磁性物理总复习(2012)
物理磁学知识总结归纳
物理磁学知识总结归纳磁学是研究磁力、磁场以及磁性物质性质的学科，它与我们日常生活息息相关。
本文将对物理磁学的基础知识进行总结归纳，以帮助读者更好地理解磁学的相关概念和原理。
一、磁性物质的分类根据物质对磁场的响应，我们可以将物质分为三类磁性物质：铁磁性、顺磁性和抗磁性。
1. 铁磁性物质铁、镍、钴等金属及其合金都属于铁磁性物质。
在外加磁场的作用下，铁磁性物质会产生明显的磁化，且可以保持一定的磁性，直到外加磁场被去除。
2. 顺磁性物质铁磁性物质之外的大部分物质都属于顺磁性物质，如铜、铝等。
顺磁性物质在外加磁场下会被磁化，但其磁性较弱，而且在去掉外加磁场后几乎没有残余磁性。
3. 抗磁性物质抗磁性物质对外加磁场没有磁化的倾向，如金、银等。
它们不但不会被磁场磁化，而且对磁场产生的磁力也很微弱。
二、磁场的基本概念1. 磁感应强度磁感应强度B是磁场的一种量度，用符号B表示。
在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉(T)。
磁感应强度的大小表示了磁场的强弱，具体计算公式是B = F/(IL) ，其中F为通过一段导线所受的磁力，I是电流的大小，L是导线的长度。
2. 磁通量磁通量Φ是磁场的另一种量度，用符号Φ表示。
在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯(Wb)。
磁通量的大小表示了单位面积上穿过的磁力线数量，具体计算公式是Φ = BA ，其中B为磁感应强度，A为面积。
3. 磁力磁力是磁场对磁性物质或电流的作用力，用符号F表示。
它与磁感应强度B、电流I以及作用物体的几何形状有关。
根据安培力的法则，磁力与磁感应强度的乘积与作用物体所受的磁通量有关。
三、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律描述了磁场变化时诱导电动势的产生。
根据法拉第电磁感应定律，如果一个线圈或导体在磁场中发生变化，将会产生感应电动势。
其数学表达式为ε = -ΔΦ/Δt ，其中ε表示感应电动势，Φ表示磁通量，t表示时间。
根据法拉第电磁感应定律，我们可以解释一些实际应用，如发电机的原理。
物理磁学知识点总结初中
物理磁学知识点总结初中物理磁学是初中物理课程中的一个重要分支，它主要研究磁性物质的性质以及磁场与磁力的规律。
以下是对初中物理磁学知识点的总结：# 磁性和磁体1. 磁性：某些物质能够吸引铁、钴、镍等金属，这种现象称为磁性。
2. 磁体：具有磁性的物质称为磁体，常见的磁体有条形磁铁、蹄形磁铁等。
3. 磁极：磁体上磁性最强的部分称为磁极，一般分为南极和北极。
4. 磁极规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
# 磁场和磁力线1. 磁场：磁体周围的空间存在一种特殊形态的物质，称为磁场。
2. 磁场线：为了形象描述磁场的分布，引入了磁力线的概念。
磁力线是从磁体的北极出发，回到南极的闭合曲线。
3. 磁场的方向：磁场线的方向表示了磁场的方向，即在磁场中的某一点，小磁针静止时北极所指的方向。
# 地磁场1. 地磁场：地球本身就是一个巨大的磁体，其周围的磁场称为地磁场。
2. 地磁南极和北极：地磁场的北极位于地理南极附近，地磁场的南极位于地理北极附近。
3. 磁偏角：由于地磁场的磁极与地理极点不完全重合，指南针指向的北方与地理北极之间存在一个夹角，称为磁偏角。
# 电磁铁和电磁感应1. 电磁铁：通过电流产生的磁场来吸引铁磁性物质的装置称为电磁铁。
2. 电磁感应：当导体在磁场中切割磁力线时，会在导体中产生电动势，这种现象称为电磁感应。
