大学物理(7.6.1)--磁介质及磁化微观机制

mv 分
电
v流
v jﾢ
DB
BBv00
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2. 抗磁质
特 点 ： 分 子 固 有 磁 矩 为 零 。 但 是 ， 电 子 磁 矩 在 外 磁
场力矩作用下进动产生和外磁场反向的感生磁
矩。
v jﾢ
v
v
B0 -DB
出现反向的表面束缚电流减弱磁场
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主要磁化过程为：
壁 移 （ 大 角 度 →小 角 度 ）
转向（磁畴方向与外场方向一致）
磁滞的解释：掺杂、内应力等对磁畴的钉扎作用。“畴 壁位移”和“磁矩取向”过程不可逆。
居里点：温度 T > TC 磁畴瓦解，铁磁质顺磁质。
磁致伸缩：畴壁位移和磁矩取向，改变晶格间距（体积 ）
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2. 分类（按矫顽力的大小分）
1 ） 硬磁材料 特点：一般 Hc 较大， Br 也大，磁滞显 适 合 制著作 永 磁 体
2 ）软磁材料 特点：一般 Hc 较小， Br 也小，磁滞损 适 于 制 作耗交少流 电 磁 铁 、 变 压 器 铁 芯 等
3 ）矩磁材料 。特点： 磁滞回线像矩形，有两个稳态
I
v B0
vv
v
B0 + Bﾢ= mr B0
─ 相对磁导率
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v
2. 磁介质的分类：（根据 Bﾢor mr
的不

顺磁质（
同）
paramagnetic
substance
）
弱磁质
v
v
B ' ﾢﾢ B0 , 且B ' << B0 , mr > 1 如： Mn ， Al ， O2…
等效磁i 矩
mv '
（结果是一样
的）
说明： 这种效应在顺磁质中也有，不过与分子固有磁矩的
转向效应相比弱得多。
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三、铁磁质
1. 磁滞回线（ hysteresis loop ）
测
Φ

B
=
Φ S
测 I0 H = nI0
由此可得到 B ~ H 曲线 ：
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抗磁质 （ diamagnetic substance ） 弱磁质
v
v
B ' ﾢﾢ B0 , 且B ' << B0 , mr < 1 如： Cu ， Ag ， H2 …
铁磁质 （ ferromagnetic substance ） 强磁质
v
v
B ' ﾢﾢ B0 , 且B ' >> B0 , mr >> 1
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第六讲 磁介质及磁化微观机制
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第六讲：磁介质及磁化微观机制
一、磁介质
。
1. 磁
v E=
介质
-
v E0 +
：是经磁化后能
Ev ﾢ
+ +
+
v E0
v Eﾢ=
v+ E0
er
<
wenku.baidu.com
v E0
够
影
响磁
Bv =
mr
场 分 布 的 物 质v
Bﾢ
Hc— 矫顽力
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- Hm
Bm
Br
B
××
O×
Hc
H
+ Hm
这种 B 的变化落后于 H 的变 化的现象，叫做磁滞现象 ， “简称磁磁滞滞损耗”正比于 B~H 回线 所围的面积。 （证明留给同学课后思考）
铁磁质的性质：
高m 值、非线性、非单值性、磁滞性
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抗磁质特点：分子固有磁矩为零
v
v
v
未加B0前 v
Fv向心 = Fve
v
加入B0后
Q
vv Fe与同 Fm向
F向心 = Fe + Fm
\ F向心 = Fe + Fm
vvBv0 DmvqqﾢvmvFFvvﾢme vvvv
又 Q F向心
=
m
v2 r
F向心 �ﾢﾢﾢv
等效磁i 矩
mv '
Dmv '与同 mv '向，即与反Bv向0
适于做计算机的记忆原件 。
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三种铁磁材料磁滞回线的比较
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3. 铁磁质磁化的微观机制
铁磁质中起主要作用的是电子的自旋磁矩。各电 子的自旋磁矩靠交换偶合作用使方向一致，从而形成 自发的均匀磁化小区域 —— 磁畴。
未加磁场
在磁场 B 中
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B Bm
- H m Br
Q
O
Pﾢ
Hc - Bm
P
H
+ Hm
磁滞回线
I0 反ﾢﾢ向H反I0 ﾢ向ﾢﾢﾢ B ﾢ H � ﾢ ﾢ+ H反m向B ﾢ IB0 ﾢm�—ﾢ -H饱Hﾢm和ﾢ磁�B感ﾢB强但=度不- B按m 原路返
当反I0 向= 0反I0, ﾢ向Hﾢ = 0 时H回ﾢB =ﾢBr反ﾢ向0 B ﾢ B仍r—不剩按余原磁路感返强回度 反当向反 II00 =ﾢ向0ﾢ, H = 0H时ﾢ ﾢ BB=ﾢ-Br 当 H = HC 时 B = 0
如： Fe ， Co ， Ni
…
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二、顺（抗）磁质磁化的微观机制
1.
顺磁质 特点：分子具有固有的分子磁矩 i
分
v Bv0 B0
（主要是电子轨道和自旋磁矩的贡献）
= 0 热运动使 m 分 完全混乱，不显磁性
S
分
ﾢ 0 固。有磁矩趋向外磁场方向 磁化 ( 束缚 )
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思考 如果速度方向相反，情况如何？
v 未加Bv0前
Q加Fv入e与B0反 F后 vm向
v
v
Fv向心 = Fve v
F向心 = Fe + Fm
\ F向心 = Fe - Fm
vv
v Fm
v
mv ﾢ
qv
Fe
Bv0
又DQmv F'与 向心反 m=v 'm向vr， 2 即与 F向心反�Bﾢ向 vﾢ0 ﾢv