完整版磁性材料第1章物质磁性概述
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磁性材料磁性的起源-PPT
而轨道角动量不作贡献,这就是“轨道角动量猝灭”所致。
• 过渡元素得原子或离子组成物质时,轨道角动量冻结,
因而不考虑L
• 孤立Fe原子得基态(6、7 μB)与大块铁中得铁原子(2、2 μB)磁矩不一样。 • 物质中:
Fe3＋得基态磁矩为5 μB
Mn2＋
5 μB
Cr2＋
4μB
Ni2＋
2 μB
Co2＋
3 μB
二、电子自旋磁矩 自旋→自旋磁矩
实验证明:电子自旋磁矩在外磁场方向分量等于一 个μB,取正或取负。
μ
s
H
μ B
e 2m
e m2
自旋角动量：
PS SS 1
在外场方向分量：Ps
H
ms
2
（自旋磁量子数：ms
1) 2
自旋磁矩与自旋角动量的关系为：
μs
H
＝－
e m
Ps
H
方向相反
μs
e m
PJ PL PS J J 1
总角量子数:J=L+S, L+S-1,…… |L-S|。 原子总角动量在外场方向得分量:
PJ
H
mJ
总磁量子数:mJ =J,J-1,……-J
按原子矢量模型,角动量PL与PS绕PJ 进动。故μL与μS 也绕PJ进动。
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
μL与μS在垂直于PJ方向得分量(μL)┴与(μS)┴在一个进 动周期中平均值为零。 ∴ 原子得有效磁矩等于μL与μS 平行于PJ得分量与,即:
逐一填充。相同得外层电子决定了她们得共性,但4f电子 数得不同导致稀土元素磁性不同。
2、La系收缩:指La系元素得原子与离子半径随原子序数 得增加而逐渐缩小。
• 过渡元素得原子或离子组成物质时,轨道角动量冻结,
因而不考虑L
• 孤立Fe原子得基态(6、7 μB)与大块铁中得铁原子(2、2 μB)磁矩不一样。 • 物质中:
Fe3＋得基态磁矩为5 μB
Mn2＋
5 μB
Cr2＋
4μB
Ni2＋
2 μB
Co2＋
3 μB
二、电子自旋磁矩 自旋→自旋磁矩
实验证明:电子自旋磁矩在外磁场方向分量等于一 个μB,取正或取负。
μ
s
H
μ B
e 2m
e m2
自旋角动量：
PS SS 1
在外场方向分量：Ps
H
ms
2
（自旋磁量子数：ms
1) 2
自旋磁矩与自旋角动量的关系为：
μs
H
＝－
e m
Ps
H
方向相反
μs
e m
PJ PL PS J J 1
总角量子数:J=L+S, L+S-1,…… |L-S|。 原子总角动量在外场方向得分量:
PJ
H
mJ
总磁量子数:mJ =J,J-1,……-J
按原子矢量模型,角动量PL与PS绕PJ 进动。故μL与μS 也绕PJ进动。
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
μL与μS在垂直于PJ方向得分量(μL)┴与(μS)┴在一个进 动周期中平均值为零。 ∴ 原子得有效磁矩等于μL与μS 平行于PJ得分量与,即:
逐一填充。相同得外层电子决定了她们得共性,但4f电子 数得不同导致稀土元素磁性不同。
2、La系收缩:指La系元素得原子与离子半径随原子序数 得增加而逐渐缩小。
(完整word版)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磁学基础知识答案：1、磁矩2、磁化强度3、磁场强度H4、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。
5、磁化曲线6、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。
）7、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。
8、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。
然而实际工作中，材料的尺寸收到限制，因此不可避免的受到退磁场的影响。
校正：由于受到退磁场的影响，作用在材料中的有效磁场Heff比外加磁场Hex要小。
磁性物理学第一章物质磁性概述-磁性物理
顺磁性物质举例
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。
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。
磁性
电子绕原子核作圆轨道运转和绕本身的自旋运动都会产生电磁的涡旋而形成磁性，人们常用磁矩来描述磁性。 因此电子具有磁矩，电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成。在晶体中，电子的轨道磁矩受晶格的作用，其 方向是变化的，不能形成一个联合磁矩，对外没有磁性作用。因此，物质的磁性不是由电子的轨道磁矩引起，而 是主要由自旋磁矩引起。每个电子自旋磁矩的近似值等于一个波尔磁子。是原子磁矩的单位。
磁性
物理学名词
01 概念起源
03 分类 05 检验实验
目录
02 概念 04 材料
基本信息
磁性是物质的一种基本属性。物质可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。磁性材料是 生产、生活、国防科学技术中广泛使用的材料。磁性材料按性质分为金属和非金属两类，前者主要有电工钢、镍 基合金和稀土合金等，后者主要是铁氧体材料。
物质的磁性不但是普遍存在的，而且是多种多样的，并因此得到广泛的研究和应用。人的身体和周边的物质， 各种星体和星际中的物质，微观世界的原子、原子核和基本粒子，宏观世界的各种材料，都具有这样或那样的磁 性。
分类
分类
一般说来，物质的磁性可以分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性。
1．抗磁性
