磁性 基本概念課件

材料的磁性分析主要內容：1）磁介質的分類2）磁性的物理本質3）金屬的抗磁性和順磁性及其應用4）鐵磁性理論：自發(fā)磁化、磁疇、磁化曲線、磁滯回線的理論解釋、鐵磁性的應用5）磁性材料材料的磁性分析主要內容：1磁介質的分類磁介質：能被磁化的物質順磁性物質：產生的附加磁場較小，方向與外加磁場一致抗磁性物質：產生的附加磁場較小，方向與外加磁場相反鐵磁性物質：在磁場中被強烈磁化，使磁場強烈增加，并且在外磁場撤去后，仍會保留部分磁場磁性與物質的微結構密切相關，不僅取決于原子結構、還與原子鍵合、晶體結構磁介質的分類磁介質：能被磁化的物質2磁性的物理本質原子的磁矩主要包括：電子的軌道磁矩和電子的自旋磁矩和原子核磁矩原子核磁矩：電子磁矩的幾千分之一、可忽略通常所指的原子磁矩是原子中所有電子的軌道磁矩和自旋磁矩的矢量和磁性的物理本質原子的磁矩主要包括：電子的軌道磁矩和電子的自旋3電子繞原子核運動猶如一圓電流、具有磁矩電子軌道磁矩大?。很壍澜莿恿寇壍腊霃剑娮淤|量，軌道運動角速度電子的軌道磁矩（μl）＋Zr-eB角量子數：l＝0，1，2，3….n-1電子繞原子核運動猶如一圓電流、具有磁矩電子軌道磁矩大小：軌道4電子軌道磁矩在外磁場（H）方向上的分量滿足量子化條件：磁量子數Z:外磁場方向玻爾磁子、電子磁矩的最小單元Μlz與外磁場方向相反！ZH電子軌道磁矩在外磁場（H）方向上的分量滿足量子化條件：磁量子5電子自旋磁矩外磁場中的取向：兩種方向相反的取向外磁場方向和與外磁場相反的方向原子中填滿電子的殼層或次殼層形成一中心對稱的集體，電子軌道磁矩和自旋磁矩相互抵消原子磁矩是原子未成對電子的軌道和自旋磁矩的矢量和ms＝1/2電子自旋磁矩外磁場中的取向：兩種方向相反的取向外磁場方向和與6原子的總磁矩惰性氣體，及等無固有磁矩具有滿殼層的原子或離子總磁矩為零未排滿時，有磁矩討論：原子的總磁矩惰性氣體7表征磁性的物理量磁化與外磁場（H）的關系總磁場與外磁場（H）的關系表征磁性的物理量磁化與外磁場（H）的關系8磁學基本量的回顧平面載流線圈（圓電流）的磁矩：電流，線圈所圍的面積的方向與電流方向構成右手螺旋非平面載流線圈的磁矩：線圈的磁矩磁學基本量的回顧平面載流線圈（圓電流）的磁矩：電流，線圈所圍9載流線圈所受的磁力矩載流線圈在磁場中將受磁場的作用磁場中的小平面載流線圈或勻強磁場中的平面載流線圈：合磁場力：合磁力矩：與方向一致時磁能最低磁感應強度與磁場強度的關系真空中：磁介中：真空磁導率磁介質相對磁導率載流線圈所受的磁力矩載流線圈在磁場中將受磁場的作用磁場中的小10磁化與磁化強度磁化：物質在磁場中或強或弱要顯示磁性磁化強度：描述物質磁化強弱的物理量定義：單位體積內分子磁矩的矢量和分子磁介質中的關系與的宏觀或實驗關系磁化與磁化強度磁化：物質在磁場中或強或弱要顯示磁性磁化強度：11物質磁性的分類五類磁介質的磁化曲線抗磁反鐵磁順磁亞鐵磁鐵磁據磁化率或相對磁導率，物質的磁性可分為：1、抗磁體在外磁場中顯示與外場方向相反的、微弱的磁性金屬中約一半是抗磁：等2、順磁體在外磁場中顯示與外場方向相同的、微弱的磁性。Pt,Pd(鈀)，奧氏體不銹鋼，稀土金屬：Li,Na,K,Rb(銣)物質磁性的分類五類磁介質的磁化曲線抗磁反鐵磁順磁亞鐵磁鐵磁據123、鐵磁體五類磁介質的磁化曲線抗磁反鐵磁順磁亞鐵磁鐵磁很大、與外磁場成非線性關系變化較弱的磁場能產生很大的磁化強度。