16 无机材料的磁学性能.ppt

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1、第七章第七章物质的磁性物质的磁性B磁感应强度磁感应强度-磁导率磁导率H-磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度H Hr-r-磁场中一点距磁场中一点距导线距离导线距离磁导率磁导率物质的磁性物质的磁性磁化率磁化率磁化强度磁化强度单位磁场强度的磁化强度单位磁场强度的磁化强度物质的磁性物质的磁性物质的磁性物质的磁性n磁化强度磁化强度磁化强度也是描述磁质被磁化后其磁性强磁化强度也是描述磁质被磁化后其磁性强弱的一个物理量。弱的一个物理量。称为磁化率或磁化系数称为磁化率或磁化系数 材料的磁性来源于原材料的磁性来源于原子磁矩子磁矩,原子磁矩包括原子磁矩包括物质磁性的本质物质磁性的本质原子核磁矩原子核磁矩电子自旋磁矩

2、电子自旋磁矩电子轨道磁矩电子轨道磁矩很小很小,只有电子磁矩的几千分之一只有电子磁矩的几千分之一,在考虑它对在考虑它对原子磁矩的贡献时可以忽略不计原子磁矩的贡献时可以忽略不计.n电子的磁矩电子的磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成原子固有由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成原子固有磁矩磁矩,也称本征磁矩也称本征磁矩 如果原子中所有电子壳层都是填满的如果原子中所有电子壳层都是填满的,其电其电子磁矩相互抵消，因而不显磁性子磁矩相互抵消，因而不显磁性对一些具有不对称电子结构的原子对一些具有不对称电子结构的原子,有些电有些电子层并未完全填满子层并未完全填满,其电子磁矩不会全部相其电子磁矩不会全部相互抵消，因而显

3、示磁性互抵消，因而显示磁性.物质磁性的本质物质磁性的本质v抗磁性抗磁性v顺磁性顺磁性v铁磁性铁磁性v亚铁磁性亚铁磁性v反铁磁性反铁磁性磁性的分类磁性的分类v抗磁性抗磁性材料本身没有原子磁矩材料本身没有原子磁矩,外磁场会使材料中外磁场会使材料中电子的轨道运动发生变化电子的轨道运动发生变化,感应出很小的磁感应出很小的磁矩矩,其方向与外磁场方向相反其方向与外磁场方向相反,称为抗磁性称为抗磁性 当当磁化强度磁化强度M M为负时，固体表现为抗磁性为负时，固体表现为抗磁性 Bi,Cu,Ag,AuBi,Cu,Ag,Au 等金属具有这种性质等金属具有这种性质抗磁性物质的抗磁性一般很微弱，抗磁性物质的抗磁性一般

4、很微弱，磁化率一磁化率一般约为般约为-10-5，为负值，为负值 v顺磁性顺磁性顺磁性物质的主要特征是不论外加磁场是否存在，顺磁性物质的主要特征是不论外加磁场是否存在，原子内部存在永久磁矩原子内部存在永久磁矩,在外磁场作用下在外磁场作用下,各个原子各个原子磁矩会沿外磁场方向择优取向磁矩会沿外磁场方向择优取向,使材料表现出宏观使材料表现出宏观磁性磁性顺磁性物质的磁性除了与有关外，还依赖于温度，顺磁性物质的磁性除了与有关外，还依赖于温度，其磁化率与绝对温度成反比其磁化率与绝对温度成反比,室温下约为室温下约为10-5 特点特点:磁场强度获得增强磁场强度获得增强 M:正值正值顺磁性物质的顺磁性物质的过渡

5、元素、稀土元素、钢系元素，过渡元素、稀土元素、钢系元素，还有铝铂等金属，都属于顺磁物质还有铝铂等金属，都属于顺磁物质 v铁磁性铁磁性有一类物质如有一类物质如Fe,Co,Ni，室温下磁化率可达室温下磁化率可达10-3数量级，这类物质的磁性称为铁磁性数量级，这类物质的磁性称为铁磁性铁磁性物质即使在较弱的磁场内，也可得铁磁性物质即使在较弱的磁场内，也可得到极高的磁化强度，而且当外磁场移去后，到极高的磁化强度，而且当外磁场移去后，仍可保留极强的仍可保留极强的永久磁性永久磁性。各类磁性物质的。各类磁性物质的-曲线示于下图曲线示于下图v铁磁性铁磁性铁磁体的铁磁性只在某一温度以下才表现出铁磁体的铁磁性只在某

6、一温度以下才表现出来，超过这一温度，铁磁性消失。这一温度来，超过这一温度，铁磁性消失。这一温度称为称为居里点居里点其磁化率与温度的关系服从居里其磁化率与温度的关系服从居里一外斯定律一外斯定律 v亚铁磁性亚铁磁性 类似于铁磁性类似于铁磁性,磁化率比铁磁性略低磁化率比铁磁性略低些些v反铁磁性反铁磁性反铁磁性物质大都是非金属化合物，反铁磁性物质大都是非金属化合物，如如MnO。原子具有磁矩原子具有磁矩,其相邻原子或离子的磁其相邻原子或离子的磁矩作反方向平行排列矩作反方向平行排列,总磁矩为总磁矩为0,这种这种材料称为反铁磁性材料材料称为反铁磁性材料M与与H为同一方向为同一方向,磁化率为正值磁化率为正值磁化强度M磁场强度H磁化曲线例例:绘出铁磁性绘出铁磁性、亚铁磁性亚铁磁性、顺磁性及顺磁性及抗磁性的磁化曲线抗磁性的磁化曲线磁化强度M磁场强度H磁化曲线例例:绘出铁磁性绘出铁磁性、亚铁磁性亚铁磁性、顺磁性及顺磁性及抗磁性的磁化曲线抗磁性的磁化曲线铁磁性铁磁性亚铁磁性亚铁磁性顺磁性顺磁性抗磁性抗磁性