当磁化强度M为负时，固体表现为抗磁性。Bi、Cu、Ag、Au等金属具有这种性质。在外磁场中，这类磁化了 的介质内部的磁感应强度小于真空中的磁感应强度M。抗磁性物质的原子（离子）的磁矩应为零，即不存在永久磁 矩。当抗磁性物质放入外磁场中，外磁场使电子轨道改变，感生一个与外磁场方向相反的磁矩，表现为抗磁性。 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H一般约为-10^-5，为 负值。
永磁材料有合金、铁氧体和金属间化合物三类。①合金类：包括铸造、烧结和可加工合金。铸造合金的主要 品种有:AlNi(Co)、FeCr(Co)、FeCrMo、FeAlC、FeCo(V)(W)；烧结合金有：Re－Co（Re代表稀土元素）、Re－ Fe以及AlNi（Co）、FeCrCo等；可加工合金有：FeCrCo、PtCo、MnAlC、CuNiFe和AlMnAg等，后两种中BHC较低 者亦称半永磁材料。②铁氧体类：主要成分为MO·6,M代表Ba、Sr、Pb或SrCa、LaCa等复合组分。③金属间化合 物类：主要以MnBi为代表。
磁性
物理学名词
01 概念起源
03 分类 05 检验实验
目录
02 概念 04 材料
基本信息
磁性是物质的一种基本属性。物质可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。磁性材料是 生产、生活、国防科学技术中广泛使用的材料。磁性材料按性质分为金属和非金属两类，前者主要有电工钢、镍 基合金和稀土合金等，后者主要是铁氧体材料。
物质的磁性不但是普遍存在的，而且是多种多样的，并因此得到广泛的研究和应用。人的身体和周边的物质， 各种星体和星际中的物质，微观世界的原子、原子核和基本粒子，宏观世界的各种材料，都具有这样或那样的磁 性。
分类
分类
一般说来，物质的磁性可以分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性。
1．抗磁性
当磁化强度M为负时，固体表现为抗磁性。Bi、Cu、Ag、Au等金属具有这种性质。在外磁场中，这类磁化了 的介质内部的磁感应强度小于真空中的磁感应强度M。抗磁性物质的原子（离子）的磁矩应为零，即不存在永久磁 矩。当抗磁性物质放入外磁场中，外磁场使电子轨道改变，感生一个与外磁场方向相反的磁矩，表现为抗磁性。 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H一般约为-10^-5，为 负值。
永磁材料有合金、铁氧体和金属间化合物三类。①合金类：包括铸造、烧结和可加工合金。铸造合金的主要 品种有:AlNi(Co)、FeCr(Co)、FeCrMo、FeAlC、FeCo(V)(W)；烧结合金有：Re－Co（Re代表稀土元素）、Re－ Fe以及AlNi（Co）、FeCrCo等；可加工合金有：FeCrCo、PtCo、MnAlC、CuNiFe和AlMnAg等，后两种中BHC较低 者亦称半永磁材料。②铁氧体类：主要成分为MO·6,M代表Ba、Sr、Pb或SrCa、LaCa等复合组分。③金属间化合 物类：主要以MnBi为代表。
(完整版)磁性材料(概述与应用)
1921：奥地利，泡利提出玻尔磁子作为原子磁 矩的基本单位。美国，康普顿提出电子也具有 自旋相应的磁矩。
1928：英国，狄拉克用相对论量子力学完美地解 释了电子的内禀自旋和磁矩，并与德国物理学家 海森伯一起证明了静电起源的交换力的存在，奠 定了现代磁学的基础。
1936 ： 苏 联 ， 郎 道 完 成 了 巨 著 “ 理 论 物 理 学 教 程”，其中包含全面而精彩地论述现代电磁学和 铁磁学的篇章。
对于电子壳层被填满的物 质，原子磁矩为零。在外 磁场作用下，电子运动将 产生一个附加的运动（由 电磁感应定律而定），感 生出与H反向的磁矩。
实例：惰性气体、许多有机化合物、某些金属（Bi、Zn、Ag、Mg）、非金 属（如：Si、P、S）
抗磁质的几点说明：
任何物质都具有抗磁的本性。 物质具有抗磁的本性并不是一定会呈现出抗
顺磁质的几点说明：
顺磁质磁化强度随外磁场的增大而增大，但很难达到磁 饱和，只有当温度趋近热力学零度时，才能使顺磁物质 的原子磁矩沿外磁场呈完全规则取向。
金属的顺磁性与抗磁性
价电子……固有磁矩….顺磁性 正离子
抗磁性？ 顺磁性？
3、铁磁性 在较弱的磁场作用下就能产生很强的磁化强度。在外磁场除去后 仍保持相当大的永久磁性，具有磁滞现象。铁磁体在温度高于居 里温度后变成顺磁体。
您对磁究竟了解多少？？？
静磁学现象？ 磁性来源？ 磁性材料？非磁性材料？ 磁的分类？ 磁的应用？
磁=>>吸铁石 ？!
生活中的常识问题-1
磁性是物质一种 比较少见的只在少数 地方得到应用的现象 呢？还是一种存在非 常普遍应用非常广泛 的现象呢？
所有物质都有磁性吗？
铁-吸铁石，哪个有磁性？ 水 铜 铝
1928：英国，狄拉克用相对论量子力学完美地解 释了电子的内禀自旋和磁矩，并与德国物理学家 海森伯一起证明了静电起源的交换力的存在，奠 定了现代磁学的基础。
1936 ： 苏 联 ， 郎 道 完 成 了 巨 著 “ 理 论 物 理 学 教 程”，其中包含全面而精彩地论述现代电磁学和 铁磁学的篇章。
对于电子壳层被填满的物 质，原子磁矩为零。在外 磁场作用下，电子运动将 产生一个附加的运动（由 电磁感应定律而定），感 生出与H反向的磁矩。
实例：惰性气体、许多有机化合物、某些金属（Bi、Zn、Ag、Mg）、非金 属（如：Si、P、S）
抗磁质的几点说明：
任何物质都具有抗磁的本性。 物质具有抗磁的本性并不是一定会呈现出抗
顺磁质的几点说明：
顺磁质磁化强度随外磁场的增大而增大，但很难达到磁 饱和，只有当温度趋近热力学零度时，才能使顺磁物质 的原子磁矩沿外磁场呈完全规则取向。
金属的顺磁性与抗磁性
价电子……固有磁矩….顺磁性 正离子
抗磁性？ 顺磁性？
3、铁磁性 在较弱的磁场作用下就能产生很强的磁化强度。在外磁场除去后 仍保持相当大的永久磁性，具有磁滞现象。铁磁体在温度高于居 里温度后变成顺磁体。
您对磁究竟了解多少？？？
静磁学现象？ 磁性来源？ 磁性材料？非磁性材料？ 磁的分类？ 磁的应用？
磁=>>吸铁石 ？!
