第一章 材料的磁学性能.
确定，角动量pl的绝对值为：
pl l (l 1)
l的可能值为： l
h 0,1,2, , n 1 2
h为普朗克常数
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量子化情况下，对应于角动量的磁矩 为
令
e l l (l 1) 2me eh B 4me
式中 B称为玻尔(Bohr)磁子，作为电子磁矩的单位，它有 确定值为9.27×10-24Am2
2.磁感应强度和磁导率
材料在磁场强度为H的外加磁场作用下，会在材料内部 产生一定磁通量密度，称为磁感应强度B，也就是说强 度为H的磁场被磁化后，物质内磁场强度的大小。
在同样磁场的情况下，如果放入不同的介质就有不同的
磁感应强度B，但是磁场强度则无变化。
单位为特斯拉（T）或韦伯／米2。
B和H的关系：
B H
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磁矩方向垂直于电子运动轨迹平面，符合右手螺旋定则。 它在外磁场方向上的投影，即电子轨道磁矩在外磁场方 向上的分量，满足量子化条件
Pez ml B
ml = 0, ±1,±2, ±l
ml 电子运动状态的磁量子数，下角标z表示外磁场方向；μB 为波尔磁子，是电子磁矩的最小单位，其值为
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铁磁性物质和顺磁性物质的主要差异在于：即使在 较弱的磁场内，前者也可得到极高的磁化强度，而且 当外磁场移去后，仍可保留极强的磁性。 3. 亚铁磁体
这类磁体有些像铁磁体，但
值没有铁磁体大，通
常的铁氧体，磁铁矿（Fe3O4）属于亚铁磁体。
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4. 反铁磁性
这类磁体的 体。
17
2. 铁磁性 具有铁磁性物质的磁化率为正值，而且很大。如Fe， Co，Ni，室温下磁化率可达103数量级，属于强磁性物质。 一般磁介质的B-H为线性关系，即B＝H，不变，而对 于铁磁体，B-H为非线性关系，随外磁场变化。 铁磁体的铁磁性只在某一温度以下才表现出来，超 过这一温度，由于物质内部热骚动破坏电子自旋磁矩的 平行取向，因而总磁矩为零，铁磁性消失。这一温度称 为居里点TC 。在居里点以上，材料表现为强顺磁性， 其磁化率与温度的关系服从居里-外斯定律。
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4
3.磁矩
磁矩是表示磁体本质的一个物理量。任何一个封 闭的电流都具有磁矩m。 方向与环形电流法线的方向一致，其大小为电流 与封闭环形的面积的乘积IΔS
m IS
在均匀磁场中，磁矩受到磁场作用的力矩J
J m B
式中，J为矢量积；B为磁感应强度，其单位
J N m V s Wb [B]= m A m2 m2 m2
l 0,1,2,, n 1
(l ) H ml B
共n个可能值 共2l＋1个可能值
ml 0,1,2,,l
l l pl
e l 2me
此处γ l为轨道磁力比
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2.自旋磁矩
每个电子本身作自旋运动，产生一个沿自旋轴方向 的自旋磁矩。实验测定电子自旋磁矩在外磁场方向上的 分量恰好为一个波尔磁子
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式中，k为扁旋转椭圆体的直径与厚度之比值，即k=c/a， (其中a<b=c)。
从而可以导出旋转椭圆体在极限情形的退磁因子：
球形体(a=b=c)：N=1/3； 细长圆柱体(a=b<<c)：Na=Nb=0, Nc=1/2； 薄圆板(a=b>>c) Na=Nb=0, Nc=1。
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反铁磁性体的原子磁矩在同一子晶格中，无外磁场的作用时， 磁矩是同向排列的，具有一定的磁矩；在不同的子晶格中磁矩是 反向排列。两个子晶格中自发磁化强度大小相同，方向相反，整 个晶体M＝0。反铁磁性物质大都是非金属化合物，如FeO，NiF2 及各种锰盐。 不论在什么温度下，都不能观察到反铁磁性物质的任何自发 磁化现象，因此其宏观特性是顺磁性的，M与H处于同一方向， 磁化率r为正值。