3. 法拉第电磁感应定律：导体中产生的感应电动势的大小与导体切割磁力线的速度和磁场的强度成正比。
# 磁性材料的应用1. 磁性材料：铁、钴、镍等物质容易保持磁性，被称为磁性材料。
2. 磁性材料的应用：磁性材料广泛应用于电动机、发电机、变压器、磁存储设备等。
3. 磁记录：利用磁性材料的磁性来存储信息的技术，如硬盘、磁带等。
# 安全使用磁性设备1. 安全距离：在使用磁性设备时，应保持适当的安全距离，避免强磁场对人体的影响。
2. 避免接近心脏起搏器：强磁场可能干扰心脏起搏器的工作，因此在含有心脏起搏器的患者附近应避免使用强磁性设备。
磁性物理期末复习
M H磁化强度M(Magnetization): 单位体积内磁偶极子的磁矩矢量和
磁性与磁性材料
g e L
2m
Magnetism and Magnetic Materials
原子磁矩
一般地
g1J(J1)S(S1)L(L1) 2J(J1)
未分畴的退场能小得多。所以退磁场能Fd是形成磁畴的原因
磁性与磁性材料 Magnetism and Magnetic Materials
A～（a/r0）关系曲线：
1. 原子间距大（ μ＝a/r0),电
子云重叠少或无重叠，则 交换作用弱或无。
2. 原 子 间 距 太 小 ， 会 导 致
铁磁性
A
顺磁性
顺磁性 A=0
u＝a/r0
从而使 A<0，自旋反平行。 3. 3 < a/r0 < 5时，A>0，且较大。
应变l /l 随外磁场增加而变化，最终达到饱 和 。产生这种行为的原因是材料中磁畴在外 场作用下的变化过程。每个磁畴内的晶格沿磁
畴的磁化强度方向自发的形变e 。且应变轴随
着磁畴磁化强度的转动而转动，从而导致样品
H
整体上的形变。
l ecos2
l
磁性与磁性材料 Magnetism and Magnetic Materials
这相当于在易磁化轴方向上存在一个等效磁场 Hk 。
Fk 0M S H K cos
Fk
0M S H K sin
在很多情况下，用磁晶各向异性等效场的概念来讨论磁 晶各向异性的影响会方便得多。
磁性与磁性材料 Magnetism and Magnetic Materials
初中物理磁学知识点整理
初中物理磁学知识点整理磁学是物理学的一个重要分支，是研究磁场及其与运动带电粒子的相互作用的一门学科。
在初中物理学中，学生将接触到一些基本的磁学知识，这些知识将为他们进一步学习物理学打下坚实的基础。
下面是磁学的一些重要知识点整理。
1. 磁的基本性质- 磁性物质：磁性物质可以被磁化，例如铁、镍等。
- 非磁性物质：非磁性物质无法被磁化，例如木材、玻璃等。
- 磁场：磁力线在磁体附近形成磁场，磁场由北极和南极线组成。
- 磁性的吸引和排斥：不同极性的磁体会相互吸引，相同极性的磁体会相互排斥。
2. 磁铁- 自由磁极：如果一个磁体切成两部分，每一部分仍然具有磁性，这些独立的磁性部分被称为自由磁极。
- 强弱判断：使用磁罗盘可以检测磁体的强弱，磁力线越密集，磁体越强。
3. 磁场与电流的相互作用- 安培定则：通过电流产生的磁场可以使导线周围的磁力线成环形。
- 永磁体：电流流过线圈时，产生的磁场可以使永磁体受到吸引或排斥。
4. 磁感线与磁感应强度- 磁感线是描述磁场分布的图像，它从磁北极出发，并最终返回磁南极。
- 磁感应强度（B）用来描述磁场的强度，单位是特斯拉（T）。
- 磁感应强度的方向从磁北极指向磁南极。
5. 电流线圈与磁性物体的相互作用- 电动机：电流线圈在磁场中旋转或翻转，通过与磁性物体相互作用，产生机械转动。
- 电磁铁：电流通过线圈时产生的磁场可以使铁芯具有磁性，形成电磁铁。
6. 电磁感应与发电机原理- 法拉第电磁感应定律：当磁通量变化时，导线中将产生感应电流，这个定律也称为法拉第定律。
