《磁学基础》教学大纲（本科）.docx

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1、磁学基础教学大纲课程英文名Introduction to Magnetism课程代码05M0076学分2总学时32理论学时32实验/实践学时 0课程类别专业课课程性质任选先修课程普通物理、固体物理基础适用专业材料科学与工程开课学院材料科学与工程执笔人审定人专业建 设委员 会制定时间2022年11月注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标(-)课程地位磁学基础是材料科学与工程专业一门同生产实际有密切联系的专业选修课，教学目的是 培养学生利用所学数学、物理及材料科学知识，理解和掌握磁学的基础理论。通过课程学习，使 学生理解磁性的起源、物质

2、磁性的种类、基本的磁性理论、常见的磁效应、几类常用的磁性材料 和磁性材料磁特性的测量方法等，为今后深入研究纳米磁性材料和功能材料及正确理解磁学理论 奠定基础。学生通过本课程的学习，可以在以后的学习、研究及工作过程中应用所学的知识分析问题、 解决问题。可对常见的磁性材料，包括永磁材料、软磁材料及磁记录材料有一个基本的了解，具 备初步的磁性测量能力，并可针对些简单的磁性现象做出解释。(-)课程目标1 .理解宏观尺度上的磁现象；掌握退磁场理论，理解磁场强度、磁感应强度、磁化强度和磁 矩的基本概念及其计算方法；2 .掌握磁测量的基本原理；了解磁测量的一些基本仪器及测量方法：3 .掌握五种基本磁性及其特

3、点和不同类型的实用铁磁性材料，理解磁性材料的分类及铁磁体 的磁性能：了解抗磁性、顺磁性理论及分子场理论；4 .掌握磁滞回线及其相关特性和磁畸边界的特性；理解磁畴理论和畴壁位移：了解磁畴的能 量依据、磁畴图形及磁化机理和巴克好森效应、磁致伸缩及磁致电阻等磁效应。5 .掌握永磁材料和软磁材料的特性及应用特点，理解软磁材料在交直流场下的应用，理解永 磁材料的应用特性。二、课程目标达成的途径与方法磁学基础课程教学以课堂教学为主，结合自主学习，针对磁性功能材料的理论及应用实 际，学习磁学基础知识，分析直流和交流磁化过程及磁化机理，并学会在特定条件下测量磁性材 料的磁性能，掌握物质磁性的分类及各种磁效应的

4、专业基础知识。培养学生运用材料科学理论的 基础知识和磁学领域的专业知识，分析和解决在科研及工程领域出现的与磁性相关问题的能力。（1）课堂教学主要讲述磁学的基本概念、基本原理、磁性测量、磁化机理、磁性材料和磁 效应，并将生产应用中的各种应用实例融入理论教学中，使学生能够更加容易理解抽象的理论知 识，提高学习磁性理论的兴趣，熟悉磁学和磁性材料的理论知识体系，形成良好的思维方式和学 习方法。在课堂教学中，充分引入互动环节，提高教学效果。（2）针对某些较为容易或先期在大学物理、功能材料和材料科学基础中讲解较为充分的知 识点，列出部分内容作为学生自主学习环节，训练、形成良好的专业知识学习方法，培养学生自

5、 主学习的意识和能力。（3）通过课堂讲解和提问，培养理论知识的应用能力、实验数据的分析和处理能力和团队 协助能力，形成良好的思维习惯。在课堂教学中，充分引入互动环节，提高教学效果。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M. L）毕业要求1毕业要求2课程目标1HH课程目标2HM课程目标3HL课程目标4MM课程目标5HL注7T支撑强度分别填写K或L7WK表示支撑程度高、M为中等、L为低）。毕业要求分解指标点支撑权重（1）工程知识：能够利用数学、 自然科学、工程基础和专业知识 发现并解决磁性材料在产品设 计、性能检测、工艺制定和质量 管理等的需要涉及多方面技术

6、 和其他因素的复杂工程问题。1-1:能将数学、磁学理论用于表述磁性材料计 量检测领域复杂工程问题；1-2：能够运用机、电、算等材料基础和专业知 识描述磁性材料计量检测领域复杂工程问题并 求解相关数学模型；1-3：能够运用磁性材料、磁性测量和磁学基础 知识和数学模型对磁性材料产品设计、性能检 测、工艺制定和质量管理等过程中的复杂工程 问题进行推演、分析、比较。（2）问题分析：能够应用数学、 磁学和材料科学的基本原理，通 过合适的磁学理论和抽象模型 识别和表达复杂磁学问题，通过 查阅文献、标准、规范规程，分 析、解决磁性材料的产品设计、 性能检测、工艺制定和质量管理 等多方面复杂工程问题，能获得

7、有效结论。2-1：能够运用磁学理论认识、判断需要解决的 磁性材料的产品设计、性能检测、工艺制定和 质量管理等复杂磁学问题；2-2：能够运用数学、磁学和材料科学的基本原 理、数学模型方法、文献研究来表达和分析复 杂磁学问题；2-3：能够针对磁性材料产品设计、工艺路线、 性能检测、质量管理等复杂工程问题建立评价 标准、分析影响因素、获得结论。0.50（7）环境与可持续发展：能够 理解和评价针对新材料的产品 设计、性能检测、工艺制定和质 量管理等多方面的复杂工程问 题的专也工程实践对环境、社会 可持续发展的影响。7T：理解磁性材料的开发及复杂工程应用与环 境保护和社会可持续发展的关系；7-2：能够从