Wb是磁通量的单位
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磁矩在磁场中所受的力
dB Fx m dx
所以，磁矩是表征磁性物体磁性大小的物理量。磁矩愈大， 磁性愈强，即物体在磁场中所受的力也大。磁矩只与物体本 身有关，与外磁场无关。Leabharlann 2018/8/66
4．磁化强度
(1). 磁化 对于一般磁介质，无外加磁场时，其内部个磁矩的取 向不一，宏观无磁性。但在外磁场作用下，各磁矩有规则 的取向，使磁介质宏观显示磁性，这就叫磁化。 (2). 磁化强度 反映磁介质磁化程度(大小与方向)的物理量。 磁化强度的物理意义是单位体积中的磁矩总和。设体积元 △V内磁矩的矢量和为∑M，则磁化强度M为
2018/8/6 3
μ为磁导率，反应介质的特性，表示材料在单位强度的外加 磁场作用下，材料内部的磁通量密度。
在真空中
B0 0 H
μ0为真空磁导率μ0＝4π * 10-7 亨利/米（H/m）
磁场强度和磁感应强度都是表示磁场方向和强弱 的物理量。它们之间既有联系（B＝μH）又有区别。由 于磁介质在磁场中的磁化对磁场有影响，在均匀磁介质 的情况下，包括介质因磁化而产生的磁场则用磁感应强 度B表示。单纯电流或运动电荷所引起的磁场则用磁场 强度H表示。
介质内部，B小于真空中的B0。构成抗磁性材料的原子 （离子）的磁矩为零，即不存在永久磁矩，而前面所 讨论的铁磁性、反铁磁性、顺磁性等都是源于原子磁 矩而产生的磁性。
2018/8/6 21
当抗磁性物质放入外磁场中，外磁场使电子轨道改变， 围绕原子核作回旋轨道运动的电子按照楞次定律会产生感 生电流，此感生电流产生与外加磁场方向相反的磁场，这 便是反磁性产生的根源。所以抗磁性来源于原子中电子轨 道状态的变化。抗磁性物质的抗磁性一般很微弱，磁化率 一般约为-10-5，其绝对值很小。符合抗磁性条件的就是 那些填满了电子壳层的原子和离子，因此周期表中前18个 元素主要表现为抗磁性。这些元素构成了无机材料中，几 乎所有阴离子，如O2-，F-，Cl-，S2-，SO42-，CO32-，N3-， OH-等。在这些阴离子中，电子填满壳层，自旋磁矩平衡。
B0 0 H
μ0为真空磁导率
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在外磁场H中放入一磁介质，磁介质受外磁场作用 下，处于磁化状态，磁介质内部的磁感应强度B为
B H
现定义
μ为介质的磁导率
B 0 ( H M ) H
( 0 ) H 0 M
(
定义
r
0
1) H M 0
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在均匀磁场时，Hd正比于磁化强度M，方向和M 相反，其削弱磁化的作用表达式
Hd NM
N为退磁因子，无量纲，与磁体几何形状有关，所以，缺口 环形磁芯的磁感应强度为
B 0 ( H NM M )
(a)
(b)
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闭合环形磁芯(a)和缺口环形磁芯(b) 2018/8/6
m M V
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式中磁矩矢量和的单位为A·m2，V 的单位为m3，因 而磁化强度M的单位为A· m-1，即与磁场强度H的单位一 致。 磁介质在外磁场中的磁化状态，主要由磁化强度M决 定。M可正，可负，有磁体内磁矩矢量和方向决定。因而 磁化了的磁介质内部的磁感应强度B可能大于，也可能小 于磁介质不存在时真空中的磁感应强度B0 在真空中
l l (l 1)B
当电子处于l＝0，即s态时，角动量与轨道磁矩都为零。
当l不为0时，电子轨道磁矩不是玻尔磁子的整数倍。
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角动量和磁矩在空间都是量子化的，它们在外磁场方向
的分量不连续，只能有一组确定的间断值，这些间断值 取决于磁量子数ml，
( pl ) H ml
磁化强度M与外磁场方向一致，M为正，而且M严