金屬：Fe,Co,Ni等鐵磁體在溫度高于某一臨界溫度（居里溫度）變成順磁體4、亞鐵磁體比鐵磁體稍小、具有與鐵磁體類似的磁性如：磁鐵礦（Fe3O4）、鐵氧體等亞鐵磁體電阻率較大、適于制作電阻率大的磁性元件3、鐵磁體五類磁介質的磁化曲線抗磁反鐵磁順磁亞鐵磁鐵磁很大、135、反鐵磁體五類磁介質的磁化曲線抗磁反鐵磁順磁亞鐵磁鐵磁很小的正數，溫度低于某溫度時，磁化率同磁場的方向有關，高于這一溫度時其行為同順磁體如：氧化鎳、氧化錳等5、反鐵磁體五類磁介質的磁化曲線抗磁反鐵磁順磁亞鐵磁鐵磁很小14抗磁性與順磁性金屬的抗磁性與順磁性決定于：點陣結點上正離子的抗磁性點陣結點上正離子的順磁性自由電子的抗磁性自由電子的順磁性起主要作用的一個因素決定材料的磁性抗磁性與順磁性金屬的抗磁性與順磁性決定于：15磁性基本概念課件16磁性基本概念課件171）正離子的抗磁性原子組成上，抗磁物質由電子殼層或次殼層被填滿的原子或離子構成原子或離子無固有磁矩、無外場時不顯磁性抗磁物質處于外場中，電子產生附加的軌道運動、引起與外磁場方向相反的附加磁矩抗磁性正離子：去掉自由電子后的金屬離子1）正離子的抗磁性原子組成上，抗磁物質由電子殼層或次殼層被填18抗磁物質：除金屬等，惰性氣體、離子固體、共價鍵的C,Si,Ge及大部分有機物質3、順磁性的起源順磁性物質的原子具有固有磁矩無外磁場時，熱運動引起原子磁矩取向雜亂無章，順磁體宏觀上不顯磁性抗磁物質：除金屬19外磁場不僅引起原子磁矩的擇有取向，同時引起與外磁場方向相反的附加磁矩但抗磁性被順磁性掩蓋順磁磁化率是抗磁磁化率的：倍順磁性物質：稀土金屬：Li,Na,K,Rb(銣)，居里溫度以上的Fe,Co,Ni等大多數物質有外磁場時，原子磁矩在磁場中擇優(yōu)取向，順磁體呈現與外磁場方向相同的磁性外磁場不僅引起原子磁矩的擇有取向，同時引起與外磁場方向相反的20材料的磁性分析主要內容：1）磁介質的分類2）磁性的物理本質3）金屬的抗磁性和順磁性及其應用4）鐵磁性理論：自發(fā)磁化、磁疇、磁化曲線、磁滯回線的理論解釋、鐵磁性的應用5）磁性材料材料的磁性分析主要內容：21磁介質的分類磁介質：能被磁化的物質順磁性物質：產生的附加磁場較小，方向與外加磁場一致抗磁性物質：產生的附加磁場較小，方向與外加磁場相反鐵磁性物質：在磁場中被強烈磁化，使磁場強烈增加，并且在外磁場撤去后，仍會保留部分磁場磁性與物質的微結構密切相關，不僅取決于原子結構、還與原子鍵合、晶體結構磁介質的分類磁介質：能被磁化的物質22磁性的物理本質原子的磁矩主要包括：電子的軌道磁矩和電子的自旋磁矩和原子核磁矩原子核磁矩：電子磁矩的幾千分之一、可忽略通常所指的原子磁矩是原子中所有電子的軌道磁矩和自旋磁矩的矢量和磁性的物理本質原子的磁矩主要包括：電子的軌道磁矩和電子的自旋23電子繞原子核運動猶如一圓電流、具有磁矩電子軌道磁矩大小：軌道角動量軌道半徑，電子質量，軌道運動角速度電子的軌道磁矩（μl）＋Zr-eB角量子數：l＝0，1，2，3….n-1電子繞原子核運動猶如一圓電流、具有磁矩電子軌道磁矩大?。很壍?4電子軌道磁矩在外磁場（H）方向上的分量滿足量子化條件：磁量子數Z:外磁場方向玻爾磁子、電子磁矩的最小單元Μlz與外磁場方向相反！