《磁性物理学》教学大纲(68)doc-关于组织修(制)定

第一章磁性物理学（Lisa Tauxe著，刘青松译）建议补充读物关于基础知识，可以参考Butler （1992）, 1 —4页；以及大学物理教科书中关于磁学基础的有关章节。

更多信息可参看：Jiles （1992）和Cullity （1972）的第一章。

本章中，我们将了解磁学的基本物理基础，我们主要使用基于“米-千克-秒”制的国际单位（SI）系统。

在磁学中，还有另外一些单位系统也是很重要的，其中，最常用的基于cgs系统的电磁单位系统页也将在本章后面介绍。

1.1什么是磁场？和重力场一样，磁场既看不见也摸不着。

对于地球重力场来说，我们可以通过引力直接感知其存在。

而对于磁场，只有它作用于一些磁性物体时（例如某些被磁化的金属，天然磁石，或者通电的线圈），我们才能确定其存在。

例如，如果我们把一个磁化的针头放在漂于水面的软木塞上，它会缓慢地指向其周围的磁场方向。

再比如，通电的线圈会产生磁场，从而引起其附近的磁针转动。

磁场的概念正是根据这些现象建立起来的。

电流能够产生磁场，因此我们可以借助于电场来定义由其产生的磁场。

图 1.1a展示了当导线通以电流i时，其四周铁屑分布的情形。

根据右手法则，右手的大拇指指向电流方向（即正方向，与电子流动方向相反），其它成环状的四指则指示了相应的磁场方向（图 1.1b）。

磁场H同时垂直于电流方向和径向单位矢量r （图1.1b）,其强度与电流强度咸正比。

如图1.1所磁场强度H可以由安培定律给出：示，H =亦因此，磁场强度H的单位为Am-1。

安培定律的最普遍形式服从麦克斯韦电磁方程。

在稳定电场情况下，'-H = J f,其中J f是电流密度。

也就是说，磁场的旋度等效于电流场的密度。

1・2磁矩nr勺圆环我们已知电流在其四周产生环绕的磁场。

如果把通电导线圈成一个面积为（图1.2a）,其周围的铁屑则展示了其产生的磁场的形态。

这个磁场等效于一个磁矩为m的磁铁产生的磁场（图1.2b ）。

《磁性材料与器件》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：磁性材料与器件英文名称：Magnetic Materials and devices二、课程代码及性质专业选修课程三、学时与学分总学时：32学分：2四、先修课程《大学物理》、《材料科学基础》、《固体物理》、《量子力学》五、授课对象本课程面向功能材料专业学生开设六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程是功能材料专业的选修课之一，其教学目的包括：1、掌握了用于解决功能材料领域复杂问题的磁学基础知识。

并能够应用相关基本原理，识别、表达、结合文献研究分析复杂工程问题，获得有效结论。

2、掌握磁性功能材料的合成与制备技术的原理及特点，能够采用科学方法，具备合理设计制备功能材料的复杂实验、开展科学研究的能力。

3、了解磁性材料的技术前沿和发展趋势，正确认识该技术领域在社会经济发展中所起的作用。

了解磁性材料与器件问题的特征，掌握解决复杂工程问题的设计方法。

4、掌握文献检索、资料查询、现代网络搜索工具的使用方法。

能够应用现代工具撰写报告、设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。

七、教学重点与难点：课程重点：（1）本课程首先重点介绍磁性的起源，并针对铁磁性材料，介绍其技术磁化手段。

（2）在了解磁性及技术磁化相关物理理论知识的基础上，重点学习不同磁性材料（包括软磁材料，永磁材料，磁记录材料及其他功能磁性材料等）的制备方法，性能调控（饱和磁化，剩余磁化及矫顽力等）及相关应用。

（3）重点学习的章节内容包括：第2章“物质的磁性”（6学时）第3章“技术磁化”（6学时）、第4章“软磁材料”（3学时）、第5章“永磁材料”（3学时）。

第5章“磁记录材料”（4学时）课程难点：（1）通过本课程的学习，充分理解顺磁性，抗磁性，铁磁性，亚铁磁性，反铁磁性的差异。

系统掌握铁磁性产生的相关基本理论。

（2）充分理解磁畴的形成过程及磁畴对材料磁性性能的影响，系统掌握对磁畴的调控各种方法的主要特点、影响因素和适用范围。

《磁性物理学》教学大纲Magnetism in Physics课程代码：M102105总学时：（理论+实验）56+12 学分： 4课程性质：专业方向课课程类别：必修先修课程：普通物理、理论物理、固体物理面向专业：应用物理学开课学科：凝聚态物理学开课二级学院：理学院执笔：崔玉建审校：焦志伟一、课程的地位与任务本课程是应用物理专业的专业方向基础课。