格地与外磁场H成正比。
顺磁性物质的磁性除了与H有关外，还依赖于温度。其 磁化率与绝对温度T成反比。
C T
式中T为绝对温度(K)；C称为居里常数， 取决于顺磁物质的磁化强度和磁矩大小。
还有一类与温度无关的顺磁体。如锂、钠、钾、铷 等金属
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一、磁学基本参量
1. 磁场强度 H
1820年，奥斯特发现电流能在周围空间产生磁场，一根通 有直流电I（安培）的无限长直导线，在据导线r米处产生 的磁场强度H
H
I 2r
单位：A/m 或高斯（Gs）
磁场强度H是指外界磁场的大小，是一个矢量。由S极指向 N，一般是由导体中的电流或者永磁体产生的。
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B 0 ( H M ) 0 H Bi
Bi是磁性材料内的磁偶极矩被H磁化而贡献的； 一般磁性材料的磁化，不仅对磁感应强度B有贡献，而且 可能影响磁场强度H， 闭合环形磁芯，其 B 0 ( H M ) 式中H就等于外加磁场 而缺口环形磁芯，由于缺口处出现表面磁极，就会产生一个 磁化强度方向相反的磁场，称为退磁场，以Hd表示，
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三. 磁性的起源
材料的宏观磁性来源于原子磁矩
原子磁矩的来源：
1)电子围绕原子核的轨道运动，产生一个非常小的 磁场，形成一个沿旋转轴方向的电子轨道磁矩；
2)每个电子本身自旋运动，产生一个沿自旋轴方向
的电子自旋磁矩； 3）原子核磁矩。 原子核磁矩的值很小，一般可以忽略不计。
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1. 电子轨道磁矩
电子绕原子核轨道运动，产生一个非常小的磁场，形成 一个沿旋转轴方向的轨道磁矩。 设r为电子运动轨道的半径，L为电子运动的轨道角动量，ω 为电子绕核运动的角速度
则磁矩为电流与电流回路包围面积的乘积，则电子轨道磁矩
Pe IS e(
e e )r 2 mr 2 L 2 2m 2m
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材料物理性能-_磁学性能
磁化率，反映材料磁化的难易程度，无量纲， 可正可负，是物质磁性分类的主要依据。
7
4. 磁感应强度和磁导率（P133） 材料在磁场强度为 H 的外加磁场（直流、交变或脉冲磁 场）作用下，会在材料内部产生一定的磁通量密度，称其为 磁感应强度B，即在强度为H的磁场中被磁化后，物质内磁场 强度的大小。 在真空中，磁感应强度为：
26
二、技术磁化（P154）
对未经外磁场磁化的 ( 或处于退磁状态的 ) 铁磁体，它们 在宏观上并不显示磁性，这说明物质内部各部分的自发磁化 强度的取向是杂乱的。因而物质的磁畴决不会是单畴，而是
由许多小磁畴组成的。
技术磁化：在外磁场作用下，铁磁体从完全退磁状态磁化到 饱和的内部变化过程。
27
铁磁体在外磁场中的磁化过程主要为畴壁的 移动和磁畴内磁矩的转向。
因而自发磁化强度降低，铁磁性消失。这一温度称为居里 点Tc。在居里点以上，材料表现为顺磁性。
23
4. 反铁磁性和亚铁磁性（P132、P144） 如果交换积分 A＜0时，则原于磁矩取反向平行排列能量最 低。如果相邻原子磁矩相等，由于原子磁矩反平行排列，原
子磁矩相互抵消，自发磁化强度等于零。这样一种特性称为
9
磁学与电学基本物理量的比较 电学物理量 (单位) 磁学物理量 (单位)
J E P 0E
电流强度 I (A)
磁通量 Ф (Wb)
电流密度 J (A/m2)
电场强度 E (V/m)
磁通密度 B (Wb/m2)
磁场强度 H (A/m)
B H M H
r 1
电导率σ (Ω-1· m-1)
B0 0 H
式中μ0为真空磁导率
0 4 107 H / m
7
4. 磁感应强度和磁导率（P133） 材料在磁场强度为 H 的外加磁场（直流、交变或脉冲磁 场）作用下，会在材料内部产生一定的磁通量密度，称其为 磁感应强度B，即在强度为H的磁场中被磁化后，物质内磁场 强度的大小。 在真空中，磁感应强度为：