生活中的常识问题-1
磁性是物质一种 比较少见的只在少数 地方得到应用的现象 呢？还是一种存在非 常普遍应用非常广泛 的现象呢？
所有物质都有磁性吗？
铁-吸铁石，哪个有磁性？ 水 铜 铝
磁性材料基础知识-ppt课件
求其轴线上一点 p 的磁感强度的方向和大小.
Idl
r
dB
B
o
R
p B
x
*
x
I
dB 0
4π
Idl r2
解: 根据对称性分析
毕奥—萨伐尔定律的应用2
Idl
sin R
R
o
r
x
dB
*p x
r2 R
B0I
4π
r 2 x2
sindl
l r2
dB x
dB 0
4π
Idl r2
dB xdsBin4 π 0Isri2 n dl
0I dl
2πR l
I B
dl
oR
l
l 设 l 与 I 成右螺旋
关系
3.3 安培环路定理-应用
求载流螺绕环内的磁场 （已知 n N I）
1） 对称性分析；环内 B 线为同心圆，环外 B 为零.
2 ）选 回路(顺时针圆周) .
lB d Bl 2 0π NR I B 0 NI
2π R
d
令L2πRB0NIL
内部交流报告
磁性材料基础知识
提纲
1 磁性材料的发展简史
2 磁学基本常识
磁性来源 磁学基本概念 磁性材料分类
3 电磁学主要定律-恒稳/交变磁场
4 磁性材料性能分析
5 磁性材料应用实例
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
一、磁性材料发展简史（续）
• 1946年 Bioembergen发现NMR效应 • 1948年 Neel建立亜铁磁理论
磁性材料 课件
题后反思理解磁化和退磁的实质是处理此类问题的关
键。
探究二 磁性材料与磁记录
磁性材料为什么能记录信息?录音、录像磁带上的磁性材料应该用硬 磁性材料还是软磁性材料?
提示:磁性材料在外界磁场作用下,能够被磁化,这就使我们可以利用磁 性材料记录外界磁场的信息。磁记录时,通过把声音、图像或其他信息转变 为变化的磁场,使磁带、磁卡磁条上的磁粉层磁化,这样就能在磁带或磁卡 上记录下与声音、图像或其他信息相应的磁信号;录音、录像磁带上的磁性 材料是用来作磁记录的,需要磁化后长久保持磁性,所以用硬磁性材料。
2.磁记录 (1)磁卡背面的黑条,录音机、录像机上用的磁带,电子计算机上用的磁 盘都含有磁记录用的磁性材料。依靠磁记录,我们可以保存大量的信息,并 在需要的时候读出这些信息。 (2)地磁场留下的记录:地磁场会对含有磁性材料的岩石起作用,据推测, 地磁场的强度和方向随时间的推移在不断改变,大约每过 100 万年,地磁场 南北极会完全颠倒一次。
3.磁化与退磁的实质 铁磁性材料结构与其他物质有所不同,它们本身就是由很多已经磁化 的小区域组成的,这些磁化的小区域叫作磁畴。磁化前,各个磁畴磁化方向 不同,杂乱无章地混在一起,各个磁畴的作用宏观上互相抵消,物体对外不显 磁性。磁化过程中,由于外磁场的影响,磁畴磁化方向有规律地排列起来,使 得磁场大大加强。高温下磁性材料的磁畴会被破坏;在受到剧烈震动时,磁 畴的排列也会被打乱,这些情况下材料就会产生退磁现象,如图所示为材料 磁化前和磁化后的情形。
1.磁化和退磁的概念 (1)磁化 缝衣针、螺丝刀等钢铁物体与磁铁接触后显示磁性的现象叫作磁化。 如图所示。
螺丝刀与磁铁接触后磁化
(2)退磁 原来有磁性的物体,经过高温、剧烈震动或者逐渐减弱的交变磁场的 作用,就会失去磁性,这种现象叫作退磁。
键。
探究二 磁性材料与磁记录
磁性材料为什么能记录信息?录音、录像磁带上的磁性材料应该用硬 磁性材料还是软磁性材料?
