磁性物理学-课件一.ppt

1、综述，绪论磁性物理学王登京23极极地地光光4宋書宋書 禮志禮志（梁沈約 撰）鬼谷子云：鄭人取玉，必載司南，為其不惑也。晋古今注晋古今注指南車起於黃帝。與蚩尤戰於涿鹿之野，蚩尤作大霧，兵士皆迷，於是作指南車以示四方，遂擒蚩尤。一、磁学与磁性材料的发展史5 方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也，水浮多荡摇。指爪及碗唇上皆可为之，运转尤速，但坚滑易坠，不若缕悬为最善。其法取新纩中独茧缕，以芥子许蜡，缀于针腰，无风处悬之，则针常指南。其中有磨而指北者。余家指南、北者皆有之。磁石之指南，犹柏之指西，莫可原其理。宋 沈括梦溪笔谈6 18世纪 奥斯特 电流产生磁场 法拉弟效应 在磁场中运动导体产

2、生电流,安培定律 构成电磁学的基础,电动机、发电机等开创现代电气工 业 1907年 P.Weiss的磁畴和分子场假设 1919年 巴克豪森效应 1928年 海森堡模型，用量子力学解释分子场起源 1931年 Bitter在显微镜下直接观察到磁畴 1933年 加藤与武井发现含Co的永磁铁氧体 1935年 荷兰Snoek发明软磁铁氧体 1935年 Landau和Lifshitz考虑退磁场，理论上预言了 磁畴结构 1946年 Bioembergen发现NMR效应7 1948年 Neel建立亜铁磁理论 1954-1957年 RKKY相互作用的建立 1958年 Mssbauer效应的发现 1960年 非晶

3、态物质的理论预言 1964年 Kondo effect 近藤 1965年 Mader和Nowick制备了CoP铁磁非晶态合金 1970年 SmCo5稀土永磁材料的发现 1984年 NdFeB稀土永磁材料的发现 Sagawa(佐川)1986年 高温超导体，Bednortz-muller 1988年 巨磁电阻GMR的发现 1994年 CMR庞磁电阻的发现，Jin等LaCaMnO3 1995年 隧道磁电阻TMR的发现,T.Miyazaki 2007-10-09 法国科学家艾尔伯费尔和德国科学家皮特克鲁伯格因发现巨磁电阻效应获2007年诺贝尔物理学奖。83.交换作用模型：TCP/HM/定义磁化率有或者

4、PPTTC/PT-顺磁居里温度关于磁学的主要理论：1.顺磁性的居里定律（居里-外斯定律）：两个假设：分子场假设和磁畴假设2.外斯的分子场理论：4.局域电子模型和巡游电子模型：5.自旋涨落理论：9当前磁学发展的一些方向：1、新一代永磁材料研究；2、新型磁记录材料研究；3、生物磁性研究；4、超微结构领域磁性研究5、磁电子学10目的：初步掌握磁学的基本知识；理解各类物质磁性的起源和微观机理；理解强磁性物质有关的永磁现象，磁结构及其相关理论；了解磁性在现代技术中的应用，提高物质磁性的途径。为开发新型磁性材料打下良好的基础。二、学习内容和研究方法11需要基础和相关领域知识：电磁学，原子物理学，量子力学，

5、热力学和统计物理，固体物理参考书：磁性物理 宛德福 编铁磁学（上、中册）戴道声等 编铁磁性物理 近角聪信 编Modern magnetic materials Robert C.OHandley12主要内容：教材一、二、三、四、五章，六、七章选讲，其余自学。包括：1.磁学基础知识；2.磁性起源；3.自发磁化理论；4.磁晶各项异性和磁致伸缩；5.磁畴结构及其理论。6.技术磁化。13磁学研究方法：1.关于理论研究：（1）应用量子力学，根据微观粒子性能，研究各 种状态及其 能量；（2）应用统计物理确定系统的配分函数；再根据热力学与统计物理的关系，确立在热力学平衡态下的有关参量。2.实践中研究方法：（

6、1）考虑最主要作用，忽略次要作用；（2）不考虑磁体内的微观结构，根据热力学的一般规律，得到有关的磁性现象的宏观理论。14三、磁性物理学与技术的关系：各种磁性材料磁场温度应力光 电 .各种磁效应技术应用+第一章：物质磁性概述磁性物理学16学习要点：1.深入理解各种磁学量的物理概念及其相互关系；2.掌握物质的磁性分类，以及各类型的磁性特征；3.理解静磁能的概念，掌握计算磁场能量和退磁场能量的原理，熟练计算简单几何形状的退磁因子4.了解磁性材料的磁化曲线和磁滞回线及其磁性参量17NS1-1 基本磁学量一、磁偶极矩（）和磁矩（）m-m磁偶极矩dmjmd(Wb m)mjm18磁矩BFFIbaBIaF S

7、IBabBIFbLSIBLm/m磁矩：表征磁偶极子磁性强度和方向的物理量mmj0（真空磁导率）019二、磁极化强度（）和磁化强度（）VjJmdVjdJm或者VMmdVdMm或者)(mmjMJ0JM20三、磁场强度（）和磁感应强度（）HB静磁场静电场qFE/mFH/rrqqkF321rrmmkF321rkq/rkm/04/1k04/1k1.物理意义：两者都是表征磁场中某点强弱 的物理量，但意义不同。21+m-mrHHHrr2r1d条件：条件：lrcos4cos4)2/cos12/cos1(44420200201021rjrmddrdrmrmrmm2.磁偶极子的磁场计算22H(电场强度 )E30c

8、os241rjrHHmr30sin411rjHrHm特例：=0，H =0,HrjHmr302/=/2，H r=0,HrjHm304/233.电流产生的磁场241rrlIddH毕-沙定理：1 真空中无限 长直流电流 rIH2/几种特殊状态：2 载流环形线圈中心 rIH2/HIr IHr 3 长直流螺线管nIH 244.，之间的关系BHMH磁场强度：表征磁场对一磁荷m施加磁场力的能力。HmFB磁感应强度：表征磁场对一运动电荷q施加磁场力的能力。BVqF（1）国际单位制中(SI)：)(0MHBHB0（真空中）（T），（A m-1)，H m-1BH7010425（2）高斯单位制中(CGS)：MHB4H

9、B（真空中）（Gs），（Oe)BH265.磁学中的单位制：（国际单位制SI和高斯单位制CGS）1 T=104 Gs1 Oe=79.57 Am-1 （T），（A m-1)，H m-1BH70104 （Gs），（Oe)BH（1）和BHSI:CGS:（2）和mJm （Wb m)，（A m2)mjmSI:（emu)，（emu)mjmCGS:1 emu=4.10-10 Wb.m1 emu=10-3 Am227（3）和JM J:1 Gs=4 10-4 TM:1 Gs=103 Am-1 （T），（A m-1)JM （Gs），（Gs)JMSI:CGS:28四、磁化率（）和磁导率（）1.磁化率：单位磁场强度在磁体中产生的磁化强度，是表征磁体磁化难易的物理量。HMHM/2.磁导率：表征磁体导磁能力及磁化难易的物理量。I电导率BB磁导率29)1()1()()(000HHHMHB真空磁导率绝对磁导率相对磁导率003 常见磁导率分类：(1)初始磁导率；(2)最大磁导率；(3)增幅磁导率；(4)增量磁导率；(5)可逆磁导率。30课堂小结：