西安科技大学：《材料物理学》第二章 材料的磁学

第二章 的学 杜慧玲博士主讲 西安科技大学材料科学与工程系

第二章 杜慧玲 博士 主讲 西安科技大学材料科学与工程系

王要内容 參材料的磁性概述 參材料的抗磁性与顺磁性理论 材料的铁磁性理论 材料的磁弹性能 动态磁化特征

主要内容 材料的磁性概述 材料的抗磁性与顺磁性理论 材料的铁磁性理论 材料的磁弹性能 动态磁化特征

§1.材料的磁性概述 1.1磁性材料发展简历 醯性材料是一簇新兴的基础功能材料。虽然早在3000多年前我 国就已发现磁石相互吸引和磁石吸铁的现象,并在世界上最先发 明用磁石作为指示方向和校正时间的应用,在《韩非子》和东汉 王充著的《论衡》两书中所提到的“司南”就是指此,但毕竟只 是单一地应用了天然的磁性材料。 人类注意于磁性材料的性能特点、制造、应用等的研究、开发 的发展历史尚不到100年时间。经过近百年的发展,磁性材料已 经形成了一个庞大的家族按材料的磁特性来划分,有软磁、永 磁、旋磁、记忆磁、压磁等;按材料构成来划分,有合金磁性材 料,铁氧体磁性材料

§1. 材料的磁性概述 1.1 磁性材料发展简历 磁性材料是一簇新兴的基础功能材料。虽然早在3000多年前我 国就已发现磁石相互吸引和磁石吸铁的现象, 并在世界上最先发 明用磁石作为指示方向和校正时间的应用, 在《韩非子》和东汉 王充著的《论衡》两书中所提到的“司南”就是指此, 但毕竟只 是单一地应用了天然的磁性材料。 人类注意于磁性材料的性能特点、制造、应用等的研究、开发 的发展历史尚不到100年时间。经过近百年的发展, 磁性材料已 经形成了一个庞大的家族,按材料的磁特性来划分, 有软磁、永 磁、旋磁、记忆磁、压磁等; 按材料构成来划分, 有合金磁性材 料, 铁氧体磁性材料

§1.材料的磁性概述 1.1磁性材料发展简历 公元前4世纪,中国发明了司南。后来,出现了指南车 公元前3世纪,战国时期,>中这样记载:“先王立司 南以端朝夕”。>中记载:“郑人取玉,必载司南, 为其不惑也” 公元1世纪,东汉,王充在>中写道:“司南之杓,投之 于地,其柢指南” 令公元11世纪,北宋,沈括在>中提到了指南针的制 造方法:“方家以磁石磨针锋,则能指南……水浮多荡摇,指抓 及碗唇上皆可为之,运转尤速,但坚滑易坠,不若缕悬之最善。” 同时,他还发现了磁偏角,即:地球的磁极和地理的南北极不完 全重合

❖ 公元前4世纪，中国发明了司南。后来，出现了指南车。 ❖ 公元前3世纪，战国时期，>中这样记载：“先王立司 南以端朝夕”。>中记载：“郑人取玉，必载司南， 为其不惑也”。 ❖ 公元1世纪，东汉，王充在>中写道：“司南之杓，投之 于地，其柢指南”。 ❖ 公元11世纪，北宋，沈括在>中提到了指南针的制 造方法：“方家以磁石磨针锋，则能指南......水浮多荡摇，指抓 及碗唇上皆可为之，运转尤速，但坚滑易坠，不若缕悬之最善。” 同时，他还发现了磁偏角，即：地球的磁极和地理的南北极不完 全重合。 §1. 材料的磁性概述 1.1 磁性材料发展简历

§1.材料的磁性概述 1.1磁性材料发展简历 心公元17世纪,英国的吉尔伯特发表了世界上第一部磁学专著> 公元18世纪,瑞典科学家在磁学著作中对磁性材料的磁化作了大 胆的描绘 公元19世纪,近代物理学大发展,电流的磁效应、电磁感应等相 继被发现和硏究,同时磁性材料的理论岀现,涌现岀了象法拉第、 安培、韦伯、高斯、奥斯特、麦克丝韦、赫兹等大批现代电磁学 大师。 令20世纪初,法国的外斯提出了著名的磁性物质的分子场假说,奠 定了现代磁学的基础