提示:磁性材料在外界磁场作用下,能够被磁化,这就使我们可以利用磁 性材料记录外界磁场的信息。磁记录时,通过把声音、图像或其他信息转变 为变化的磁场,使磁带、磁卡磁条上的磁粉层磁化,这样就能在磁带或磁卡 上记录下与声音、图像或其他信息相应的磁信号;录音、录像磁带上的磁性 材料是用来作磁记录的,需要磁化后长久保持磁性,所以用硬磁性材料。
2.磁记录 (1)磁卡背面的黑条,录音机、录像机上用的磁带,电子计算机上用的磁 盘都含有磁记录用的磁性材料。依靠磁记录,我们可以保存大量的信息,并 在需要的时候读出这些信息。 (2)地磁场留下的记录:地磁场会对含有磁性材料的岩石起作用,据推测, 地磁场的强度和方向随时间的推移在不断改变,大约每过 100 万年,地磁场 南北极会完全颠倒一次。
3.磁化与退磁的实质 铁磁性材料结构与其他物质有所不同,它们本身就是由很多已经磁化 的小区域组成的,这些磁化的小区域叫作磁畴。磁化前,各个磁畴磁化方向 不同,杂乱无章地混在一起,各个磁畴的作用宏观上互相抵消,物体对外不显 磁性。磁化过程中,由于外磁场的影响,磁畴磁化方向有规律地排列起来,使 得磁场大大加强。高温下磁性材料的磁畴会被破坏;在受到剧烈震动时,磁 畴的排列也会被打乱,这些情况下材料就会产生退磁现象,如图所示为材料 磁化前和磁化后的情形。
1.磁化和退磁的概念 (1)磁化 缝衣针、螺丝刀等钢铁物体与磁铁接触后显示磁性的现象叫作磁化。 如图所示。
螺丝刀与磁铁接触后磁化
(2)退磁 原来有磁性的物体,经过高温、剧烈震动或者逐渐减弱的交变磁场的 作用,就会失去磁性,这种现象叫作退磁。
第1章磁学与磁性材料基础知识PPT课件精选全文完整版
( )
H
d
=
NxM xi
+ NyMy
j
+ NzMzk
( )
Fd
=
1 2
m0
N
x
M
2 x
+
N
yM
2 y
+
NzM
2 z
N x + N y + N z = 1
球体：Fd = (1/ 6)m0M 2
( ) 细长圆柱体：Fd = (1/ 4)m0 M x2 + M y2
薄圆板片：Fd = (1/ 2)m0M z2
适用条件：磁体内部均匀一致，磁化均匀。
16
1.2. 材料的磁化
▼磁化曲线
表示磁场强度H与所感生的B或M之间的关系 O点：H＝0、B＝0、M＝0，磁中性或原始退磁状态 OA段：近似线性，起始磁化阶段 AB段：较陡峭，表明急剧磁化 H<Hm时，二曲线基本重合。 H>Hm后，M逐渐趋于一定值 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μ或 χ
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。
38
T
p
该表取自Kittel 书2005中文版p236，从中看出反铁磁物质的 转变温度一般较低，只能在低温下才观察到反铁磁性。
2
磁极和电流周围都存在磁场，磁场可以用磁力线表示：
磁力线特点：
从N极出发，进入与其最邻近的S极，并形成闭合回路； 通常呈直线或曲线，不存在呈直角拐弯的磁力线； 任意二条同向磁力线之间相互排斥，因此不存在相交的磁力线；
第1章磁学与磁性材料基础知识汇总
第一章 磁学基础知识
★ 静磁现象
磁矩 磁化强度M 磁场强度H和磁感应强度B 磁化率和磁导率 退磁场 静磁能
★ 材料的磁化 磁化曲线
磁滞回线
物质的磁性分类
★ 磁性与磁性材料的分类
磁性材料分类
1
1.1 静磁现象
▼磁场 电荷周围存在电场，可以用电力线来表示
电荷之间存在相互作用
F
k
q1q2 r2
那么磁场呢？是否有和电场相似的性质呢？
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
35
3. 反铁磁性（Antiferromagnetism)
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。
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。
27
▼物质的磁性分类
按磁化率的大小，可将物质磁性分为五个种类：
★抗磁性 ★顺磁性 ★反铁磁性
普遍性 c 0 且绝对值也很小 d
遵守居里-外斯定律：c
P
T
C TP
0
存在奈尔温度 TN
（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。
33
顺磁性
磁 场
顺磁性 cm=10-6 ~10-3 磁矩的排列与磁性的关系
34
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,
★ 静磁现象
磁矩 磁化强度M 磁场强度H和磁感应强度B 磁化率和磁导率 退磁场 静磁能
★ 材料的磁化 磁化曲线
磁滞回线
物质的磁性分类
★ 磁性与磁性材料的分类
磁性材料分类
1
1.1 静磁现象
▼磁场 电荷周围存在电场，可以用电力线来表示
电荷之间存在相互作用
F
k
q1q2 r2
那么磁场呢？是否有和电场相似的性质呢？
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
35
3. 反铁磁性（Antiferromagnetism)
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。
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。
27
▼物质的磁性分类
按磁化率的大小，可将物质磁性分为五个种类：
★抗磁性 ★顺磁性 ★反铁磁性
普遍性 c 0 且绝对值也很小 d
遵守居里-外斯定律：c
P
T
C TP
0
存在奈尔温度 TN
（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。
33
顺磁性
磁 场
顺磁性 cm=10-6 ~10-3 磁矩的排列与磁性的关系
34
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,
材料的磁学