ZH電子軌道磁矩在外磁場（H）方向上的分量滿足量子化條件：磁量子25電子自旋磁矩外磁場中的取向：兩種方向相反的取向外磁場方向和與外磁場相反的方向原子中填滿電子的殼層或次殼層形成一中心對稱的集體，電子軌道磁矩和自旋磁矩相互抵消原子磁矩是原子未成對電子的軌道和自旋磁矩的矢量和ms＝1/2電子自旋磁矩外磁場中的取向：兩種方向相反的取向外磁場方向和與26原子的總磁矩惰性氣體，及等無固有磁矩具有滿殼層的原子或離子總磁矩為零未排滿時，有磁矩討論：原子的總磁矩惰性氣體27表征磁性的物理量磁化與外磁場（H）的關系總磁場與外磁場（H）的關系表征磁性的物理量磁化與外磁場（H）的關系28磁學基本量的回顧平面載流線圈（圓電流）的磁矩：電流，線圈所圍的面積的方向與電流方向構成右手螺旋非平面載流線圈的磁矩：線圈的磁矩磁學基本量的回顧平面載流線圈（圓電流）的磁矩：電流，線圈所圍29載流線圈所受的磁力矩載流線圈在磁場中將受磁場的作用磁場中的小平面載流線圈或勻強磁場中的平面載流線圈：合磁場力：合磁力矩：與方向一致時磁能最低磁感應強度與磁場強度的關系真空中：磁介中：真空磁導率磁介質相對磁導率載流線圈所受的磁力矩載流線圈在磁場中將受磁場的作用磁場中的小30磁化與磁化強度磁化：物質在磁場中或強或弱要顯示磁性磁化強度：描述物質磁化強弱的物理量定義：單位體積內分子磁矩的矢量和分子磁介質中的關系與的宏觀或實驗關系磁化與磁化強度磁化：物質在磁場中或強或弱要顯示磁性磁化強度：31物質磁性的分類五類磁介質的磁化曲線抗磁反鐵磁順磁亞鐵磁鐵磁據磁化率或相對磁導率，物質的磁性可分為：1、抗磁體在外磁場中顯示與外場方向相反的、微弱的磁性金屬中約一半是抗磁：等2、順磁體在外磁場中顯示與外場方向相同的、微弱的磁性。Pt,Pd(鈀)，奧氏體不銹鋼，稀土金屬：Li,Na,K,Rb(銣)物質磁性的分類五類磁介質的磁化曲線抗磁反鐵磁順磁亞鐵磁鐵磁據323、鐵磁體五類磁介質的磁化曲線抗磁反鐵磁順磁亞鐵磁鐵磁很大、與外磁場成非線性關系變化較弱的磁場能產生很大的磁化強度。金屬：Fe,Co,Ni等鐵磁體在溫度高于某一臨界溫度（居里溫度）變成順磁體4、亞鐵磁體比鐵磁體稍小、具有與鐵磁體類似的磁性如：磁鐵礦（Fe3O4）、鐵氧體等亞鐵磁體電阻率較大、適于制作電阻率大的磁性元件3、鐵磁體五類磁介質的磁化曲線抗磁反鐵磁順磁亞鐵磁鐵磁很大、335、反鐵磁體五類磁介質的磁化曲線抗磁反鐵磁順磁亞鐵磁鐵磁很小的正數，溫度低于某溫度時，磁化率同磁場的方向有關，高于這一溫度時其行為同順磁體如：氧化鎳、氧化錳等5、反鐵磁體五類磁介質的磁化曲線抗磁反鐵磁順磁亞鐵磁鐵磁很小34抗磁性與順磁性金屬的抗磁性與順磁性決定于：點陣結點上正離子的抗磁性點陣結點上正離子的順磁性自由電子的抗磁性自由電子的順磁性起主要作用的一個因素決定材料的磁性抗磁性與順磁性金屬的抗磁性與順磁性決定于：35磁性基本概念課件36磁性基本概念課件371）正離子的抗磁性原子組成上，抗磁物質由電子殼層或次殼層被填滿的原子或離子構成原子或離子無固有磁矩、無外場時不顯磁性抗磁物質處于外場中，電子產生附加的軌道運動、引起與外磁場方向相反的附加磁矩抗磁性正離子：去掉自由電子后的金屬離子1）正離子的抗磁性原子組成上，抗磁物質由電子殼層或次殼層被填38抗磁物質：除金屬等，惰性氣體、離子固體、共價鍵的C,Si,Ge及大部分有機物質3、順磁性的起源順磁性物質的原子具有固有磁矩無