磁性物理学课件一.

综述，绪论磁性物理学王登京23极地光4《宋書‧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》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》618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71948年Neel建立亜铁磁理论1954-1957年RKKY相互作用的建立1958年Mössbauer效应的发现1960年非晶态物质的理论预言1964年Kondoeffect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-muller1988年巨磁电阻GMR的发现1994年CMR庞磁电阻的发现，Jin等LaCaMnO31995年隧道磁电阻TMR的发现,T.Miyazaki2007-10-09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，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ModernmagneticmaterialsRobertC.O’Handley12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：（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dmjmd(Wbm)mjm18磁矩BFFIbaBIaFSIBabBIFbLSIBLm/m磁矩：表征磁偶极子磁性强度和方向的物理量mmj0（真空磁导率）019二、磁极化强度（）和磁化强度（）VjJmdVjdJm或者VMmdVdMm或者)(mmjMJ0JM20三、磁场强度（）和磁感应强度（）HB静磁场静电场qFE/mFH/rrqqkF321rrmmkF321rkq/rkm/04/1k04/1k1.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-mrHHHrr2r1d条件：lrcos4cos4)2/cos12/cos1(44420200201021rjrmddrdrmrmrmm2.磁偶极子的磁场计算22H(电场强度)E30cos241rjrHHmr30sin411rjHrHm特例：=0，H=0,HrjHmr302/=/2，Hr=0,HrjHm304/233.电流产生的磁场241rrlIddH毕-沙定理：1真空中无限长直流电流rIH2/几种特殊状态：2载流环形线圈中心rIH2/HIrIHr3长直流螺线管nIH244.，，之间的关系BHMH—磁场强度：表征磁场对一磁荷m施加磁场力的能力。HmFB—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)：)(0MHBHB0（真空中）（T），（Am-1)，Hm-1BH7010425（2）高斯单位制中(CGS)：MHB4HB（真空中）（Gs），（Oe)BH265.磁学中的单位制：（国际单位制SI和高斯单位制CGS）1T=104Gs1Oe=79.57Am-1（T），（Am-1)，Hm-1BH70104（Gs），（Oe)BH（1）和BHSI:CGS:（2）和mJm（Wbm)，（Am2)mjmSI:（emu)，（emu)mjmCGS:1emu=4.10-10Wb.m1emu=10-3Am227（3）和JMJ:1Gs=410-4TM:1Gs=103Am-1（T），（Am-1)JM（Gs），（Gs)JMSI: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()()(000HHHMHB—真空磁导率—绝对磁导率—相对磁导率003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：