宏观物质的磁性
磁性物理学第一章物质磁性概述-磁性物理
如氧、铝、铂等金属，以及某些非金属如氮、氧等。
顺磁性特点
顺磁性物质的磁化率比抗磁性物质大，但仍然是微弱的。它们同样 不会自发磁化，且在外磁场撤去后无剩磁。
铁磁性物质
01
铁磁性定义
铁磁性是指物质在外磁场作用下，能产生很强磁化现象，且可以自发磁
化形成磁畴。
02
铁磁性物质举例
如铁、钴、镍及其合金等。
物质磁性影响因素分
04
析
温度对物质磁性影响
居里温度
物质磁性随温度变化的重要参数，当温度高于居里温度时，铁磁性物质转变为顺 磁性。
磁化率与温度关系
对于顺磁性物质，磁化率随温度升高而降低；对于铁磁性物质，在居里温度以下 磁化率随温度升高而降低，在居里温度以上转变为顺磁性。
压力对物质磁性影响
压力效应
磁性分类
根据物质在磁场中的表现，可分为铁 磁性、亚铁磁性、反铁磁性、顺磁性 和抗磁性等。
物质磁性来源
电子自旋磁矩
电子自旋产生的磁矩是物质磁性的主要来源。
电子轨道磁矩
电子绕原子核运动时产生的磁矩，对物质磁性有 贡献但通常较小。
原子核自旋磁矩
原子核自旋产生的磁矩，对物质磁性的贡献极小， 通常可忽略不计。
尔元件等，实现非接触式测量和自动控制。
磁记录材料应用领域
硬盘驱动器
磁记录材料用于制造硬盘驱动器的存储介质，实现数据的长期可 靠存储。
磁带
利用磁记录材料的磁化特性，制造磁带等线性存储设备，用于数 据的备份和归档。
磁卡
磁记录材料用于制造各种磁卡，如信用卡、门禁卡等，实现身份 识别和交易安全。
总结与展望
物质在压力作用下，原子间距减小，电子云重叠增加，导致 交换作用增强，从而影响物质的磁性。
磁学中的磁矩与磁化强度
磁学中的磁矩与磁化强度磁学是一门研究磁场及磁性材料特性的学科，其中磁矩和磁化强度是磁性材料中常用的两个参数。
磁矩是描述单个原子或电子所具有的磁性特征的物理量，而磁化强度则是描述整个物质中磁性特征的物理量。
本文将从磁矩和磁化强度的定义和计算方法入手，探究它们在磁学中的应用及相关的物理现象。
磁矩是物质在外磁场中做磁性响应时所表现出来的特性。
在原子或离子中，电子既带有电荷，又具有自旋和轨道角动量，因此会产生磁矩。
而在宏观物质中，磁矩是由所有的原子或离子的磁矩之和得到的。
磁矩的大小和方向可以通过量子力学的方法计算得到。
对于一个粒子的磁矩，一般使用玻尔磁子来表示。
玻尔磁子是一个极小的物理量，它等于电子带电量的绝对值与电子质量的比值乘以约化普朗克常量。
根据量子力学理论，磁矩的大小与该粒子所处的量子态有关。
常见的电子磁矩大小约为9.27×10^-24 A·m²，而质子、中子等粒子也具有特定的磁矩大小。
而磁化强度则是宏观物质在外磁场作用下所表现出来的总磁性。
磁化强度可以通过磁化率来描述，磁化率是物质磁化强度与外磁场强度之比。
磁化率分为顺磁负磁化率和抗磁正磁化率两种类型。
顺磁负磁化率表示物质在外磁场中磁化方向与外磁场方向一致，而抗磁正磁化率则表示物质的磁化方向与外磁场方向相反。
顺磁负磁化率的物质多为带未成对电子的物质，如自由电子、氧化亚铜等。
在外磁场作用下，电子磁矩和外磁场之间会发生相互作用，使得电子磁矩要在外磁场方向上发生取向。
而抗磁正磁化率的物质多为带有闭合电子壳层的物质，如铜、银等。
这些物质的电子磁矩会因为外磁场的作用而产生受力，从而使电子壳层中的电子重新排布，使整个物质表现出来的磁化方向与外磁场方向相反。
磁矩和磁化强度在磁学中有着广泛的应用。
首先，磁矩和磁化强度是磁性材料特性的重要参数。
通过对磁性材料的磁矩和磁化强度的测量，可以了解材料的磁性特性，如磁化方向、磁化强度等。