在MnO晶体结构中，相邻Mn2+离子的磁矩都成反向平行排列， 结果磁矩相互对消，整个固体材料的总磁矩为零
对于反铁磁性与亚铁磁性的晶体（如：NiO、 FeF2、Fe3O4），其晶格结构是磁性离子与 非磁性离子相互交叉排列。两个磁性离子被 非磁性离子隔开，磁性离子间距很大，故自 发磁化难以用d－d交换作用模型解释，此 时磁性离子间的交换作用是以隔在中间的非 磁性离子为媒介来实现的。 ——超交换作用
交换能与铁磁性的关系 居里点：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，因而自发磁化强度变为0，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，
=C/(T-Tc)
式中C为居里常数
在真空中，磁感应强度为
B0 0 H
式中μ0为真空磁导率，其值: 4π×10-7 H/m
三、磁导率
1.磁导率的物理意义：
表示材料在单位磁场强度的外磁场作用下，材料内部的磁通量 密度。是材料的特征常数。 2. 有两种表示方法：
① 绝对磁导率µ
② 相对磁导率µ = µ /µ r 0
3.相对磁导率μr 定义： 材料的磁导率μ与真空磁导率μ0之比。
二、特征： 所感应的磁矩很小，方向与外磁场相反，即磁化强度M为很小 的负值。
相对磁导率μ
r
＜1，磁化率χ ＜0（为负值）。
在抗磁体内部的磁感应强度B比真空中的小。抗磁体的磁化率 χ 约为-10-5数量级。 所有材料都有抗磁性。因为它很弱，只有当其它类型的磁性 完全消失时才能被观察。 如Bi,Cu,Ag,Au
例如：反铁磁性MnO
Mn 2+ :3s 2 3d 5 , L 0, S 5 / 2, 2 S B 5 B
磁性元件知识简介
合肥磁越电子科技有限公司 培训资料 12
第二章 磁性材料及特性
3.铁钴软磁合金 铁钴软磁合金为含钴27%~50%，其余为铁（或含有其他元素）的软磁合金。其主 要特点是具有较高的机械强度和高的饱和磁感应强度（Bs可高达2.45T），是目前 使用的软磁材料中Bs最高的合金。 铁钴软磁合金的缺点是：钴含量在40%~60%时，合金变脆，电阻率也很低不易在 高频下使用；钴价极高，故合金成本很高。在铁钴合金中添加其他合金的方法，如 添加2%的钒（V）等可改善脆性，使其可以冷加工，同时电阻率也明显提高。 目前主要应用在航空400Hz电源变压器上的为Co50-Fe型合金（含2%的钒）牌号为 1J22合金，也称铁钴钒合金。带厚为0.1mm，损耗在1.8T/400Hz条件下，损耗为： 20W/Kg 材料价格约1500元/公斤。
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6
第一章 磁的基本知识
磁芯的饱和过程见下图，磁芯中的磁通是从磁芯内侧逐步到磁芯的外侧扩 散，直至磁芯的完全饱和。
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7
第一章 磁的基本知识
6.磁滞回线（B-H回线） 当磁性材料进行一个磁化和去磁的完整周期后， 其结果如图所示。这个图表示从一个中性 的磁性材料，即其B-H回线通过原点X开始。 当H增加时，磁通密度沿着虚线增加 。 到饱和点Bs。这时当H减小时，B-H回线 将沿着一个较高水平的路径回到Br，此处 H为零且磁芯仍处于被磁化状态。这一点 的磁通Br被称位剩余磁通。
磁性元件知识简介
第一章 磁的基本知识
磁性是自然界中某些物质（如铁、钴、镍等）的特殊的物理性能。 电磁存在两种不同的计量单位——国际单位制（MKS制，即米-千克-秒制） 和实用单位制（cgs制，即厘米-克-秒制） 1.真空中的磁特性 一段载有直流电流I的长直导线 在导线周围产生一圆形磁场如图 所示， 一直导线周围磁力线的方向可 用“右手定则”来决定：当用右手 抓住导体，拇指的方向使电流流 动的方向时，其他手指的指向就是磁力线的方向。
第二章 磁性材料及特性
3.铁钴软磁合金 铁钴软磁合金为含钴27%~50%，其余为铁（或含有其他元素）的软磁合金。其主 要特点是具有较高的机械强度和高的饱和磁感应强度（Bs可高达2.45T），是目前 使用的软磁材料中Bs最高的合金。 铁钴软磁合金的缺点是：钴含量在40%~60%时，合金变脆，电阻率也很低不易在 高频下使用；钴价极高，故合金成本很高。在铁钴合金中添加其他合金的方法，如 添加2%的钒（V）等可改善脆性，使其可以冷加工，同时电阻率也明显提高。 目前主要应用在航空400Hz电源变压器上的为Co50-Fe型合金（含2%的钒）牌号为 1J22合金，也称铁钴钒合金。带厚为0.1mm，损耗在1.8T/400Hz条件下，损耗为： 20W/Kg 材料价格约1500元/公斤。
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第一章 磁的基本知识
磁芯的饱和过程见下图，磁芯中的磁通是从磁芯内侧逐步到磁芯的外侧扩 散，直至磁芯的完全饱和。
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7
第一章 磁的基本知识
6.磁滞回线（B-H回线） 当磁性材料进行一个磁化和去磁的完整周期后， 其结果如图所示。这个图表示从一个中性 的磁性材料，即其B-H回线通过原点X开始。 当H增加时，磁通密度沿着虚线增加 。 到饱和点Bs。这时当H减小时，B-H回线 将沿着一个较高水平的路径回到Br，此处 H为零且磁芯仍处于被磁化状态。这一点 的磁通Br被称位剩余磁通。
磁性元件知识简介
第一章 磁的基本知识
磁性是自然界中某些物质（如铁、钴、镍等）的特殊的物理性能。 电磁存在两种不同的计量单位——国际单位制（MKS制，即米-千克-秒制） 和实用单位制（cgs制，即厘米-克-秒制） 1.真空中的磁特性 一段载有直流电流I的长直导线 在导线周围产生一圆形磁场如图 所示， 一直导线周围磁力线的方向可 用“右手定则”来决定：当用右手 抓住导体，拇指的方向使电流流 动的方向时，其他手指的指向就是磁力线的方向。
(完整版)磁性材料