主要介绍磁现象和规律、磁性起源及自发磁化理论、铁磁体内的能量、磁畴和技术磁化、铁磁物质在交变场作用下的磁化特性、各种磁物理效应和磁性材料的应用。

以此作为学习其它专业方向课的基础。

二、课程主要内容与基本要求第一章1、熟练掌握各基本磁学量的物理概念及其相互关系；理解磁化曲线和磁滞回线。

2、掌握磁体中静磁能的概念，理解退磁场的概念，理解简单几何形状磁体退磁因子的计算方法；会进行磁滞回线的退磁修正。

3、了解磁路的简单概念。

实践环节：了解磁场、磁感应强度的测量方法。

第二章1、理解洪特定则，会计算原子或离子的磁矩。

2、了解轨道角动量淬灭的条件。

3、了解晶体的能带理论对金属磁矩的解释。

第三章1、掌握顺磁物质的基本物理特性，理解朗之万的经典和量子理论顺磁性理论；2、掌握铁磁物质的基本物理特性，理解奈尔的铁磁学理论，理解居里温度与分子场系数的关系；理解海森堡铁磁学理论的基本概念；分子场系数、居里温度与交换积分常数的关系；物质出现铁磁与反铁磁的条件。

了解贝斯统计理论和自旋波理论。

3、掌握反铁磁性和亚铁磁性的基本物理特性；理解分子场理论对反铁磁和亚铁磁性的唯象理论处理；理解超交换作用的基本概念。

4、掌握铁氧体的结构、磁矩和磁特性。

实践环节：了解铁氧体的制备方法和磁性的测量方法。

第四章1、掌握常见的磁性材料的磁晶各向异性，掌握单轴晶体和立方晶体的各向异性能的计算；了解磁晶各向异性场的概念；了解产生磁晶各向异性的机理；了解磁性材料的其它几种各向异性；了解磁晶各向异性性能的测量方法。

磁性材料Magnetic Materials一、课程基本情况课程类别：专业任选课课程学分：2学分课程总学时：32学时，其中讲课：32学时，实验（含上机）：0学时，课外0学时课程性质：选修开课学期：第7学期先修课程：材料结构与物性、材料科学基础适用专业：材料物理、材料学教材：严密，《磁学基础与磁性材料》，浙江大学出版社，2006年。

开课单位：物理与光电工程学院材料物理系二、课程性质、教学目标和任务本课程是我系本科学生一门必修专业主干课。

主要从电子结构及晶体结构两个层次探讨磁学基础理论和磁性材料的制备、性能和检测。

第一部分阐述磁学和材料磁性的基础理论和主要概念，包括原子磁矩和各种磁性、磁性材料中的基本现象、磁畴结构、技术磁化和动态磁化理论等。

第二部分阐述主要门类的磁性材料，包括软磁材料、永磁材料、磁记录材料、磁电阻材料、磁致伸缩材料和磁性液体等，既有已广泛应用的材料，也有已成为科学研究的热点、有望在将来获得重要应用的磁性材料。

通过对本课的学习，使学生获得大纲所规定的基本概念，基本理论，基本知识，培养学生解决实际材料问题的能力以及怎样从事磁性材料研制、生产和应用等方法。

三、教学内容和要求第1章磁学基础知识（4学时）1.1静磁现象（2学时）（1）了解静磁现象定义；（2）理解磁矩、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、静磁能的基本概念；（3）掌握静磁现象的原理；重点：对静磁现象有基本的认识。

难点：理解静磁现象的原理。

1.2材料的磁化（1学时）（1）了解磁性材料对外磁场的响应特性；（2）理解磁化曲线和磁滞回线的定义；（3）掌握磁化曲线和磁滞回线的影响因素；重点：了解磁化曲线和磁滞回线的定义；1.3磁性和磁性材料的分类（1学时）（1）了解物质磁性和各种磁性材料的分类；（2）理解常见磁性材料的磁性能；（3）掌握磁性材料的应用领域和特点；重点：理解常见磁性材料的磁性能。

第2章物质的磁性（4学时）2.1原子磁矩（1学时）（1）了解原子磁矩的来源；（2）理解原子核外电子的排布规律；（3）掌握电子轨道磁矩、电子自旋磁矩和原子磁矩的原理；重点：理解原子核外电子的排布规律。