这在材料科学、电子工程等领域中具有重要的应用价值。
原子`离子的磁矩(顺`抗磁)
姜书 p115
7. 超顺磁性（Superparamagnetism）
当铁磁颗粒减小到临界尺寸以下(1~10 nm)，微粒的各 向异性能远小于热运动能量，微粒的磁化矢量不再有确定的 方向时，铁磁粒子的行为类似于顺磁性一样。这些磁性颗粒 系统的总磁性叫做超顺磁性。普通顺磁性是具有固有磁矩的 原子或分子在外磁场中的取向，而超顺磁性是均匀磁化的单 畴粒子的原本无序取向的磁化矢量在外磁场中的取向。每 个单畴粒子包含较大数目的原子所以有大得多的磁矩。
一些抗磁性金属在20℃时的克分子磁化率（CGS单位）：
(106 )
(106 )
见冯索夫斯基《现代磁学》(1953) p74
2. 顺磁性（Paramagnetism）
这是19世纪后半叶就已经发现并研究的另一类弱磁性。 它的最基本特征是磁化率为正值且数值很小，0<<<1。
顺磁性物质的磁化率是温度的函数，服从居里定律或居里外斯（Curie-Waiss)定律。
反常抗磁性物质：Bi,Ga,Zn,Pb,磁化率与磁场、温度有关。
广义地说，超导体也是一种抗磁性物质，=-1 ，它的机理 完全不同，不在我们讨论之内。
见姜书p25
CGS单位制克分子磁化率
体积磁化率
密度 原子量 ×10-6
ρn
-1.9
0.205 4
0.097
-7.2
1.51 20.18 0.43
-19.4
1.3 宏观物质的磁性
原子、离子的磁矩（顺、抗磁）
固
体
晶体结构和晶场类型（自旋、轨道贡献）
磁
磁场与磁力的产生
磁场与磁力的产生磁场与磁力是物理学中非常重要的概念，它们的产生与物质的磁性有着密切的关系。
本文将介绍磁场的概念及其产生的原理，以及磁力的定义和它们之间的关系。
一、磁场的概念与特性磁场是指空间中存在磁力作用的区域。
在磁场中，磁力可以影响周围的物体，并使之受到吸引或排斥的作用。
磁场具有以下几个重要特性：1. 方向性：磁场具有方向，即磁力的作用方向。
磁场通常用箭头表示，箭头指向磁力的方向。
2. 线性：磁场呈线性分布，呈线状的磁力线表示磁场的强弱和方向。
3. 力度：磁场的强度决定了磁场的力度，即磁力的大小。
磁场的强度通常用磁感应强度B来表示，单位为特斯拉(T)。
4. 面积性：磁场的强度与所占面积有关，面积越大，磁场强度越弱。
二、磁场的产生原理磁场是由具有磁性的物质产生的。
常见的磁性物质有铁、镍、钴等。
磁场的产生与物质中的微观电荷运动有关。
1. 原子水平：在物质中，存在很多微观颗粒，如原子和电子。
电子是带有自旋的基本粒子，它的运动形成了微观电流。
当电子自旋一致时，它们的磁场相互加强，形成了磁区。
这就是物质磁化的原理。
2. 宏观水平：在宏观物体中，原子中的微观电流相互作用形成了磁区，并进一步形成了磁性物质的整体磁场。
这种磁场可以通过磁力线的方式表示。
三、磁力的定义与特性磁力是磁场对物体施加的作用力。
磁力有以下几个特性：1. 作用方向：磁力是作用在具有磁性物质的物体上的，其方向始终垂直于磁场线的方向。
2. 作用大小：磁力的大小与磁场的强度和物体在磁场中的位置有关。
磁力的大小一般用牛顿(N)作为单位。
3. 受力特性：磁力既可以是吸引力，也可以是排斥力，它们的表现形式取决于物体的磁性性质。
同样极性的磁性物体会相互排斥，不同极性的磁性物体会相互吸引。
四、磁场与磁力的关系磁场和磁力之间有着密切的关系。
磁场是磁力的来源，只有在磁场存在的情况下才会有磁力的产生。