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二、技术磁化（P154）
对未经外磁场磁化的 ( 或处于退磁状态的 ) 铁磁体，它们 在宏观上并不显示磁性，这说明物质内部各部分的自发磁化 强度的取向是杂乱的。因而物质的磁畴决不会是单畴，而是
由许多小磁畴组成的。
技术磁化：在外磁场作用下，铁磁体从完全退磁状态磁化到 饱和的内部变化过程。
27
铁磁体在外磁场中的磁化过程主要为畴壁的 移动和磁畴内磁矩的转向。
因而自发磁化强度降低，铁磁性消失。这一温度称为居里 点Tc。在居里点以上，材料表现为顺磁性。
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4. 反铁磁性和亚铁磁性（P132、P144） 如果交换积分 A＜0时，则原于磁矩取反向平行排列能量最 低。如果相邻原子磁矩相等，由于原子磁矩反平行排列，原
子磁矩相互抵消，自发磁化强度等于零。这样一种特性称为
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磁学与电学基本物理量的比较 电学物理量 (单位) 磁学物理量 (单位)
J E P 0E
电流强度 I (A)
磁通量 Ф (Wb)
电流密度 J (A/m2)
电场强度 E (V/m)
磁通密度 B (Wb/m2)
磁场强度 H (A/m)
B H M H
r 1
电导率σ (Ω-1· m-1)
B0 0 H
式中μ0为真空磁导率
0 4 107 H / m
材料物理性能 第一章 (2)
在能源科学技术中的应用
i) 保温材料的优选和保温材料结构的优化设计。
ii) 远红外加热技术，以获得最佳的能量利用率。 iii) 太阳能的利用：要求尽可能多地吸收太阳辐射，
并且要最大限度地抑制集热器本身的热损。
在电子技术和计算机技术中的应用
i) 在超大规模集成电路（容量和密集度迅速增大）中， 要求集成块的基底材料导热性能优良。
自由电子的贡献
CV CVl CVe T 3 T
点阵振动热容 自由电子热容
常温下，自由电子热容微不足道 高温和低温时，电子热容不能够忽略
合金成分的影响
合金的热容是每个组成元素热容与其质量百分比的 乘积之和。
n
C X1C1 X 2C2 X nCn X iCi
无机材料的热容
高于D 时，趋于常数；低于D 时，与 T 3成正比 与材料结构的关系不大 相变时，热容出现了突变 单位体积的热容与气孔率有关
Cp a bT cT 2
不同温度下某些陶瓷材料的热容
相变时，热容出现了突变。
金属材料的热容
➢ 自由电子对热容的贡献 ➢ 合金成分对热容的影响 ➢ 相变时的热容变化
电学、热学、磁学性能 电学、光学性能 电学、热学性能 光学、热学、电学性能
课程内容
➢ 材料的热学、电学、磁学、光学等性能； ➢ 热学、电学、磁学、光学等现象的物理本质； ➢ 热学、电学、磁学、光学等性能的测量； ➢ 材料物理性能的工程意义及从理论上设计材料。
第一章 材料的热学性能
热容 热膨胀 热传导 热稳定性
3N
2
kT
e kT
2
材料的磁学性能 ppt课件
3、在Guass单位制中（依据于磁偶极子观点），磁场用磁
场强度H描述，它是电流和磁性体所产生的磁场强度的矢量
和，而磁感应强度B只是一个引入的辅助量，仅在于满足方
程divB = 0。
从物理的角度来看到底哪一种观点更加合理、更加接近于 物质磁性起源的真实情况呢？
从目前来看，视乎分 子电流的观点更接近
于真实情况
磁场和物体的万有引力场，电荷的电场一样，都具有一 定的能量，磁场还有本身的特性：a) 磁场对载流导体或 运动电荷表现作用力；b）载流导体在磁场中运动要做功 现在物理研究表明，物质的磁性也是电流产生的。
地球是个大磁场。 地球的磁极却非亘古不变。自 地球诞生以来，其南北磁极曾 经发生过几次转变，即“磁极 倒转”。
作用，都必须使用B）
义磁场强度H：
B H M
0
Guass单位制（绝对电 磁单位制）：早年使用 的单位制，所有的磁学
其中磁化强度M被定义为：
M (ml)i 单位：
i
Guass
磁场强度H被定义为：
量都是通过磁偶极子的 概念建立起来的
在Guass单位制中，M 和 H 都有明确的物理意义， 是基本物理量，而B只是
7.1.1 材料磁性能的表征参量 (Character parameters of magnetic properties of materials)
