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材料的磁性ppt

发布时间:2019-12-22 19:41    点击次数:161次   

  掌握磁的基本概念及基本量,材料的磁化现象,材料顺磁性与抗磁性及其微观 解释,材料的铁磁性及其特征和强磁性 材料应用类型等 磁化现象 磁化——物质在磁场中受到磁场的作用而表现出一定的磁性,材料在磁场强度 H的外加 磁场下会在材料内部产生一定的磁通量密 度,称为磁感应强度B,有:B=H,其中为 磁导率, 材料磁性来源:安培的分子环流说(三)物质磁性的分类 顺磁性被磁化后,磁化场方向与外 场方向相同,χ: 铁磁性被磁化后,磁化场方向与外 场方向相同,χ:10 -3 -10 -6 被磁化后,磁化场方向与外场方 向相反,χ: -(10 -5 10-6 抗磁性与外加磁 场的关系 反铁磁体 磁性体当温度高于临界温度T 有极大值。亚铁磁体 宏观磁性与铁磁体相似,

  0,10~10 。原子固有磁矩不等量的反向平行排列。 不同磁性体的磁化曲线 抗磁体顺磁体 反铁磁体铁磁体 磁性材料按磁性质分类顺磁体:磁性体在外磁场作用下,感生出与 外磁场方向相同的磁化强度,显示微弱磁性 ,原子有固有磁矩。