（原子核的磁矩比电子磁矩小三个数量级， 一般情况下可忽略不计。）
原子的总磁矩应是按照原子结构和量子力学规律将原子中 各个电子的轨道磁矩和自旋磁矩相加起来的合磁矩。
（洪德法则） 磁性是物质的基本属性！
磁学基本概念：
磁场强度：指空间某处磁场的大小，用H表示，它的单 位是安/米（A/m）。 磁化强度：指材料内部单位体积 的磁矩矢量和，用M表 示，单位是安/米（A/m）。 磁 化率：物体在磁场中被磁化的程度与磁化场的强度有 关，其关系为M= χ H，χ即为磁化率。 磁感应强度： 磁感应强度B的定义是：B=μ0(H+M)， 其中H和M分别是磁化强度和磁场强度，μ0是一个系 数，叫做真空导磁率。磁感应强度又称为磁通密度，单 位是特（T）。 磁导率：磁导率的定义是μ=B/H，是 磁化曲线上任意 一点上B和H的比值。磁导率实际上代 表了磁性材料被
3.78 131.3 1.24
Kittel 书数据（2002） 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。
一些抗磁性金属在20℃时的克分子磁化率（CGS单位）：
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。
在西方，据传说，磁性首先是被
一个牧羊人发现的。他注意到他
的木棍的铁端，被一块石头所吸 引。这种石块在小亚细亚(Asia Minor)、马其顿的Magnesia地区 以及爱奥尼亚的Magnesia城都被 发现过。人们相信“Magnetism”一 字就是来源于这些地名。
原子的总磁矩应是按照原子结构和量子力学规律将原子中 各个电子的轨道磁矩和自旋磁矩相加起来的合磁矩。
（洪德法则） 磁性是物质的基本属性！
磁学基本概念：
磁场强度：指空间某处磁场的大小，用H表示，它的单 位是安/米（A/m）。 磁化强度：指材料内部单位体积 的磁矩矢量和，用M表 示，单位是安/米（A/m）。 磁 化率：物体在磁场中被磁化的程度与磁化场的强度有 关，其关系为M= χ H，χ即为磁化率。 磁感应强度： 磁感应强度B的定义是：B=μ0(H+M)， 其中H和M分别是磁化强度和磁场强度，μ0是一个系 数，叫做真空导磁率。磁感应强度又称为磁通密度，单 位是特（T）。 磁导率：磁导率的定义是μ=B/H，是 磁化曲线上任意 一点上B和H的比值。磁导率实际上代 表了磁性材料被
3.78 131.3 1.24
Kittel 书数据（2002） 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。
一些抗磁性金属在20℃时的克分子磁化率（CGS单位）：
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。
在西方，据传说，磁性首先是被
一个牧羊人发现的。他注意到他
的木棍的铁端，被一块石头所吸 引。这种石块在小亚细亚(Asia Minor)、马其顿的Magnesia地区 以及爱奥尼亚的Magnesia城都被 发现过。人们相信“Magnetism”一 字就是来源于这些地名。
磁性物理第一章磁学基础知识
17
磁导率的不同定义： 1、起始磁导率μi 2、最大磁导率μmax
3、复数磁导率 ~
4、振幅磁导率μa
lim i
1
0
H0
B H
max
1
0
B
Hmax
~'i''
a
1
0
Ba Ha
18
5、增量磁导率μΔ
1 0
B H
6、可逆磁导率μrev
revlim H0
所有磁导率的值都是H的函数：
19
第二节 磁化状态下磁体中的静磁能量
4
用环形电流描述磁偶极子：
磁矩：μm iA单位：A ∙m2
二者的物理意义：
表j征m磁偶0μ极m子磁性强弱与方向
o 410－7Hm1
电子的轨道运动相当于一个恒定的电流回路，必 有一个磁矩（轨道磁矩），但自旋也会产生磁矩（自 旋磁矩），自旋磁矩是基本粒子的固有磁矩。
5
二、磁化强度 M (magnetization)
21
即，磁偶极子在磁场中磁位能：
U W Ld m lH sin d
mlH cos c, (取 c 0)
jm H
22
∴单位体积中外磁场能（即磁场能量密度）
FU
V
jm H
V J H
0M H 0M H cos
(J/m 3 )
FH 是各向异性的能量
23
二、退磁场与退磁场能量
d
磁矩为零。在外磁场作用下，电子运
动将产生一个附加的运动（由电磁感
O
T
应定律而定），出现附加角动量，感
生出与H反向的磁矩。因此：χd<0，且 | χd|～10－5，与H、T无关。
磁性材料第一章
*小结：畴壁位移磁化过程中影响起始磁导率的因素有
(1) 材料的MS，MS越大，i越高； (2) 材料的K1和S，K1和S越小，i越高； (3) 材料的内应力，材料内部的晶体结构越完整均匀， 产生的内应力越小，i越高； (4) 材料内的杂质浓度，越低，畴壁位移磁化过程决 定的i越高。
求法：磁体在磁晶各向异性等效场中的磁场能＝磁晶各向异性 能等效场 *六角晶体（易轴为[0001]）
*立方晶体：易轴[100] 易轴[111]
三、磁晶各向异性起源
*晶体场电子轨道角动量淬灭电子的轨道运动失去了 自由状态下的各向同性，变成了与晶格相关的各向异性 电子云分布各向异性
*电子的自旋运动与轨道运动之间存在耦合作用电子 轨道运动随自旋取向发生变化
磁晶各向异性来源模型
（a）磁体水平磁化时，电子云交叠少，交换作用弱 （b）磁体垂直磁化时，由于L-S耦合作用，电子云随自旋 取向而转动，电子云交叠程度大，交换作用强
1.3.2 磁致伸缩 一、磁致伸缩效应 定义：磁性材料由于磁化状态的改变，其长度和体积 都要发生微小的变化。
线磁致伸缩：纵向磁致伸缩、横向磁致伸缩 体积磁致伸缩很小，可忽略
磁致伸缩系数：
l / l
的大小与H的大小有关
S：饱和磁致伸缩系数 S>0 正磁致伸缩； S<0 负磁致伸缩
*同种单晶体在不同晶轴方向磁化时的磁致伸缩系数 是不相同的，即单晶体的磁致伸缩具有各向异性。
*对立方晶体
S
3 2
100
(12
2 1
2 2
2 2
2 3