磁力通过磁场的作用而产生，并随着磁场的强度和物体在磁场中的位置而变化。
宏观物质的磁性
亚铁磁物质主要是一些人工合成的含过渡族元 素和稀土元素的某些特定结构的氧化物，
例如： 尖晶石结构：Fe3O4, MnFe2O4, CoFe2O4 石榴石结构：A3Fe5O12, (A=Y, Sm, Gd, Dy, Ho, Er, Yb ) 磁铅石结构：BaFe12O19, PbFe12O19, SrFe12O19, 钙钛矿结构：LaFeO3,
C T
C C 或： = T Tp T Tp
C 称作居里数，Tp 称作居里顺磁温度
服从居里-外斯定律的物质都是在某一个温度 之上才显示顺磁性，这个温度之下，表现为其 它性质。 典型顺磁性物质的基本特点是含有具有未满壳 层的原子（或离子），具有一定的磁矩，是无 规分布的原子磁矩在外磁场中的取向产生了顺 磁性。此外，传导电子也具有一定的顺磁性。
3. 铁磁性（Ferromagnetism) 这是人类最早发现并利用的强磁性，它的主 要特征是： 1. >>0，磁化率数值很大
10
0
10
5
2. 磁化率数值是温度和磁场的函数
2. 存在磁性转变的特征温度——居里温度TC， 温度低于居里温度时呈铁磁性，高于居里温 度时表现为顺磁性，其磁化率温度关系服从 居里-外斯定律。 C
2. 严格说来上面的分类是针对物质磁性质进行 的，同一物质在不同的温度区域可以呈现出不 同的磁类型，而且与其晶体结构有密切关系： 例如：室温附近的金属铁为铁磁性，超过居里 温度（1040K）后变为顺磁性，它受到高于 1.5×1010Pa的高压时，其结构从bcc变为hcp, 磁 性变为非铁磁性。 我们只可以说常温常压下铁是铁磁性物质。
五种主要磁性的原子磁距分布特点
小结 1. 把晶体中的磁性归为五类并分析出它们的起 因是人类对物质磁性认识的一次飞跃，1950年 前后出版了第一批以解释五种磁性起因为主的 现代磁学理论专著，标志着磁学成为一个独立 完整的学科。 它极大地推动了20世纪后半叶磁性材料的基础 研究和开发利用。50年后的今天，我们不但对 上述五种磁性有了更深入的认识，而且发现了 一些新的磁结构。
磁学中的磁矩计算
磁学中的磁矩计算在磁学领域，磁矩是一个至关重要的概念，它对于理解物质的磁性行为起着关键作用。
磁矩的计算不仅在理论研究中具有重要意义，在实际应用中也有着广泛的用途，比如在电磁设备的设计、磁性材料的研究等方面。
要理解磁矩的计算，首先得明确磁矩的定义。
磁矩可以简单地理解为描述磁体磁性强弱和方向的物理量。
就好像一个力有大小和方向一样，磁矩也有其大小和方向。
在微观层面，原子中的电子绕核运动以及电子自身的自旋都会产生磁矩。
对于单个电子来说，其轨道磁矩和自旋磁矩是磁矩的两个重要组成部分。
轨道磁矩的大小与电子绕核运动的轨道半径、角动量等因素有关。
而自旋磁矩则是电子固有的一种磁性属性。
在计算单个电子的磁矩时，我们可以使用一些量子力学的公式和原理。
例如，对于电子的轨道磁矩，其大小可以表示为μl ＝（e/2m)L ，其中 e 是电子电荷，m 是电子质量，L 是电子的轨道角动量。
而电子的自旋磁矩大小为μs ＝ ge(e/2m)S ，这里的 g 是一个称为朗德 g 因子的常数，S 是电子的自旋角动量。
当我们考虑多个电子组成的原子时，情况就变得稍微复杂一些。
由于电子之间存在相互作用和排布规则，总的原子磁矩并不是各个电子磁矩的简单相加。
在原子中，电子按照一定的规则填充不同的能级和轨道。
根据洪德法则，在基态时，电子会尽可能以自旋平行的方式排布，以使得原子的总磁矩最大。