温故 一、磁极、磁场和磁力线
➢磁极判断 ➢Single
Single
1928年相对论形式的薛定谔方程， 也就是著名的狄拉克方程(√) ；
预言了正电子的存在(√)； 预言了反粒子的存在，电子－正电 子对的产生和湮没(√) ； 提出反物质存在的假设； 1931年预言可能存在磁单极；
材料的磁学性能PPT课件
原子的磁矩来源于电子的运动和原子核的自旋。
原子的磁矩
电子轨道磁矩 电子自旋磁矩 原子核自旋磁矩
第15页/共105页
1. 磁 矩
与电荷类似，将磁荷定义成磁的基本单位。两磁极若分别有q1和q2磁荷的磁极强度，则其
作用力
F
k
q1q2 r2
其中r为磁极间距，k为比例常数。 磁极q在外磁场中要受到力的作用，且有该力
第21页/共105页
3. 电子自旋磁 矩 电 子 自 旋 角 动 量 L s 和 自 旋 磁 矩 m s 取 决 于 自 旋 量 子 数 s ， s = 1 / 2 ，
Ls
s(s 1) 3 2
ms 2 s(s 1)B 3B
他们在外磁场z方向的分量取决于自旋磁量子数mss=1/2，即
Lsz
F=qH 其中H为外磁场的强度。
第16页/共105页
实际上磁极总是以正负对的形式存在，目前 尚未发现单独存在的磁极。 （此句要修正——《Science, 2009,9,3》）
将相互接近的一对磁极＋q和－q称为磁偶极子 真空中，单位外磁场作用在相距d的磁偶极子上的最大的力矩
Pm＝qd 称为该磁偶极子的磁偶极矩（磁动量）。 磁偶极矩与真空磁导率0的比值称为磁矩，用m表示，即
磁介质在磁场中发生磁化而影响磁场，所以磁介质中的磁感应强度B等于真空中的磁 感应强度B0和由于磁介质磁化而产生的附加磁感应强度B之和，即
B=B0+B
第4页/共105页
——磁感应强度B描述的是传导电流的磁场和 磁介质中磁化电流的磁场的综合场的特性。
电介质中的电场强度E为真空中的电场强度E0和由于电极化而产生的附加电场强度E之 和
B=H 其中称为材料的磁导率或绝对磁导率。
原子的磁矩
电子轨道磁矩 电子自旋磁矩 原子核自旋磁矩
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1. 磁 矩
与电荷类似，将磁荷定义成磁的基本单位。两磁极若分别有q1和q2磁荷的磁极强度，则其
作用力
F
k
q1q2 r2
其中r为磁极间距，k为比例常数。 磁极q在外磁场中要受到力的作用，且有该力
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3. 电子自旋磁 矩 电 子 自 旋 角 动 量 L s 和 自 旋 磁 矩 m s 取 决 于 自 旋 量 子 数 s ， s = 1 / 2 ，
Ls
s(s 1) 3 2
ms 2 s(s 1)B 3B
他们在外磁场z方向的分量取决于自旋磁量子数mss=1/2，即
Lsz
F=qH 其中H为外磁场的强度。
第16页/共105页
实际上磁极总是以正负对的形式存在，目前 尚未发现单独存在的磁极。 （此句要修正——《Science, 2009,9,3》）
将相互接近的一对磁极＋q和－q称为磁偶极子 真空中，单位外磁场作用在相距d的磁偶极子上的最大的力矩
Pm＝qd 称为该磁偶极子的磁偶极矩（磁动量）。 磁偶极矩与真空磁导率0的比值称为磁矩，用m表示，即
磁介质在磁场中发生磁化而影响磁场，所以磁介质中的磁感应强度B等于真空中的磁 感应强度B0和由于磁介质磁化而产生的附加磁感应强度B之和，即
B=B0+B
第4页/共105页
——磁感应强度B描述的是传导电流的磁场和 磁介质中磁化电流的磁场的综合场的特性。
电介质中的电场强度E为真空中的电场强度E0和由于电极化而产生的附加电场强度E之 和
B=H 其中称为材料的磁导率或绝对磁导率。
材料物理导论课后答案(熊兆贤)第六章习题参考解答
材料物理导论课后答案（熊兆贤）第六章习题参考解答第六章材料的声学1、声振动作为一个宏观的物理现象，满足三个基本物理定律：牛顿第二定律、质量守恒定律和绝热压缩定律，由此分别可以推导出介质运动方程（p-V关系）、连续性方程(V-)和物态方程（p-关系），并由此导出声波方程――p,V和等对空间、时间坐标的微分方程。