*永磁材料制备工艺中，常采用粉末法来提高矫顽力； *软磁材料制备中应避免颗粒太小，以免成为单畴降低 磁导率。
第一章 磁学基础知识
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 显示抗磁质在外磁场中产生的磁化强度与磁场反向，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。
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. 物质的磁性分类
为了方便研究物质磁性的起因，我们可以按其在磁场
N 是磁化方向的退磁因子。对于非球形样品，沿不同方向磁 化时退磁场能大小不同，这种由形状造成的退磁场能随磁化 方向的变化，通常也称形状各向异性能。退磁能的存在是自
发磁化后的强磁体出现磁畴的主要原因。
对椭球体：
H d N x M x i N y M y j N z M z k 1 2 2 Fd 0 N x M x N y M y N z M z2 2 N x N y N z 1
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 显示抗磁质在外磁场中产生的磁化强度与磁场反向，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。
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. 物质的磁性分类
为了方便研究物质磁性的起因，我们可以按其在磁场
N 是磁化方向的退磁因子。对于非球形样品，沿不同方向磁 化时退磁场能大小不同，这种由形状造成的退磁场能随磁化 方向的变化，通常也称形状各向异性能。退磁能的存在是自
发磁化后的强磁体出现磁畴的主要原因。
对椭球体：
H d N x M x i N y M y j N z M z k 1 2 2 Fd 0 N x M x N y M y N z M z2 2 N x N y N z 1
磁学与磁性材料基础知识-文档资料
定义磁场强度H：单位强度的磁场等于单位磁极受到1牛 顿的力。
在更多场合，确定场效应的量是磁感应强度B（磁通 密度）。在SI单位制中，B的定义为：
B＝ µo（H＋M） T or Wb•m2
7
应用中常用电流来产生磁场，有以下三种形式： 无限长载流直导线的磁场强度 H＝I/2pr 载流环行线圈圆心的磁场强度 H＝I/2r 无限长载流螺线管的磁场强度 H＝n I
FH0M Hcos
高能量态 F=mH
l
F=mH H
低能量态
F=mH -m
+m F=mH
H
14
显然，磁性体在磁化过程中，也将受到自身退磁场的作
用，产生退磁场能，它是在磁化强度逐步增加的过程中外 界做功逐步积累起来的，单位体积内
J
M
F d0H ddJ00 H ddM
对于均匀材料制成的磁体，容易得出;
在不同的磁化条件下，磁导率被分为以下四种： (1)起始磁导率 ：
1 lim B
i
H 0 H
0
(2)最大磁导率：
max
1
0
B H
max
(3)增量磁导率：
1
B H
0
(4)可逆磁导率：
B
max
B H
0
i
H
lim
rev H0
10
▼退磁场
材料被磁化时，两端的自由磁极会产 生与磁化反方向的磁场，即退磁场
Fd0 0MNM dM1 20NM 2
N 是磁化方向的退磁因子。对于非球形样品，沿不同方向磁 化时退磁场能大小不同，这种由形状造成的退磁场能随磁化 方向的变化，通常也称形状各向异性能。退磁能的存在是自 发磁化后的强磁体出现磁畴的主要原因。
在更多场合，确定场效应的量是磁感应强度B（磁通 密度）。在SI单位制中，B的定义为：
B＝ µo（H＋M） T or Wb•m2
7
应用中常用电流来产生磁场，有以下三种形式： 无限长载流直导线的磁场强度 H＝I/2pr 载流环行线圈圆心的磁场强度 H＝I/2r 无限长载流螺线管的磁场强度 H＝n I
FH0M Hcos
高能量态 F=mH
l
F=mH H
低能量态
F=mH -m
+m F=mH
H
14
显然，磁性体在磁化过程中，也将受到自身退磁场的作
用，产生退磁场能，它是在磁化强度逐步增加的过程中外 界做功逐步积累起来的，单位体积内
J
M
F d0H ddJ00 H ddM
对于均匀材料制成的磁体，容易得出;
在不同的磁化条件下，磁导率被分为以下四种： (1)起始磁导率 ：
1 lim B
i
H 0 H
0
(2)最大磁导率：
max
1
0
B H
max
(3)增量磁导率：
1
B H
0
(4)可逆磁导率：
B
max
B H
0
i
H
lim
rev H0
10
▼退磁场
材料被磁化时，两端的自由磁极会产 生与磁化反方向的磁场，即退磁场
Fd0 0MNM dM1 20NM 2
N 是磁化方向的退磁因子。对于非球形样品，沿不同方向磁 化时退磁场能大小不同，这种由形状造成的退磁场能随磁化 方向的变化，通常也称形状各向异性能。退磁能的存在是自 发磁化后的强磁体出现磁畴的主要原因。
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H沿r 方向及使θ 角增加方 向的分量计算：
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Hr H?
uur uur
jm ? ? 0 ? m ? o ? 4? ? 10－7 H ?m?1
二、磁化强度 M （Magnetization）
说明：描述宏观磁体磁性强弱程度的物理量
单位体积的磁体内,所有磁偶极子的 jm或磁矩μm的矢
量和 ，分别为：
n uur
? uur
jmi
磁极化强度：
Jm ?
i ?1
?V
磁 化 强 度：
n uuur
? uur
? mi
M = i=1
?V
(Wb?m?2 )
(A?m? 1 )
uur uur
Jm ? ?0M
三、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。
uur H
?
ur F
ur
,F
m
?
k
?m1 ?m2 r3
r ?r, 其中
k?