  0,10 -3 ~10 -6 温度有极强的依赖关系常见的顺磁体有:稀土金属和铁族 元素的盐类。 磁性材料按磁性质分类 磁性材料按磁性质分类 抗磁性 二、特征: 所感应的磁矩很小,方向与外磁场相反,即磁化强 度M为很小的负值。 相对磁导率μ <1,磁化率χ<0(为负值)。 在抗磁体内部的磁感应强度B比真空中的小。抗磁 体的磁化率χ约为-10 -5 数量级。 所有材料都有抗磁性。因为它很弱,只有当其它类 型的磁性完全消失时才能被观察。 如Bi,Cu,Ag,Au 反铁磁体:磁性体当温度高于临界温度T ~T关系服从Curielaw,T 范围,T增加,降低并趋于定值,在 有极大值。磁性材料按磁性质分类 常见的反铁磁体有过渡族金属的盐类及其化合物, MnO,CrO,以及CoO等。 铁磁体:磁性体在微弱外磁场的作用下能 被磁化饱和 H关系复杂,磁滞现象。原子固有磁矩畴区内 定向平行排列。当温度高于 临界温度Tc 时,铁磁体转为顺磁体。 服从Curie-Weisslaw 磁性材料按磁性质分类 常见的铁磁体有 Fe, Co,Ni 常见的亚铁磁性体的代表是铁氧体,FeOFe 磁性材料按磁性质分类亚铁磁体:宏观磁性与铁磁体相似, 。原子固有磁矩不等量的反向平行排列。 顺磁性起因于原子或分子磁矩,在外加磁场作用下趋于沿 外场方向排列,使磁质沿外场方向产生一定强度的附加磁 场。顺磁性是一种弱磁性。顺磁性材料多用于磁量子放大 器和光量子放大器,在工程上的应用极少。顺磁金属主要 有Mo,Al,Pt,Sn等。 由于外磁场使电子的轨道运动发生变化而引起的, 方向与外磁场相反的一种磁性。它是一种很弱的、 非永久性的磁性,只有在外磁场存在时才能维持。 原子的本征磁矩为零,外磁场作用使电子的轨道 运动发生变化而引起的。 1.3 磁性材料按磁性质分类 抗磁性 抗磁性是由于外磁场作用下,原子内的电子轨道绕场向 运动,获得附加的角速度和微观环形电流,从而产生与 外磁场方向相反的感生磁矩。原子磁矩叠加的结果使宏 观物质产生与外场方向相反的磁矩。由于属于此类的物 质有C,Au,Ag,Cu,Zn,Pb等。 抗磁性 拉莫尔进动 在外磁场作用下,原子内的电子轨道将绕 着场向进动(称作拉莫尔进动),并因此获得附加的角速度 和微观环形电流,同时也得到了附加的磁矩。 按照楞次定律:该环形电流所产生的磁矩与外磁场方向 相反,由此而产生的物质磁性称作抗磁性。它无例外地存在 于一切物质中,但只有原子核磁矩为零的物质才可能在宏观 上表现出来,并称这种物质为抗磁性物质。在另外一些物质 中,这种磁性往往被更强的其他磁性所掩盖。 如上所述,在外磁场作用下,原子产生与外磁场方向相 反的感生磁矩,原子磁矩叠加的结果使得宏观物质也产生了 与外磁场方向相反的磁矩。 抗磁性物质的分类 根据抗磁性物质χ值的大小及其与温度的关系可将抗 磁性物质分为三种类型: 弱抗磁性例如惰性气体、金属铜、锌、银、金、 汞等和大量的有机化合物,磁化率极低,约为-10 -6 反常抗磁性例如金属铋、镓、碲、石墨以及γ-铜 锌合金,其磁化率较前者约大10-100倍,Bi的磁化率χ比 较反常,是场强H的周期函数,并强烈与温度有关; 超导体抗磁性许多金属在其临界温度和临界磁场 以下时呈现超导性,具有超导体完全抗磁性,这相当于 其磁化率χ=-1. 影响金属抗、顺磁性的因素 金属熔化凝固、范性形变、晶粒细化和同素异构转变、有序化 亚铁磁性材料:不同原子的磁矩反向平行排列,抵消后的剩余磁矩。典型的亚铁磁 性材料为铁 氧体磁性材料。 铁磁性(铁磁性和亚铁磁性) 铁磁性材料:原子磁矩在一定宏观范围 内定向排列形成磁畴。完全铁磁性材料 典型的铁磁性材料有,Fe,Co,Ni,etc 铁磁质:磁矩的有序排列随着温度升 高而被破坏,温度达到居里温度(T 以上时有序全部被破坏,磁质由铁磁性转为顺磁性。 0对应的温度。(四)温度对物质磁性的影响 顺磁材料的磁化率χ值对应于材料中存在未成对电子,并且这些电子在磁场中呈现某种排列趋势的情况。 在铁磁材料中,由于晶体结构中 毗邻粒子间的协同相互作用,电子自旋平行排列。大的χ值表示巨大数目 自旋子的平行排列。一般地,除非磁场极强或所采用温度极低,对给定的 材料来说,并非全部自旋子都是平行排列在反铁磁材料中,电子自旋是反 平行排列的,结果对磁化率有抵消作用。因此,磁化率较低,对应反平行 自旋排列的无序相。 2.对所有材料来说,升高温度都会影响到离子和电子热能的增加,所 以升高温度自然会增加结构无序的趋势。对顺磁物质,离子和电子的热能 增加可以部分抵消所加磁场的有序化影响。只要磁场一撤开,电子自旋的 方向就变为无序。因此,顺磁物质的磁化率χ值随温度升高遵从居里或居 里-威斯定律,呈减小趋势。 3.对于铁磁材料和反铁磁材料,温度的影响是在原本完善的有序地或 者反平行的自旋排列中引入了无序化。对铁磁材料,结果造成χ随温度升 高而迅速减小;对于反铁磁材料,这导致反平行有序化的减弱,即增加了 “无序”电子自旋的数目,因而增加了χ值。 2.交换作用 交换作用是指处于不同原子的、未被填满壳层上的电子 之间发生的特殊相互作用。在晶体内,参与这种作用的电子 已不再局限于原来的原子,而是“公有化”了,原子间好象 在交换电子,故称为交换作用。由这种交换作用所产生的交 换能A与晶格的原子间距有密切关系(图)。当原子间距离很 大时,A接近于零,随着距离的减小,相互作用增加。当原子间 距a与未被填满的电子壳层的直径D之比大于3时,交换能为正 值,材料呈现铁磁性;当 a/D


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