2、若声波沿x方向传播，而在yz平面上各质点的振幅和相位均相同，则为平面波3、4、(略)5、主要措施：a)生产噪音小的车辆;b)铺设摩擦噪音小的路面（诸如：使用改性沥青材料、形成合适路面纹路）；c)在城市交通干道两旁设置吸音档墙（选用吸音材料、采用吸音结构）；d)最好把城市交通干道修建在地下（实例：法国巴黎和美国波士顿的部分交通干道）。
6、声信号在海洋中传播时，会发生延迟、失真和减弱，可用传播损失来表示声波由于扩展和衰减引起的损失之和。
其中，扩展损失时表示声信号从声源向外扩展时有规律地减弱的几何效应，它随着距离的对数而变化；而衰减损失包括吸收、散射和声能漏出声道的效应，它随距离的对数而变化。
柱面扩展引起的损失随距离一次方而增加，声波在海水中长距离传播时对应于柱面扩展。
海水中的声吸收比纯水中大得多，在海水中声吸收由三种效应引起：一是切变黏滞性效应，另一是体积黏滞性效应，以及在100kHz下，海水中MgSO4分子的离子驰豫引起的吸收。
7、水声材料主要用于制作各种声源发射器和水听器，曾用过水溶性单晶、磁致伸缩材料和压电陶瓷材料，随着水声换能器技术的发展，要求具有功率大、频率常数低、时间和温度稳定性好、强电场下性能好以及能承受动态张应力大的材料。
8、产生超声波的材料主要有两大类：a)压电晶体和陶瓷是产生超声波的一类重要的材料；b)磁致伸缩材料为另一类超声波发生材料。
9、次声的特点为：1）频率低于25Hz，人耳听不到2）次声在大气中因气体的黏滞性和导热性引起的声能吸收比一般声波小得多3）吸收系数与周期T和大气压力的关系：4）次声受水汽以及障碍物的散射影响更小，可忽略不计5）次声是一种平面波，沿着地球表面平行的方向传播，次声对人体有影响，会使人产生不舒服的感觉6）频率小于7Hz的次声与大脑的节律频率相同，因此对大脑的影响特别大，功率强大的次声还可能严重损坏人体的内部器官。
磁学基础与磁性材料+严密第一章、三章以及第七章答案
磁性材料的分类^《}第一章》第二章磁学基础知识答案：1、磁矩2、磁化强度3、·4、磁场强度 H5、磁感应强度 B磁感应感度，用B表示，又称为磁通密度，用来描述空间中的磁场的物理量。
其定义公式为（百度百科）磁感应强度（magnetic flux density），描述磁场强弱和方向的基本物理量。
是矢量，常用符号B表示。
磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。
在物理学中磁场的强弱使用磁感强度（也叫磁感应强度）来表示，磁感强度大表示磁感强；磁感强度小，表示磁感弱。
6、磁化曲线磁化曲线是表示物质中的磁场强度H与所感应的磁感应强度B或磁化强度M之间的关系7、磁滞回线—（）（6 磁滞回线 (hysteresis loop)：在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期性变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线。
）8、磁化率磁化率，表征磁介质属性的物理量。
常用符号x表示，等于磁化强度M与磁场强度H之比。
对于各向同性磁介质，x是标量；对于各向异性磁介质，磁化率是一个二阶张量。
9、磁导率磁导率（permeability）：又称导磁系数，是衡量物质的导磁性能的一个物理量，可通过测取同一点的B、H值确定。
二'矫顽力----内禀矫顽力和磁感矫顽力的区别与联系矫顽力分为磁感矫顽力（Hcb）和内禀矫顽力（Hcj）。
磁体在反向充磁时，使磁感应强度B降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力。
但此时磁体的磁化强度并不为零，只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消。
（对外磁感应强度表现为零）此时若撤消外磁场，磁体仍具有一定的磁性能。
使磁体的磁化强度M降为零所需施加的反向磁场强度，我们称之为内禀矫顽力。
内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量，是表示材料中的磁化强度M退到零的矫顽力。
在磁体使用中，磁体矫顽力越高，温度稳定性越好。
(2)退磁场是怎样产生的能克服吗对于实测的材料磁化特性曲线如何进行退磁校正产生：能否克服：因为退磁场只与材料的尺寸有关，短而粗的样品，退磁场就很大，因此可以将样品做成长而细的形状，退磁场就将会减小。