- 发电机原理：将导线绕在旋转线圈上，通过磁场的变化来产生感应电流。
7. 领域与磁场强度- 磁场强度（H）是指磁场中每单位电流所激发的磁感应强度。
- 领域是指磁场中单位固定位置的磁感应强度。
- 两者之间的关系是B = μ·H，其中μ是磁导率。
8. 磁场的方向与磁图的绘制- 磁感线是用来描述磁场分布的图像，它从磁北极出发，并最终返回磁南极。
物理磁性试题及答案
物理磁性试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 磁铁的两极分别是：A. 正极和负极B. 南极和北极C. 阴极和阳极D. 左极和右极2. 磁铁的磁场线是：A. 直线B. 曲线C. 折线D. 不规则图形3. 地球是一个巨大的磁体，其磁场的南北极与地理南北极的关系是：A. 完全重合B. 完全相反C. 有一定磁偏角D. 无关系4. 磁化现象是指：A. 物质被加热B. 物质被冷却C. 物质被磁铁吸引D. 物质获得磁性5. 以下哪种物质是铁磁性材料？A. 铜B. 铝C. 铁D. 塑料6. 磁铁的磁力大小与以下哪项因素无关？A. 磁铁的形状B. 磁铁的温度C. 磁铁的体积D. 磁铁的磁性物质7. 磁铁的两极相斥，同性相斥异性相吸，这种现象称为：A. 磁极性B. 磁化C. 磁效应D. 磁感应8. 磁力线总是从磁铁的北极出发，回到：A. 南极B. 磁铁的南极C. 地球的南极D. 任何一极9. 磁铁的磁力线在磁铁外部是：A. 直线B. 闭合曲线C. 折线D. 随机分布10. 以下哪项不是磁铁的性质？A. 吸引铁磁性物质B. 指南北方向C. 同性相斥异性相吸D. 导电二、填空题（每题2分，共20分）1. 磁铁的两极分别是_________和_________。
2. 磁铁的磁场线在磁铁外部是_________的。
3. 地球的磁场南北极与地理南北极之间存在一个_________。
4. 磁化现象是指物质_________。
5. 铁磁性材料包括铁、钴、镍等，它们具有_________的特性。
6. 磁铁的磁力大小与磁铁的_________、_________和_________有关。
7. 磁铁的两极相斥，这是磁铁的_________。
8. 磁力线总是从磁铁的北极出发，回到_________。
9. 磁铁的磁力线在磁铁外部是_________。
10. 磁铁的性质包括吸引铁磁性物质、_________和_________。
三、简答题（每题10分，共40分）1. 请简述磁铁的磁力线是如何分布的？2. 什么是磁偏角？磁偏角对航海和航空有什么影响？3. 为什么磁铁能够吸引铁磁性物质？4. 请解释什么是磁感应现象，并举例说明。
初中物理磁学知识点
初中物理磁学知识点一、磁现象1. 磁性物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性。
具有磁性的物体叫磁体。
磁体有天然磁体（如磁石）和人造磁体。
2. 磁极磁体上磁性最强的部分叫磁极。
磁体有两个磁极，分别叫南极（S极）和北极（N极）。
同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
3. 磁化使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫磁化。
例如，用磁体靠近或接触大头针，大头针就会被磁化而具有磁性。
二、磁场1. 磁场的概念磁体周围存在着一种看不见、摸不着的物质，能使磁针偏转，这种物质叫磁场。
2. 磁场的方向在磁场中的某一点，小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向。
