磁學(xué)常量轉(zhuǎn)換

1、3.15磁學(xué)基礎(chǔ)C.A.Ross，材料科學(xué)與工程學(xué)系，麻省理工學(xué)院參考數(shù)據(jù)：Jiles，磁學(xué)與磁性材料導(dǎo)論磁性數(shù)值與單位H=磁場(chǎng)強(qiáng)度，A/m -表示能量梯度或偶極的力矩B=磁通量密度，T或Wb/m2 -每單位面積通過的磁力線數(shù)M=磁化強(qiáng)度，A/m -磁矩，材料對(duì)場(chǎng)的反應(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度由電流產(chǎn)生：電流i在半徑r產(chǎn)生切線場(chǎng)H = i/2 n r或由磁性材料而來。在自由空間中磁通量密度由 B = p oHp o= 4n *10-7 Henry/m磁場(chǎng)強(qiáng)度決定但在材料中B = p o (H + M)p r =相對(duì)磁導(dǎo)率=(p r - 1)=磁化率B = p o p rHM = H(p r - 1)M = X

2、 H磁化強(qiáng)度與磁通量密度表示材料對(duì)于磁場(chǎng)場(chǎng)度H的反應(yīng)。磁通量密度的場(chǎng)線是連續(xù)的。注，相同的表示式以cgs單位表示：B (Oersted) = H (Gauss) + 4n M (emu/cc)在此 1 Oe = (1000/4n ) A/m = 79.6 A/m真空中：1 Oe (奧斯特)=1G (高斯)1 G = 10-4 T1 emu/cc = 1 kA/m不同種類的材料反磁：原子沒有凈磁矩，但磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生與外加場(chǎng)相反的小磁矩，磁化率為負(fù)的(p r 1)。鐵磁有自發(fā)的磁化強(qiáng)度，及大的磁導(dǎo)率，其與樣品的經(jīng)歷有關(guān)，具有非線性的磁滯現(xiàn)象。磁性行為的源由電荷的移動(dòng)使得電子的角動(dòng)量產(chǎn)生磁化。磁化由1）

3、電子自旋，2）電子軌道運(yùn)動(dòng)而來。成對(duì)電子的貢獻(xiàn)會(huì)互相抵銷，所以強(qiáng)磁效應(yīng)發(fā)生在材料具有未成對(duì)的電子。一個(gè)電子具有1 p B （波耳磁子）=9.27*10-24 Am2的動(dòng)量Stern-Gerlach與Zeeman的實(shí)驗(yàn)指出了原子有磁化的量子現(xiàn)象。我們預(yù)期在過渡金屬（未填滿3d軌域）及稀土元素（未填滿4f軌域）有大的磁性現(xiàn)象，因?yàn)樗鼈冇写蟮膬糇?旋。例如：Fe3+有3d5:預(yù)期每個(gè)原子有5p B （忽略軌道的貢獻(xiàn)）Fe有3d8 :預(yù)期每個(gè)原子有2p B鐵磁物質(zhì)之鄰近原子因?yàn)榻粨Q耦合，會(huì)有自旋的自發(fā)排序。假若自旋有一角度0,交換能=A （1 - cos0 ）在此A式交換常數(shù)，如對(duì)鐵而言是1.4*10

4、-20 J負(fù)A表示反向平行排列：材料是反鐵磁性或陶鐵磁性。在居禮溫度之上，自旋是隨機(jī)排列，所以kTA（對(duì)鐵而言是770 C）排列整齊的自旋形成扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)通常都指向不同的方向，就樣品而言平均起來就沒有凈磁矩。但是， 扇區(qū)可由相對(duì)較小的磁場(chǎng)磁化而排列在同一方向（注：此時(shí)磁壁就不存在了），以產(chǎn)生較大的凈磁矩，所以 其磁導(dǎo)率非常高。M-H曲線的形狀是遲滯的，重要的磁滯回線參數(shù)包含：曲線內(nèi)的面積（外加磁場(chǎng)作一個(gè)循環(huán)的能量消耗）飽和磁化（在大磁場(chǎng)中的磁化）殘磁（磁場(chǎng)為零時(shí)仍存在磁化強(qiáng)度）頑磁（要將磁化強(qiáng)度去除所需的磁場(chǎng)強(qiáng)度）異向性與扇區(qū)磁能包含下列幾項(xiàng)：交換能（在所有的自旋互相平行時(shí)有最小值）靜磁能（

5、扇區(qū)指向不同的方向以使能量最小，所以沒有外場(chǎng)）則曼效應(yīng)（因外加磁場(chǎng)引起的位能，E = M.H）磁晶能（若磁化方向在特定的晶體方向，如在鉆的c軸方向，所需能量較低）扇區(qū)結(jié)構(gòu)的形成以降低至最小能量。扇區(qū)大小一般約微米或更大的等級(jí)；磁壁寬約100nm磁晶異向能表示要將磁化拉離喜好（容易）的軸項(xiàng)所需的能量。例如：鉆Ku = 4.1 105 J/m3單軸，0001是容易的鐵 K1 = 4.8 104 J/m3立方,是容易的鎳 K1 = -4.5 103 J/m3立方,是容易的單軸：能量E = Ku sin2 =磁化方向M與異磁化軸間的角度立方：E = K1 （cos2? 1cos2? 2 + cos2?

6、 2cos2? 3 + cos2? 3cos2? 1） + 高階項(xiàng) i =磁化方向 M 與 i 軸間 的角度磁壁寬度是由交換能（傾向?qū)挻疟冢┡c磁異向能（傾向窄磁壁）之間的平衡所決定壁寬（a =晶格參數(shù)）壁能對(duì)于夠小的粒子并不足以建構(gòu)起磁壁，因?yàn)閮?chǔ)存的凈磁能小于壁能，這些稱作”單一扇區(qū)”粒子。非常小的粒子是熱的不穩(wěn)定態(tài)，因?yàn)閮舸拍躃totV . LTiT -l-lKJ I I . LJ-I ；_J :I m J I J磁學(xué)量名稱符號(hào)CGS單位SI單位換算比（SI制數(shù)值乘 以此數(shù)即得CGS 制數(shù)值）磁彳成強(qiáng)度m韋即b）108/ 471磁通麥克斯韋WK）韋(Wb)108磁矩Mm磁矩安/米2 (A/i103磁通密度或 磁感應(yīng)強(qiáng)度B高斯（Gsl韋/米2或特 斯拉 （Wb/m2或T）104磁場(chǎng)強(qiáng)度H奧斯特（Oe）安/米(A/m)1/79. 6磁勢(shì) 磁通勢(shì)(pmVm奧厘米(Oe-c m)安匝（A）W10磁，七強(qiáng)度M高斯（Gd安/米(A/m)10-3相充r磁化簞X4兀相對(duì)導(dǎo)磁簞1退磁因子N(CGS) D(SI)4兀真空導(dǎo)磁簞p.01W107107/471磁阻Rm（奧厘米）,麥 克斯韋安匝/韋(A/W b)471-10-9磁晶各問異 性常數(shù)KIerg/cm2焦/米10磁能枳(BH)m扃奧焦/緇(JAn3)109/ 7. 96疇壁能密度Yerg/cm2焦2(J/m