磁性材料与器件-第一章-磁学基础知识
Jm 0 M
(A m 1 )
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1.1.3 磁场强度H与磁感应强度B
物理意义：均为描述空间任意一点的磁场参量（矢量）
1、磁场强度H (magnetic intensity) ：(静磁学定义)
为单位点磁荷在该处所受的磁场力的大小，方向与正磁荷在 该处所受磁场力方向一致。
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。
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，课程会做初步介绍。
MS（饱和磁化强度），而B
则仍不断增大(原因?) 由B－H（M－H）曲线可求 出或
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磁化曲线是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a 和最大磁化率m。
Ms
Ms可以理解为该温 度下的自发磁化
强度M0
顺磁性物质磁化曲线 抗磁性物质磁化曲线
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1.3.2 磁滞回线
从饱和磁化状态开始，再使磁场H减小，B或M不再沿原
始曲线返回。当H＝0时，仍有一定的剩磁Br或Mr。
为使B（M）趋于零，需反向加一磁 场，此时H=Hc称为矫顽力。
BHC：使B＝0的Hc M HC ：
(磁感矫顽力）。
M＝0时的Hc（内禀矫顽力）
一般| BHC | <
磁学性能
材料的磁学性能与检测
物质的磁性
铁氧体
磁性材料
物质的磁性
一 、磁化、磁化强度和磁化率
1、磁化
物质在磁场中由于受磁场的作用而表现 出一定的磁性，这种现象就称之为磁化。
2、磁化强度
磁化强物理量 —— 单位体积的总磁矩
M
Pm V
3、磁化率
M H
Bi,Cu,Ag,Au 等金属具有这种性质
抗磁性物质放入外磁场中，外磁场使电
子轨道改变，产生一个磁矩，该磁矩的
方向与外磁场方向相反
抗磁性物质的抗磁性一般很微弱，磁化
率一般约为-10-5，为负值
顺磁性
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。 无外加磁场时，顺磁物质的原子做无 规则的热振动，宏观看来，没有磁性； 外加磁场作用下，每个原子磁矩比较 规则的取向，物质显示极弱的磁性。
铁氧体和铁磁性物质的异同
同：磁性较强 异：铁氧体磁性来自两种不同的磁 矩， 一种磁矩在一个方向排列整齐， 另一种在相反的方向排列。 这两种磁矩方向相反，大小不等。 因此，铁氧体又称为亚铁磁体。
磁性材料
• 软磁材料 • 硬磁材料 • 矩磁材料
一、 软磁材料
1、主要特点 具有较高的磁导率和较 高的饱和磁感应强度。
三、矩磁材料
具有高磁导率、高电阻率
可作磁性记忆元件
高分子材料的磁学性能
1、大多数体系为抗磁性材料 2、顺磁性仅存在于两类有机物
（1）含有过渡金属 （2）含有不饱和键、自由基
称为磁化率或磁化系数，它把物 质的磁化强度与外磁场强度联系 了起来，它的大小反映了物质磁 化的难易程度，是材料的一个重 要的磁参数，同时，它也是物质 磁性分类的主要依据。
物质的磁性
铁氧体
磁性材料
物质的磁性
一 、磁化、磁化强度和磁化率
1、磁化
物质在磁场中由于受磁场的作用而表现 出一定的磁性，这种现象就称之为磁化。
2、磁化强度
磁化强物理量 —— 单位体积的总磁矩
M
Pm V
3、磁化率
M H
Bi,Cu,Ag,Au 等金属具有这种性质
抗磁性物质放入外磁场中，外磁场使电
子轨道改变，产生一个磁矩，该磁矩的
方向与外磁场方向相反
抗磁性物质的抗磁性一般很微弱，磁化
率一般约为-10-5，为负值
顺磁性
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。 无外加磁场时，顺磁物质的原子做无 规则的热振动，宏观看来，没有磁性； 外加磁场作用下，每个原子磁矩比较 规则的取向，物质显示极弱的磁性。