❖ 公元17世纪，英国的吉尔伯特发表了世界上第一部磁学专著>。 ❖ 公元18世纪，瑞典科学家在磁学著作中对磁性材料的磁化作了大 胆的描绘。 ❖ 公元19世纪，近代物理学大发展，电流的磁效应、电磁感应等相 继被发现和研究，同时磁性材料的理论出现，涌现出了象法拉第、 安培、韦伯、高斯、奥斯特、麦克丝韦、赫兹等大批现代电磁学 大师。 ❖ 20世纪初，法国的外斯提出了著名的磁性物质的分子场假说，奠 定了现代磁学的基础。 §1. 材料的磁性概述 1.1 磁性材料发展简历

§1.材料的磁性概述 12磁性的基本概念 、磁性的分类 磁介质的磁化 B Bo+ B 磁介质的分类 顺磁质一,A>A0B,B同向,B>B0 抗磁质一,>0,B>>Bo

▪ 磁介质的磁化 ▪ 磁介质的分类 顺磁质—, 同向， 抗磁质—, 反向， 铁磁质： ， B B B' p    = 0 +   0 B0 B' ,   B  B0   0 B0 B' ,   B  B0   0 B  B0 §1. 材料的磁性概述 1.2 磁性的基本概念 一、磁性的分类

§1.材料的磁性概述 12磁性的基本概念 磁场强度H 如果磁场是由长度为,电流为的圆柱状线圈 (N匝)产生的,则 NI H H的单位为Am 电线同产生的场强道电圆产生的场强 花真空中产生的血强度出食质中产生的瞳责度

二、磁场强度H ▪ 如果磁场是由长度为l，电流为I的圆柱状线圈 （N匝）产生的，则 ▪ H的单位为A/m l NI H = §1. 材料的磁性概述 1.2 磁性的基本概念

§1.材料的磁性概述 12磁性的基本概念 磁感应强度B: 表示材料在外磁场H的作用下在材料内部的磁通量密度 B的单位:T或Wb/m2 在真空中,磁感应强度为 B 式中为真空磁导率,它是一个普适常数 其值:4丌×107 单位:H(亨利)m

三、磁感应强度B： ▪ 表示材料在外磁场H的作用下在材料内部的磁通量密度。 ▪ B的单位: T 或Wb/m2 ▪ 在真空中，磁感应强度为 ▪ 式中μ0为真空磁导率，它是一个普适常数 其值: 4π×10-7 单位: H（亨利）/m。 B0 = 0 H §1. 材料的磁性概述 1.2 磁性的基本概念

§1.材料的磁性概述 12磁性的基本概念 在磁介质中,磁场强度和磁感应强度的关系为 B=uh 式中的μ为介质的磁导率,是材料的特性常数 p的单位为Hm

▪ 在磁介质中，磁场强度和磁感应强度的关系为 ▪ 式中的μ为介质的磁导率，是材料的特性常数。 ▪ μ的单位为H/m。 B = H §1. 材料的磁性概述 1.2 磁性的基本概念

§1.材料的磁性概述 12磁性的基本概念 除了S单位制以外,还有一种高斯( Gauss)单位制, 当使用高斯单位制时,磁感应强度的表达式为 B=H+4πM 这里,B的单位为高斯G,磁场强度H的单位为奥斯 特Oe。磁性常数(真空磁导率)为1,单位是GOe M是磁极密度,4πM是磁通线的密度 1G=10-4:10=1034m=79577A/m le. m u(磁矩)=10-3Am2

▪ 除了SI单位制以外，还有一种高斯（Gauss）单位制， 当使用高斯单位制时，磁感应强度的表达式为 ▪ 这里，B的单位为高斯G，磁场强度H的单位为奥斯 特Oe。磁性常数（真空磁导率）为1，单位是G/Oe M是磁极密度，4πM 是磁通线的密度。 §1. 材料的磁性概述 1.2 磁性的基本概念