达式 ，则可获得一定温度下的 M-H 关系式。,自由能,考虑到：于是：,此时，吉布斯函数是温度、压力和磁场的函数。,知道了G,即可求出磁化强度。,吉布斯函数（也称热力学势）,统计物理中的配分函数（状态和）是系统微观状态的总体反映，由它可以导出宏观量：,结合前面的结果，可以给出：,是某一微观态的能量， 是与这一状态相应的简并度。,小结：通过量子力学求出原子系统在外磁场中的能量本征值
3、及相应的简并度后，即可计算其磁化强度。,配分函数 Z,动画,几个重要的物理参量：Ms、Tc、Hc、Mr、Br、r等,存在磁性转变的特征温度居里温度，温度低于居里温度 时呈铁磁性，高于居里温度时表现为顺磁性，其磁化率温度 关系服从居里-外斯定律。,饱和磁化强度MS等于每个磁畴中原来的磁化强度，该值很大，这就是铁磁质磁性r大的原因。 磁滞现象是由于掺杂和内应力等的作用，当撤掉外磁场时磁畴的畴壁很难恢复到原来的形状，而表现出来。,任何铁磁体和亚铁磁体，在温度低于居里温度Tc时，都是磁畴组成的。 磁畴是自发磁化到饱和（即其中的磁矩均朝一个方向排列）的小区域。相邻磁畴之间的界线叫磁畴壁 磁畴壁是一个有一
4、定厚度的过渡层，在过渡层中磁矩方向逐渐改变。,磁畴：铁磁质中由于原子的强烈作用，在铁磁质中形成磁场 很强的小区域 。 磁畴的体积约为 10-12 m3 。,既然磁畴内部的磁矩排列是整齐的，那么在磁畴壁处原子磁矩又是怎样排列的呢？在畴壁的一侧，原子磁矩指向某个方向，假设在畴壁的另一侧原子磁矩方向相反。在畴壁内部，原子磁矩必须成某种形式的过渡状态。,畴壁由很多层原子组成。为了实现磁矩的转向，从一侧开始，每一层原子的磁矩都相对于磁畴中的磁矩方向偏转了一个角度，并且每一层的原子磁矩偏转角度逐渐增大，到另一侧时，磁矩已经完全转到和这一侧磁畴的磁矩相同的方向。,磁畴的转向,在无外磁场时，各磁畴排列杂乱无章
5、，铁磁质不显磁性； 在外磁场中，各磁畴沿外场转向，介质内部的磁场迅速增加，在铁磁质充磁过程中伴随着发声、发热。,磁化曲线与磁畴的关系,H增加，磁域界移动，磁域逐渐改变，磁矩方向转向，渐与磁场平行，单一磁域（饱和磁化）,磁滞回线与磁畴的关系,动画,动画,4.3.3 铁磁材料的相互作用能,铁磁性材料内存在的相互作用能量，直接影响到铁磁材料中磁畴的形成及其具体结构图形。五种相互作用能： 交换能Fex 磁晶各向异性能Fk 磁弹性能F 退磁场能Fd 外磁场能FH,动态磁滞回线：材料在交变磁场作用下被反复磁化形成的磁滞回线。静态磁滞回线：材料在静态磁场作用下形成的磁滞回线。,在动态磁化过程中，材料样品内的
6、磁损耗除了具有静态磁化时磁滞损耗外，还有涡流损耗和剩余损耗。,复数磁导率,外加交变磁场：,材料内磁感应强度：,若令,复数磁导率：,：B落后于H的相位差，称为损耗角。,弹性磁导率，相当于静态磁化的磁导率。,粘滞性磁导率，与磁能损耗成正比。,磁能的储存,磁能的损耗,动态磁化过程,品质因子Q：能量的储存与能量的损耗之比值,动画,一般指在弱交变磁场中的复数磁导率 中 和 随频率f变化的关系。,它的磁性与铁磁性的相同点： 具有自发磁化强度和磁畴。,它的磁性与铁磁性的不同之处： 铁氧体一般是多种金属的氧化物复合而成。,铁氧体磁性来自两种磁矩（亚铁磁性）,一种磁矩在相反方向排列,一种磁矩在一个方向相互排列整齐,硬磁材料的特点： 矫顽力Hc大、剩磁Br大、最大磁能积(BH)max大,软磁材料的特点： 矫顽力Hc小、磁导率高、饱和磁感应强度Bs大、 磁损耗tan低、电阻率高、截止频率fc高。矩磁性材料的特点： 磁滞回线近似为矩形、表征其矩形度的剩磁比Br/Bm大、矫顽力Hc小、磁损耗tan小、开关系数Sw小。 剩磁感应强度Br很高，接近于饱和磁感应强度Bs，即Br/Bs = 0.8以上，(BH)max比较高，可以得到高的读“1”信号和低的读“0”磁噪声； 矫顽力低，可以降低存取“1”和“0”磁噪声的功率，因而降低温度。 信噪比和抗干扰比高，对环境和温度稳定性好等。,