对于一些常见的磁性物质，比如铁磁性材料，其磁性来源于大量原子磁矩的协同作用。
在铁磁性材料中，相邻原子的磁矩会相互影响，形成磁畴。
磁畴内的原子磁矩方向基本一致，从而表现出宏观的强磁性。
在计算宏观物体的磁矩时，通常需要考虑物体的形状、磁化状态等因素。
对于一个均匀磁化的圆柱体，其磁矩可以通过磁化强度 M 与圆柱体的体积 V 的乘积来计算，即磁矩μ ＝ M × V 。
如果是一个环形电流，其磁矩可以表示为μ ＝ I × A ，其中 I 是电流强度，A 是电流所围成的面积。
磁性材料的微观结构与宏观性能
磁性材料的微观结构与宏观性能在我们的日常生活和现代科技中，磁性材料扮演着举足轻重的角色。
从简单的指南针到复杂的计算机硬盘，从电动车辆的电机到医疗设备中的磁共振成像（MRI），磁性材料的应用无处不在。
而要深入理解磁性材料的性质和行为，就必须探究其微观结构与宏观性能之间的紧密联系。
磁性材料的微观结构主要包括原子的排列方式、晶体结构、电子自旋和轨道运动等方面。
首先，原子的排列方式对磁性有着显著的影响。
在一些磁性材料中，原子会形成规则的晶格结构，这种有序的排列有助于增强磁性相互作用。
例如，铁、钴、镍等铁磁性材料，其原子在晶格中具有特定的排列方式，使得相邻原子的电子自旋能够相互平行排列，从而产生强大的净磁矩。
晶体结构也是影响磁性的一个重要因素。
不同的晶体结构会导致原子间的距离和键角不同，进而影响电子的分布和磁性相互作用。
以磁铁矿（Fe₃O₄）为例，其具有尖晶石结构，这种特殊的结构使得磁铁矿在常温下表现出亚铁磁性。
电子的自旋和轨道运动是磁性产生的根本原因。
电子具有自旋角动量，就像一个微小的磁体。
在某些材料中，电子的自旋能够自发地排列整齐，形成自发磁化区域，称为磁畴。
磁畴的大小、形状和分布对磁性材料的宏观性能有着至关重要的影响。
当磁畴的取向一致时，材料表现出强磁性；反之，如果磁畴的取向杂乱无章，材料的磁性就会很弱。
那么，这些微观结构特征是如何决定磁性材料的宏观性能的呢？首先，磁性材料的磁化强度是一个重要的宏观性能指标。
磁化强度取决于材料中磁矩的大小和方向。
当材料中的磁矩能够容易地沿着外加磁场方向排列时，材料具有较高的磁化强度，表现为容易被磁化；反之，如果磁矩难以排列，磁化强度就较低，材料难以被磁化。
磁导率是另一个关键的宏观性能参数。
它反映了材料在外加磁场作用下对磁力线的导通能力。
具有高磁导率的材料能够有效地传导磁场，常用于制作变压器和电感等电磁元件。
微观结构中的晶体缺陷、杂质等会阻碍磁畴的运动，从而降低磁导率。
讲解磁铁的原理
讲解磁铁的原理磁铁是指具有磁性的物质，能够产生磁场并吸引或排斥其他磁性物体。
磁铁的原理可以从微观和宏观两个层面来讲解。
从微观层面来看，磁铁的原理与物质的微观结构和电荷运动有关。
原子是构成物质的基本单位，由电子、质子和中子组成。
在原子中，电子围绕着原子核运动，而电子本身具有电荷。
当电子在运动时，会产生一个小的磁场。
在一般物质中，这些微小的磁场方向并不一致，相互抵消，所以物体并没有表现出明显的磁性。
但是，在某些物质中，如铁、镍和钴等，由于它们的电子排布和自旋方向的特殊性质，使得其微观磁场相互加强，形成强的磁性。
这些物质被称为铁磁性物质。
在这些物质中，每个原子的微观磁场会对相邻原子的微观磁场产生作用，形成磁性的长程有序。
进一步地，在铁磁性物质中，各个原子的磁矩（即原子微观磁场的方向和大小）并不是完全随机的，而是呈现同向排列。
当很多这样的原子被有序排列时，就会形成一个宏观的磁矩，即整个物体表现出磁性。
这种长程磁性有序的现象是由于每个原子的磁矩相互作用的结果。