1
4?? 0
计算磁偶极子产生的磁场强度：
?
Q ? ? ?r Hdr
H
H1
H?
Hr
? ? ?
? F dr ? r m2
? r
k
?m r2
dr
? km ? m
r 4?? 0r
r H2
2 r r1
? -m l +m
r1
?
r?
l cos
义磁uH场ur强?度uBHr：?
uur M
?0
H为导出量，仅用于计算传导电流所产生的磁场，不能代表磁场强度与外界发生作用
B、Guass单位制（绝 对电磁单位制）：早年使 用的单位制，所有的磁学 量都是通过磁偶极子的概 念建立起来的
其中磁uur化强度M被r 定义为：
? M ? (ml)i 单位：Guass i
磁导率的不同表达形式（不同磁化条件）：
（1）起始磁导率? i：磁中性状态下磁导率的极限值
?i
?
1
?0
?lim B H? 0 H
弱磁场下使用的磁体
（2）最大磁导率? max：材料磁化过程中的最大值
? max
?
1
?0
?B ?? H
? ??max
（3）复数磁导率? ：磁体在交变磁场中磁化
?%? ? ' ? i? ?? 动态磁化中经常遇到
2
?
r2
?
r?
l cos ?
2
磁位势? ：
?
?
?1
?
?2
?
m
4?? 0r1
?
?m
4?? 0r2
.
?
?
?
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ml
4?? 0r2
? ? ???1?
cos?
l2 4r2
cos2 uur
?
r
? ? ???
?
ml
4?? 0r2
cos?
?
jm cos? 4?? 0r2
?
1
4??
0
?
jm ?r r3
? H ? ?? ?
预备知识：SI (MKSA) 单位制和Gauss (CGS) 单位制
A、SI单位制：主要磁 学量都用电流的磁效应来定 义，其中磁感应强度B为主 导量（凡涉及到与其他物理 量的相互作用，都必须使用 B）
磁感应强度B的定义可由
安培公式得出：
uur r r ur d F ? Id l ? B
根据安培环路定理可定
磁场强uHur度?HuF被r 定义单为位：：Oe m
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只是一个导出量
引入磁感应强度B，使之 满足如下关系：
ur uur uur
B ? H ? 4? M
四、磁化率? 与 磁导率?
磁体置于外磁场中磁化强度M将发生变化（磁化）
M ? ?H，? ? M
H 其中? 称为磁体的磁化率(susceptibility)，是单位磁场强度 H在磁体内感生的M，表征磁体磁化难易程度的物理量
? B ? ? 0 (H ? M)
? B ? ? 0 (H ? ? ?H ) ? ?1? ? ?? 0H
令：磁导率(permeability) ? =（1＋ ?)=B/ ? 0H （相对磁导 率，表征磁体磁性、导磁性及磁化难易程度）
? ?
1
4?? 0
1
4??
0
2 jm cos?
r3
jm sin?
r3
?
?
0o , H
?
Hr
?
1
4?? 0
2 jm r3
?
?
90o , H ?
H?
?
1
4?? 0
jm r3
：在从－m到＋m的位移 矢量延长线上
：在l的中垂面上
实际应用中，往往用电流产生磁场，并规定H的单位 在SI制中：用1A的电流通过直导线，在距离导线r=1/2π米 处，磁场强度即为1A /m。
常见的几种电流产生磁场的形式为：
（1）、无限长载流直导线：
H? I 2?r
方向是切于与导线垂直的且以 导线为轴的圆周
（2）、直流环形线圈圆心：
H? I 2r
r为环形圆圈半径， 方向由右 手螺旋法则确定。
（3）、无限长直流螺线管：
H ? nI
n：单位长度的线 圈匝数， 方向沿螺线管的 轴线方向
2、磁感应强度B (magnetic flux density):
极性相反并且其距离无限接近的一对“磁荷”
+m l
uur r 磁偶极矩：jm ? ml
方向：-m指向+m
单位：Wb?m
-m
安培提出了磁偶极子与电流回路元在磁性上的相当性原 理，并根据它认为宏观物质的磁性起源于“分子电流”假说，
uur ur
磁矩：? m ? i单A位：A ?m2
二者的物理意义： 表征磁偶极子磁性强弱与方向
（4）增量磁导率? Δ：在稳恒磁场H0作用下，叠加一个较小的交变磁场
??
?
1
?0
?B ?H
交变磁感应强度的峰值 交变磁场强度的峰值
（5）可逆磁导率? rev：交变磁场趋于0时，? Δ的极限值
lim ? rev ?
??
?H? 0
（6）微分磁导率? diff：起始磁化曲线上任意一点的斜率
? diff
?
1
?0
dB dH
NOTE：所有磁导率都是磁场强度 H的函数
第二节 物质按磁性分类
Classification of Magnetic Materials
第一章 磁性概述
第一节 基本磁学量 第二节 磁性材料分类 第三节 强磁材料的宏观磁性
第一节 基本磁学量
Basic Physical Quantity of Magnetism
一、磁矩? m (Magnetic Moment)
永磁体总是同时出现偶数个磁极
当磁体无限小时，体系定义为元磁偶极子：指强度相等，