3. 磁感线为了形象地描述磁场，在磁场中画一些有方向的曲线，曲线上任何一点的切线方向都跟放在该点的磁针北极所指的方向一致，这样的曲线叫磁感线。
磁感线是闭合曲线，在磁体外部，磁感线从N极出发，回到S极；在磁体内部，磁感线从S极指向N极。
磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强。
三、地磁场1. 地磁场的存在地球周围存在着磁场，叫地磁场。
2. 地磁场的特点地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近。
小磁针静止时能指南北就是因为受到地磁场的作用。
四、电流的磁效应1. 奥斯特实验1820年，丹麦物理学家奥斯特发现：通电导线周围存在着磁场，其方向与电流方向有关。
奥斯特实验表明电流周围存在磁场，这是第一个揭示电和磁之间有联系的实验。
2. 通电螺线管的磁场通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似。
通电螺线管的磁场方向与电流方向有关，可以用安培定则（右手螺旋定则）来判断：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。
五、电磁铁1. 电磁铁的构造电磁铁是带有铁芯的螺线管。
2. 电磁铁的特点电磁铁磁性的有无可以通过通断电来控制。
电磁铁磁性的强弱与电流大小、线圈匝数有关。
电流越大、线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
电磁铁的磁极方向可以通过改变电流方向来控制。
磁性物理学习题与解答
磁性物理学习题与解答简答题1.简述洪德法则的内容。
答：针对未满壳层，洪德法则的内容依次为：（1）在泡利原理许可的条件下，总自旋量子数S取最大值。
（2）在满足（1）的条件下，总轨道角动量量子数L取最大值。
（3）总轨道量子数J有两种取法：在未满壳层中，电子数少于一半是;电子数大于一半时2.简述电子在原子核周围形成壳层结构，需遵循哪些原则法则？答：需遵循的原则法则依次为：（1）能量最低原则（2）泡利不相容原理（3）洪德法则3.简述自由电子对物质的磁性，可以有哪些贡献？答：可能的贡献有：（1）朗道抗磁（2）泡利顺磁4.简述晶体中的局域电子对物质的磁性，可能有哪些贡献？答：可能的贡献有：（1）抗磁（2）顺磁（3）通过交换作用导致铁磁、反铁磁等5.在磁性晶体中，为什么过渡元素的电子轨道角动量会被晶场“冻结”，而稀土元素的电子轨道角动量不会被“冻结”。
答：因为过渡元素的磁性来自未满壳层d轨道上的电子，d电子属于外层电子，在晶体中是裸露的，容易受到晶场的影响而被冻结；而稀土元素的磁性来自未满壳层f轨道上的电子，f电子属于内层电子，在晶体中不容易受到晶场的影响，所以不会冻结。
6.简述外斯分子场理论的成就与不足之处。
答：外斯分子场理论的成功之处主要有：唯象解释了自发磁化，成功得到第二类顺磁的居里—外斯定律和铁磁/顺磁相变的居里温度表达式等。
不足之处主要有：（1）低温下自发磁化与温度的关系与自旋波理论的结果差别很大，后者与实验符合较好;（2）在居里温度附近，自发磁化随温度变化的临界指数，分子场理论计算结果为1/2，而实验测量结果为1/3;（3）无法解释磁比热贡献在温度大于居里温度时的拖尾现象7.简述小口理论对分子场理论做了什么改进？答：小口理论认为在居里温度附近，虽然产生自发磁化的长程有序消失了，但体系仍然存在短程序，小口理论考虑了最近邻短程序，由此成功解释了磁比热贡献在温度大于居里温度时的拖尾现象。
8.简述海森堡直接交换作用的物体图像。
磁性物理复习参考
第二章抗磁性的来源1.拉莫尔进动导致的抗磁性（经典、局域电子）。
轨道电子在外磁场作用下，产生拉莫尔进动，其感生出的磁化强度总是与外场H反平行，表现为抗磁性。