在铁磁性物质中，磁矩的相互作用强度取决于它们之间的距离。
当内部和外部的磁场（如来自其他磁体或电流的磁场）作用于铁磁性物质时，其磁矩会重新排列，以降低磁能。
当内部和外部的磁场消失时，铁磁性物质的磁矩会重新排列，回到初始状态。
这种磁化和去磁化的能力使得磁铁可以吸引或排斥其他磁性物体。
当一个磁铁接近另一个磁性物体时，它会产生一个磁场，使得磁性物体中的磁矩被排列，从而产生吸引或排斥的力。
此外，铁磁性物质可以通过外部磁场的作用而产生自我磁化。
当一个铁磁性物体暴露在强磁场中时，物体的磁矩会重新排列，以与外部磁场相对齐。
这种自我磁化可以持续一段时间，即使外部磁场消失。
总结一下，磁铁的原理是由微观和宏观的磁矩相互作用形成的。
在铁磁性物质中，电子的运动产生微观磁场，而特殊的电子排布和自旋方向导致了强磁性。
当很多这样的原子被有序排列时，就会形成磁矩，整个物体表现出磁性。
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顺磁性物质也很多，常见的顺磁性物质： 过渡族元素、稀土元素和锕系元素金属：Mn,Cr,W,La,Nd, Pt,Pa, 含有以上元素的化合物：MnSO4,FeCl3,FeSO4,Gd2O3,
碱金属和碱土金属：Li,Na,K,Ru,Cs,Mg,Ca,Sr,Ba
包含有奇数个电子的原子或分子： HCl,NO,有机化合物中的自由基 少数含有偶数个电子的化合物： O2,有机物中的双自由基等
Kittel 书数据（2002）
0.097 0.43 0.85 1.03 1.24
-28.0
-43
它们的电子壳层都是满壳层，所以原子磁矩为零。
在CGS单位制下，抗磁磁化率的典型值是10-6cm3· mol-1 。
统一换成体积磁化率的数值，量级是10-6。 换成 SI 单位制下应乘以4π，量级在10-5。
FeO, MnO, NiO, CoO, Cr2O3,
FeCl2, FeF2, MnF2,
FeS, MnS
右图是1938 年测到的MnO 磁化率温度曲线，它是被 发现的第一个反铁磁物质， 转变温度 122K。
该表取自Kittel 书2005中文版p236，从中看出反铁磁物质的 转变温度一般都很低，只能在低温下才观察到反铁磁性。
一些抗磁性 )
(106 )
见冯索夫斯基《现代磁学》(1953) p74
2. 顺磁性（Paramagnetism）
这是19世纪后半叶就已经发现并研究的另一类弱磁性。它 的最基本特征是磁化率为正值且数值很小。 1 0 顺磁性物质的磁化率是温度的函数，一部分服从居里定律， 更多的服从居里-外斯（Curie-Waiss)定律。
会出现各种磁性現象：
近藤效应 自旋玻璃态 混磁性 不均匀铁磁性
李国栋书p17
物质磁性分类是一个复杂问题，存在着不同观点
（见应用磁学一书p11)
这是一种弱磁场中 显示顺磁性，超过某一 磁场值后，显示铁磁性 的材料。
各种磁性的磁化曲线特征
亚铁磁性
见《应用磁学》P9
Kittel《固体物理导论》一书对磁有序结构的描述： 见2005年版
8. 散磁性
这是在某些非晶材料中发现的一种磁结构，由于非晶材 料中原子磁矩间的间距有一定分布，从而使得原子磁矩不再 有一致的排列，而是有了一定的分散排列，这种虽然分散但 仍有序的磁矩排列称作散磁性，按其基本趋向又可以细分为 散铁磁性、散反铁磁性和散亚铁磁性。
姜书p117
9. 其它 在抗磁性基体中掺入磁性原子，随浓度的逐渐增加,