铁氧体和铁磁性物质的异同
同：磁性较强 异：铁氧体磁性来自两种不同的磁 矩， 一种磁矩在一个方向排列整齐， 另一种在相反的方向排列。 这两种磁矩方向相反，大小不等。 因此，铁氧体又称为亚铁磁体。
磁性材料
• 软磁材料 • 硬磁材料 • 矩磁材料
一、 软磁材料
1、主要特点 具有较高的磁导率和较 高的饱和磁感应强度。
三、矩磁材料
具有高磁导率、高电阻率
可作磁性记忆元件
高分子材料的磁学性能
1、大多数体系为抗磁性材料 2、顺磁性仅存在于两类有机物
（1）含有过渡金属 （2）含有不饱和键、自由基
称为磁化率或磁化系数，它把物 质的磁化强度与外磁场强度联系 了起来，它的大小反映了物质磁 化的难易程度，是材料的一个重 要的磁参数，同时，它也是物质 磁性分类的主要依据。
无机材料磁学性能资料
纳米非金属磁性材料
纳米铁氧体
通过纳米技术制备的铁氧体材料，具有更高的磁 导率和更低的损耗。
纳米氧化铝陶瓷
采用纳米技术制备的氧化铝陶瓷，具有更好的绝 缘性能和机械强度。
纳米复合磁性材料
将纳米磁性粉末与其他非金属材料复合制备而成， 具有优异的综合性能。
复合非金属磁性材料
金属/非金属复合磁性材料
将金属磁性粉末与非金属基体复合制备而成，兼具金属和非金属 的优点。
磁化过程与磁畴理论
磁化过程
磁化是指原来没有磁性的物体获得磁性的过程。磁化过程包括畴壁移动和磁矩转 动两个过程。
磁畴理论
磁畴是指铁磁体内部存在的大量微小区域，每个区域内部的原子磁矩都像一个个 小磁铁那样整齐排列，但相邻的不同区域之间原子磁矩排列的方向不同。这些微 小区域就是所谓的磁畴。
磁滞回线和磁化曲线
无机材料磁学性能资料
目 录
• 磁学基础概念 • 无机材料磁学性能概述 • 金属磁性材料 • 非金属磁性材料 • 无机材料磁学性能应用 • 无机材料磁学性能研究进展与趋势
01 磁学基础概念
磁性定义与分类
磁性定义
磁性是物质放在不均匀的磁场中会受 到磁力的作用，产生磁性的原因有电 子的自旋磁矩和轨道磁矩。
磁学性能参数及表征方法
磁导率
表示材料在外磁场作用下的磁化能力，与 材料的成分、结构和温度等因素有关。
A 磁化曲线和磁滞回线
描述材料在外磁场作用下的磁化过 程和磁滞现象，可得到饱和磁化强
度、剩磁和矫顽力等参数。
B
C
D
磁学性能表征方法
包括振动样品磁强计、超导量子干涉仪、 电子自旋共振等实验手段，可获得材料的 磁学性能参数和微观磁结构信息。
磁学性能
3. 物质的顺磁性
来源：原子（离子）的固有磁矩。 无外H时：由于热运动的影响，固有磁矩取向无序，宏观上无磁性。 外H作用下：固有磁矩与H作用，有较高的静磁能，为降低静磁能，固 有磁矩改变与H的夹角，趋于排向外H方向，表现为正向磁化。在常温和 H不是很高的情况下，M与H成正比，磁化要克服热运动的干扰，磁矩难 以有序排列，故顺磁化进行十分困难，磁化率较小。 常温下顺磁体达到饱和磁化所需的H非常大，技术上难以达到，但温度 降至接近0K时，就容易了。 根据顺磁磁化率与温度的关系，可把顺磁体分为三类： 正常顺磁体：磁化率随温度升高而降低的顺磁体。 符合居里定律： 或居里－外斯定律：
根据磁化率符号和大小，可把磁介质分为五类。
亚铁磁性材料
顺磁性材料 反铁磁性材料
0
抗磁性材料
H
2. 磁化率与物质磁性的分类
1）抗磁体 χ为甚小负常数，约在10-6数量级，即M与H方向相反，在磁场中使磁场稍减弱， 受微弱斥力，约有一半的简单金属是抗磁体。分为： (1)“经典”抗磁体，χ 不随T变化，如铜、银、金、汞、锌等。 (2)反常抗磁体，χ 随T变化，为前者10～100倍，如铋、镓、锑、锡等。 2）顺磁体 χ为正常数，约为10－3～10－6数量级，即M与H方向相同，在磁场中使磁场稍增 强，受微弱引力，分为： （l）正常顺磁体，χ 随T变化，且符合与T反比关系，如铂、钯、奥氏体不锈钢、 稀土金属等。 （2）χ 与T无关的顺磁体，如锂、钠、钾、铷等。 3）反铁磁体 χ是甚小的正常数，当T高于某个温度时（尼尔温度TN），转换为顺磁体，T－ χ曲线？如α－Mn、铬、氧化镍、氧化锰等。 4）铁磁体 χ为很大的正变数，约在10～106数量级，且不大的H就能产生很大的M，在磁场 中被强烈磁化，受强大的吸力，如铁、钴、镍等。其M－H 、 χ－H曲线？ 5）亚铁磁体 类似铁磁体，但χ值没有铁磁体大，如磁铁矿（Fe3O4）等。