《材料物理性能》课程教学课件（PPT讲稿）第八章 材料的磁学性能（Magnetic Properties of Materials）

第八章材料的磁学性能 Magnetic Properties of Materials

第八章 材料的磁学性能 （Magnetic Properties of Materials）

随着近代科学技术的发展，金属和合金磁性材料，由于它的电阻 率低、损耗大，已不能满足应用的需要，尤其在高频范围。 磁性无机材料除了有高电阻、低损耗的优点以外，还具有各种不 同的磁学性能，因此它们在无线电电子学、自动控制、电子计算 机、信息储存、激光调制等方面都有广泛的应用。 磁性无机材料一般是含铁及其他元素的复合氧化物，通常称为铁 氧体。目前，铁氧体已发展为一门独立的科学

随着近代科学技术的发展，金属和合金磁性材料，由于它的电阻 率低、损耗大，已不能满足应用的需要，尤其在高频范围。 磁性无机材料除了有高电阻、低损耗的优点以外，还具有各种不 同的磁学性能，因此它们在无线电电子学、自动控制、电子计算 机、信息储存、激光调制等方面都有广泛的应用。 磁性无机材料一般是含铁及其他元素的复合氧化物，通常称为铁 氧体。目前，铁氧体已发展为一门独立的科学

8.1磁性的本质 8.2磁学基本量 8.3磁性的分类

8.1 磁性的本质 8.2 磁学基本量 8.3 磁性的分类

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8.1磁性的本质 电子磁矩(Magnetic moments) 电子轨道磁矩一 电子绕核运动 电子自旋磁矩一电子本身自旋 电子自旋磁矩（spin)>>电子轨道磁矩(orbital) 问题：所有的电子都具有磁矩，那所有的原子也都具有磁矩吗？ 孤立原子 原子各层都充满电子一不具磁性 有未被填满的电子壳层一具有“永久磁矩”的可能

8.1 磁性的本质 电子磁矩（Magnetic moments） 电子轨道磁矩 —— 电子绕核运动 电子自旋磁矩 —— 电子本身自旋 电子自旋磁矩 （spin）＞ ＞电子轨道磁矩 （orbital） 孤立原子 原子各层都充满电子—— 不具磁性 有未被填满的电子壳层—— 具有“永久磁矩”的可能 问题：所有的电子都具有磁矩，那所有的原子也都具有磁矩吗？

需要说明的是，并不是只要有未被充满电子的原子就一定显示 出磁性。如Cu、Cr、V以及所有的镧系元素都有未被充满的电子层， 但上述三个元素以及除Cd和一些重稀土元素以外的所有镧系元素都 不会显示出磁性。因此，在原子内存在未被充满的电子，只是物质 具有磁性的必要条件，而不是充分条件

需要说明的是，并不是只要有未被充满电子的原子就一定显示 出磁性。如Cu、Cr、V以及所有的镧系元素都有未被充满的电子层， 但上述三个元素以及除Cd和一些重稀土元素以外的所有镧系元素都 不会显示出磁性。因此，在原子内存在未被充满的电子，只是物质 具有磁性的必要条件，而不是充分条件

“交换”作用 不同原子间的、未被填满壳层上的电子 发生的特殊相互作用一“公有化”，“交 换”。 铁磁性物质

“交换”作用 不同原子间的、未被填满壳层上的电子 发生的特殊相互作用—— “公有化”，“交 换”。 铁磁性 物质

“交换”作用 铁磁性范围 Co a-Fe NiGd 铁磁性物质 0 Y-Fe 3 5 a 晶体结构 原子间距 a/D>3时，交换能为正值 a/D<3时，交换能为负值，为反铁磁性。 原子间距；D未被填满电子壳层直径

“交换”作用 铁磁性 物质 晶体结构 原子间距 a/D＞3时，交换能为正值 a/D＜3时，交换能为负值，为反铁磁性。 a原子间距；D未被填满电子壳层直径

原子结构和磁性的关系： 1、原子的磁性来源于电子的自旋和轨道运动： 2、 原子内具有未被充满的电子是它具有磁性的必要条件； 3、电子的交换作用是原子具有磁性的重要条件

原子结构和磁性的关系： 1、原子的磁性来源于电子的自旋和轨道运动； 2、原子内具有未被充满的电子是它具有磁性的必要条件； 3、电子的交换作用是原子具有磁性的重要条件

8.2磁学基本量 (1)磁矩一表征磁性物体磁性大小的物理量。 “磁”来源于“电”，任何一个封闭的电流都具 有磁矩m。 m=IS 式中：为载流线圈的磁矩，S为线圈的面积，为线圈通过的电流。 单位为Am2。 物体本身特性 方向：右手法则

8.2 磁学基本量 （1）磁矩—— 表征磁性物体磁性大小的物理量。 “磁”来源于“电”，任何一个封闭的电流都具 有磁矩m。 物体本身特性 方向：右手法则 式中：m为载流线圈的磁矩，S为线圈的面积，I为线圈通过的电流。 单位为A·m2