为了方便研究物质磁性的起因，我们可以按其在磁场 中的表现把物质进行分类， 例如依据磁化率的正负、大小 及其与温度的关系来进行分类，分类是否科学取决于是否 反映了内在磁性机理上的不同。随着研究的深入，分类也 在不断完善和细化，到上个世纪 70 年代为止，在晶状固 体里，共发现了五种主要类型的磁结构物质，它们的形成 机理和宏观特征各不相同，对它们的成功解释形成了今天 的磁性物理学核心内容。 上世纪 70 年代以后，随着非晶材料和纳米材料的兴 起，又发现了一些新的磁性类型，对它们的研究尚在深化 之中，课程只做初步介绍。
1. 抗磁性（Diamagnetism)
这是19世纪后半叶就已经发现并研究的一类弱磁性。它的 最基本特征是磁化率为负值且绝对值很小， 0, 1 显示抗磁性的物质在外磁场中产生的磁化强度和磁场反向，在 不均匀的磁场中被推向磁场减小的方向，所以又称逆磁性。典 型抗磁性物质的磁化率是常数，不随温度、磁场而变化。有少 数的反常。 深入研究发现，典型抗磁性是轨道电子在外磁场中受到电 磁作用而产生的，因而所有物质都具有的一定的抗磁性，但只 是在构成原子（离子）或分子的磁距为零，不存在其它磁性的 物质中， 才会在外磁场中显示出这种抗磁性。在外场中显示抗 磁性的物质称作抗磁性物质。除了轨道电子的抗磁性外，传导 电子也具有一定的抗磁性，并造成反常。
1.3 宏观物质的磁性
原子、离子的磁矩（顺、抗磁） 晶体结构和晶场类型（自旋、轨道贡献） 相邻原子、电子间的相互作用（磁有序）
固 体 磁 性
研究凝聚态物质各种磁性表现的起因是磁性物理的主要 任务，其中强磁性物质在技术领域有着突出作用，所以影响 强磁性物质磁性的机理是我们课程最为关注的。
一. 物质磁性的分类
5. 亚铁磁性（ferrimagnetism)
人类最早发现和利用的强磁性物质天然磁石Fe3O4就是 亚铁磁性物质，上世纪30～40年代开始在此基础上人工合
成了一些具有亚铁磁性的氧化物，但其宏观磁性质和铁磁物
质相似，很长时间以来，人们并未意识到它的特殊性， 1948 年 Neel在反铁磁理论的基础上创建了亚铁磁性理论后，
钙钛矿结构：LaFeO3,
以上五种磁性类型的原子磁距分布特点可以用下图来表示。
小结
1. 把晶体中的磁性归为五类并分析出它们的起因是人类 对物质磁性认识的一次飞跃，1950年前后出版了第一批以解 释五种磁性起因为主的现代磁学理论专著，标志着磁学成为 一个独立完整的学科。它极大地推动了20世纪后半叶磁性材 料的基础研究和开发利用。50年后的今天，我们不但对上述 五种磁性有了更深入的认识，而且发现了一些新的磁结构。
C T
C C 或： = T Tp T Tp
C 称作居里常数，
Tp 称作居里顺磁温度
服从居里-外斯定律的物质都是在某一个温度之上才显示顺磁 性，这个温度之下，表现为其它性质。 典型顺磁性物质的基本特点是含有具有未满壳层的原子 （或离子），具有一定的磁矩，是无规分布的原子磁矩在外磁 场中的取向产生了顺磁性。此外，传导电子也具有一定的顺磁 性。
自然界中很多物质都是抗磁性物质：周期表中三分之一的 元素、绝大多数的有机材料和生物材料都是抗磁性物质。 包括： 稀有气体：He,Ne.Ar,Kr,Xe 多数非金属和少数金属：Si,Ge,S,P, Cu,Ag,Au, 不含过渡族元素的离子晶体：NaCl,KBr, 不含过渡族元素的共价键化合物：H2,CO2,CH4 等 几乎所有的有机化合物和生物组织： 水； 反常抗磁性物质：Bi,Ga,Zn,Pb,磁化率与磁场、温度有关。
亚铁磁物质的磁化率和磁化强度一般比铁磁物质低，但 其电阻率一般要高的多。