2.朗道抗磁性（巡游电子）。
金属中的抗磁性，来源于传导电子在外磁场作用下进行回旋运动，外磁场使电子的能量量子化，从连续的能级变为不连续的能级，这种量子化引起了导体能量随磁场的变化，从而表现出抗磁性。
n为单位体积电子数顺磁性的来源1.泡利顺磁性（巡游电子）：对于传导电子，在外场的作用下，自旋向上和自旋向下两个子能带中的电子在费米面附近的态密度发生变化，由此产生的磁化强度正比与外场H，表现为顺磁性。
只有费米能级附近的电子才能改变自旋取向。
顺磁性与抗磁性是同时表现出的2.固有磁矩取向顺磁性（朗之万顺磁性、顺磁性的经典理论、局域电子）：材料中的原子磁矩都是互相独立的，每个原子都在进行热振动，符合玻尔兹曼统计。
在无外加磁场时，磁矩随机取向，磁化为0，当外加磁场时，磁矩按磁场方向取向，即表现正的磁化率。
3.van vleck顺磁性：考虑磁场对本征波函数的作用，这种顺磁性来源于磁场对电子云的改变。
即二阶微扰使激发态混入基态，使电子态发生微小变化所致。
（它基本不依赖于温度）第三章外斯分子场理论，基本特点，如何解释铁磁性：外斯假设铁磁性物质中每一个磁矩都受到内部的一个分子场的作用，它使原子磁矩自发地一致取向，产生自发磁化，铁磁体中的分子场与自发磁化强度成正比（H m=λM）。
在分子场和外加磁场的作用下，铁磁体的宏观磁化强度随外场和温度的变化，可以用玻尔兹曼统计得到：其磁化率与温度的关系：T<Tc：T>Tc：居里外斯定律。
这里的C与泡利顺磁性中的C相同在T=Tc发散居里外斯定律：铁磁性材料磁化率随温度变化：反铁磁与亚铁磁：解释为材料中存在两套磁晶格，分别感受到不同的有效场。
局域电子的stoner模型d和s电子在重叠的ds轨道重新分配在2个自旋方向不同的次能带中的电子数目的不同导致了局域电子系统的自发磁化Stoner criterion for FM第4章交换相互作用所谓分子场实际上是电子交换作用的一种平均场近似。
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磁性物理总复习
微观：
抗磁性 c
θ
ρ
--
T
铁氧体 超交换作用 三种结构类型
单、复合铁氧体分子磁矩的计算 ZnO 、Fe 2O 3含量对复合铁氧体性能的影响
宏观：
一． 磁场作用
在外磁场作用下（磁化）θμcos HM s F -=
在退磁场作用下
)
(2
1
M
M
M
H
F
z
y
x
Nz
Ny
Nx
NM dM
dM
2
2
++=
=
-=⎰
⎰μ
μμ
（形状各向异性能量）
磁化时的现象：
1.磁晶各向异性
来源：双离子模型、单离子模型
⎪⎩⎪⎨⎧+
+
=
+
+++=θ
θαααααααααsin
sin
)
()(1
K K K
K K K F 1
Ku
2
22
2
2
22
2F
321
13
32
2六角晶体：
立方晶体：2. 磁致伸缩
体积 / 线磁致伸缩 正/负磁致伸缩 λ
λ
来源：⎪
⎩⎪
⎨⎧形状效应
场致伸缩
变
自发磁化引起的自发形
关于λ的阿库洛夫公式⇒立方多晶体：5
32λλλ+=
二． 应力作用
θ
σ
λσ
c o s 2
3
F
-
=（单轴各向异性的能量）
影响：（1）对Ms 取向的影响
（2）对畴壁位移的影响（束缚作用）
三． 磁畴
Fd 最小是分畴根本原因；只有Fd 是形成磁畴的根本原因而别的能量不是。
分畴后⎪⎪⎪⎪
⎩
⎪
⎪⎪⎪
⎨
⎧
⎪⎪⎩⎪
⎪⎨⎧=
⎪⎩
⎪
⎨⎧厚度和能量
稳定平衡状态时，
畴壁内磁矩过渡规律 分类畴壁表面畴闭流畴片形畴磁畴γ
γ
K
ex
磁畴结构的计算、畴壁的计算：考虑磁体内五种能量，加以分析判断，找
出主要能量，并表示出总的自由能；然后按照能量极小值原理处理。
单畴颗粒： 临界尺寸的计算
磁化