8、环境、社会可持续发展分析和评价 样性材料设计、制备及工程实践的可持续性， 评价磁性材料及磁效应产品研发、生产周期对 于人类和环境的影响。0.40（11）项目管理：理解并掌握新 材料产品设计和实施全周期、全 流程的过程管理、成本分析与决 策方法，并能在多学科环境中应 用。11T理解磁性材料研发、生产及工程应用过程 中涉及的重要管理与经济决策方法：11-2 了解新材料研发、生产及工程应用中全周 期、全流程的成本构成，能够综合工程活动中 的多学科因素，运用工程管理与经济决策方法 进行合理分析。035四、课程主要内容与基本要求知识点主要内容基本要求对应的课程目标宏观尺 度上的磁 现象磁场L3课程目标（

9、1）磁感应及磁场计算L2课程目标（1）磁化强 度和磁矩磁化强度、磁矩L2课程目标（1）磁路和退磁场L2课程目标（1）磁性测 量磁测量的基本原理；L2课程目标（2）磁性测量的一些基本方法L1课程目标（2）磁性材 料磁性材料的分类及铁磁体的磁性能；L3课程目标（3）不同类型的实用铁磁性材料；L3课程目标（3）顺磁性及抗磁性L1课程目标（3）磁特性磁滞回线及相关特性；L2课程目标（4）巴克好森效应及相关现象L1课程目标（4）磁致伸缩及磁致电阻。L1课程目标（4）磁畴磁畴理论及其发展L2课程目标（4）磁畴的能量依据及磁畴图形L1课程目标（4）畴壁磁畴边界的特性L2课程目标（4）畴壁位移1.1课程目标（

10、4）磁畴运 动过程解可逆及不可逆磁畴运动过程；L2课程目标（4）由钉扎模型确定的磁化曲线；L1课程目标（4）铁磁性滞后现象理论及磁畴磁化过程动 力学。L1课程目标（4）磁有序 及临界现 象顺磁性理论和抗磁性理论L1课程目标3磁有序理论及磁结构L1课程目标3软磁材 料软磁材料的特性及应用L2课程目标5交流应用的软磁材料L1课程目标5直流应用的软磁材料L1课程目标5永磁材料永磁材料的特性及应用L2课程目标5永磁材料L1课程目标5。标准介 绍名词术语及定义L1课程目标5磁学国家标准简介L1课程目标5基本要求：L1-理解，L2-掌握，L3-熟练掌握）五、课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务第一章宏

11、观尺度上的磁现象（1）磁场（2）磁感应强度4完成1.2, 1.4作业第一早磁化强度和磁矩（1）磁矩（2）磁极和安培束缚电流（3）磁化强度（4）磁路与退磁场4完成2.1, 2. 4作业第三章磁性测量（1）感应法（2）测量力的方法（3）依赖于材料特性变化的方法（4） SQUID4完成3. 5作业第四章磁性材料（1）磁性材料的分类（2）铁磁体的磁性能（3）不同类型的实用铁磁性材料（4）顺磁性和抗磁性6完成 4. 1, 4.2, 4. 6 作 业第五章磁特性4完成5. 6作业（1）磁滞回线及相关特性（2）巴克好森效应及相关现象（3）磁致伸缩（4）磁致电阻第六章磁畴（1）磁畴理论的发展（2）能量依据和磁

12、畴图形3完成6. 1作业第七章畴壁（1）磁畴边界的特性（2）畴壁位移3完成7. 4作业第八章磁畴运动过程（1）可逆及不可逆磁畴运动过程（2）由钉扎模型确定磁化曲线（3）铁磁性滞后现象的理论（4）磁畴磁化过程动力学4完成&1, 8. 5作业第九章磁有序及临界现象（1）顺磁性理论和抗磁性理论（2）磁有序理论（3）磁结构4完成9. 1作业第十章软磁材料（1）特性及应用（2）交流应用的材料（3）直流应用的材料4第十一章永磁材料（1）特性及应用（2）永磁材料4第十二章标准解读（1）名词术语及定义国家标准（2）磁性材料的国家标准（3）磁性测量的国家标准4六、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据

13、）占总成绩比例过程考核到课率、课堂提问、雨课堂、钉 钉教学、平时作业学生课程平时成绩考核 细则20%期末考核闭卷试卷参考答案和评分标 准80%考核类别考试成绩登记方式百分制七、推荐教材与主要参考书（一）推荐教材:磁学及磁性材料导论，David Jiles,肖春涛译,兰州大学出版社；2003年8月（-）主要参考书：1 .铁磁学（上），戴道生、钱昆明著，科学出版社，1987年6月2 .铁磁学（中），钟文定著，科学出版社；1987年8月3 .铁磁学（下），廖绍彬著，科学出版社；1988年3月4 .铁磁性物理，近用聪信（日）著，葛世慧译，兰州大学出版社；2002年7月5 .凝聚态磁性物理，姜寿亭，李卫，科学出版社；2003年10月