亚铁磁物质主要是一些人工合成的含过渡族元素和稀土元 素的某些特定结构的氧化物，例如： 尖晶石结构：Fe3O4, MnFe2O4, CoFe2O4 石榴石结构：A3Fe5O12, (A=Y,Sm,Gd,Dy,Ho,Er,Yb ) 磁铅石结构：BaFe12O19, PbFe12O19, SrFe12O19,
2. 严格说来上面的分类是针对物质磁性质进行的，同 一物质在不同的温度区域可以呈现出不同的磁类型，而且 与其晶体结构有密切关系：例如室温附近的金属铁为铁磁 性，超过居里温度（1040K）后变为顺磁性，它受到高于 1.5×1010Pa的高压时，其结构从bcc变为hcp,磁性变为非铁 磁性。我们只可以说常温常压下铁是铁磁性物质。
文献中也绘成磁化率倒数和温度关系的： （见应用磁学P9）
1
磁 化 率 表 现 复 杂
Tp
TC
铁磁性
T (K )
Tp TC
低温下表现为反铁磁性的物质，超过磁性转变温度 （一般称作Neel温度）后变为顺磁性的，其磁化率温度 关系服从居里-外斯定律： C = T Tp 注意与铁磁性的区别！
反铁磁物质主要是一些过渡族元素的氧化物、卤化物、 硫化物， 如：
3. 铁磁性（Ferromagnetism)
这是人类最早发现并利用的强磁性，它的主要特征是：
0 1. 0 磁化率数值很大。 10
105
2. 磁化率数值是温度和磁场的函数； 3. 存在磁性转变的特征温度——居里温度，温度低于居里温 度时呈铁磁性，高于居里温度时表现为顺磁性，其磁化率 温度关系服从居里-外斯定律。 C T Tp 4. 在居里温度附近出现比热等性质的反常。 5. 磁化强度M和磁场H之间不是单值函数，存在磁滞效应。 构成这类物质的原子也有一定的磁矩，但宏观表现却完 全不同于顺磁性，解释铁磁性的成因已成为对人类智力的最 大挑战，虽然经过近100年的努力已经有了比较成功的理论， 但仍有很多问题有待后人去解决。
1. 退磁状态和退磁方法
无外磁场作用下，强磁体磁化强度 M = 0 的状态。这是 我们讨论材料磁性能时必须统一的参考点。 在测量材料磁化曲线前可以通过交流退磁；形变退磁； 热退磁等方法，使材料达到退磁状态。
2.磁化曲线 反映材料特性的基本曲线，从中可以得到标
志材料的参量：饱和磁化强度Ms、起始磁化率 和最大磁化率 m
广义地说，超导体也是一种抗磁性物质， 1 ，它的 机理完全不同，不在我们讨论之内。
见姜书p25 CGS单位制克分子磁化率
密度 原子量 ρ
-1.9 -7.2 -19.4
体积磁化率
×10-6
n
0.205 4 1.51 20.18 1.77 39.95 3.09 83.80 3.78 131.3
二. 强磁材料的宏观磁性质
铁磁物质和亚铁磁物质在磁场中表现出强烈的磁性，它 们的磁化率约为1~105，在技术上有着重大应用，我们通称为 强磁性材料。它们在磁场中的行为（技术磁化过程）也是磁性 物理研究的重要内容 。
1. 退磁状态和退磁方法 2. 磁化曲线：M s；a；max 3. 磁滞回线： Br , M r , H c 4. 饱和磁化强度-温度关系，居里温度 T c 5. 磁能积 ( BH )max 6. 静磁能 7. 强磁材料按组成与结构的分类 8. 强磁材料的应用
见Kittel 固体物理学8版p227，姜书p52也有此数据，稍有差别。
4. 反铁磁性（antuferromagnetism)
反铁磁性是1936年首先由法国科学家Neel从理论上预言、 1938年发现，1949年被中子实验证实的，它的基本特征是存在 一个磁性转变温度，在此点磁化率温度关系出现峰值。