一． 恒稳直流磁场（技术磁化） 磁导率为实数
磁化各阶段：
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪
⎪⎪⎪⎪⎩
⎪⎪⎪⎪
⎪
⎪
⎪
⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪
⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨
⎧⇒⎪⎪⎭⎪⎪
⎬⎫=∂=∂∂=∂∂∂∂=⇒⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫
∂∂⇒∂∂⇒⇒=∂∂ ⎝
⎛⎩⎨⎧∂∂∂100
2
2m a x 0
00021)()()()(0)()(K Ms F F x H x x x H x F H x M H M M M S
H i H H 和的律。
由此定律测定材料趋近饱和：趋近饱和定临界场临界角畴转 标志：巴克豪森跳跃壁移 不可逆 由磁化方程 畴转应力模型含杂模型壁移可逆：θθγμχθωθθθθθ
反磁化：（Hc=H 0）
反磁化过程和磁化过程一样，也存在可逆和不可逆过程，不可逆过程是产生磁滞的原因。
故反磁化过程中磁滞形成的根本原因主要是磁体内的不均匀性引起的不可逆磁化。
所以反磁化过程中磁滞机制分为如下三种：
022
(00C
n
C S S F F
H H H H H H θθθ⎧⎧=⎪⎨⎩⎪
⎪
⎧⎪⎪=⎨⎪
⎪⎩⎪
⎪⎧⎪⎪⎨⎨⎪⎪
⎩⎪
⎪∂∂=⇒⇒>⎪∂∂⎪
⎪⇒⇒⎪⎪⎩
含杂模型不可逆的壁移 应力模型反核的来源与成核场反磁化核成长反核长大的条件（发动场理论）在磁晶各向异性作用下不可逆的畴转单畴／畴壁被束缚）在形状各向异性作用下 在应力各向异性作用下 畴转机制下Hc 推导：不同起始角时，由值 是否满足画出磁滞回线得到Hc 、Mr/Ms
所以缺陷对磁性材料的Hc 的影响就具有两重性。
四种关键状态下的Ms 在空间分布：
⎪⎪⎩
⎪⎪
⎨
⎧作用下的磁化状态在磁比越大）的计算，易轴越多，剩剩磁状态 （饱和磁化状态
磁中性状态Hc Mr
二． 交变磁场（动态磁化） 磁导率为复数
时间效应⎪⎪⎩
⎪⎪
⎨
⎧⇒⇒⇒⇒剩余损耗磁后效及老化现象磁谱曲线象磁导率的频散和吸收现
涡流损耗
涡流效应磁滞损耗磁滞现象
δ
μμμμμμtg Q C
Q i 1=
'
''=
='''-'=
磁损耗的分离、分类以及机理；降低各种磁损耗的途径。
P L =P h +P e +P r =K h B 3f +K e B 2f 2d 2/ρ+P r
对动态磁化时M s 运动的描述——M s 的运动方程
⎪⎪⎪⎪⎪
⎪
⎪
⎩
⎪⎪
⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪
⎪⎩⎪⎪
⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧的制约关系自然共振频率和驰豫型共振型
磁谱特性机理
振动态磁化的磁畴自然共的制约关系畴壁共振频率和很大）弛豫型磁谱（阻尼很小）共振型磁谱（阻尼磁谱特性特点
机理
动态磁化的壁移μμββ
磁谱：⎩⎨
⎧的定义
磁谱上理
铁氧体磁谱的特征和机
r f
三． 恒场+交变场 （微波磁性） 磁导率为张量
⎪⎪⎪⎪⎪⎪
⎪⎩
⎪
⎪⎪⎪⎪
⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪
⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧铁磁共振的微观机理的关系
和驰豫时间与阻尼系数定义铁磁共振线宽铁磁共振物理意义具有共振现象反对称的二次张量特点张量磁导率旋磁性的概念τλ。