物質(zhì)磁性及其應(yīng)用

關(guān)于物質(zhì)磁性及其應(yīng)用第1頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三一.

前言：

人類對(duì)磁性的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用有著悠久的歷史。

以下是我們?cè)陔姶艑W(xué)課中見(jiàn)到的磁現(xiàn)象

第2頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第3頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第4頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第5頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第6頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第7頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第8頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第9頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三

磁性是物質(zhì)一種比較少見(jiàn)的只在少數(shù)地方得到應(yīng)用的現(xiàn)象呢？還是一種存在非常普遍應(yīng)用非常廣泛的現(xiàn)象呢？第10頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三正確的答案是：磁性是物質(zhì)的基本屬性，就像物質(zhì)具有質(zhì)量和電性一樣。換句更簡(jiǎn)單的話說(shuō)就是：

一切物質(zhì)都具有磁性。第11頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三

物質(zhì)磁性的研究和應(yīng)用已經(jīng)在人類社會(huì)生活的各個(gè)方面都得到深入而廣泛的發(fā)展。磁現(xiàn)象的研究和應(yīng)用依然是21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)研究的重要領(lǐng)域。第12頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第13頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三

物質(zhì)磁性的起源：

安培分子電流學(xué)說(shuō)組成磁鐵的每個(gè)分子都具有一個(gè)小的分子電流，經(jīng)過(guò)磁化的磁鐵其小分子電流都定向規(guī)則排列第14頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第15頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第16頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三

現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為物質(zhì)的磁性來(lái)源于組成物質(zhì)中原子的磁性原子中外層電子的軌道磁矩電子的自旋磁矩原子核的核磁矩第17頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第18頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三

第19頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三

原子的總磁矩應(yīng)是按照原子結(jié)構(gòu)和量子力學(xué)規(guī)律將原子中各個(gè)電子的軌道磁矩和自旋磁矩相加起來(lái)的合磁矩第20頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第21頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三總的來(lái)說(shuō)，組成宏觀物質(zhì)的原子有兩類：一類原子中的電子數(shù)為偶數(shù)，即電子成對(duì)地存在于原子中。這些成對(duì)電子的自旋磁矩和軌道磁矩方向相反而互相抵消，使原子中的電子總磁矩為零，整個(gè)原子就好像沒(méi)有磁矩一樣，習(xí)慣上稱他們?yōu)榉谴旁?。?2頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三

另一類原子中的電子數(shù)為奇數(shù)，或者雖為偶數(shù)但其磁矩由于一些特殊原因而沒(méi)有完全抵消使原子中電子的總磁矩（有時(shí)叫凈磁矩，剩余磁矩）不為零，帶有電子剩余磁矩的原子稱作磁性原子。第23頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三

以上關(guān)于物質(zhì)磁性惟一來(lái)源于磁矩的觀點(diǎn)，統(tǒng)稱為《磁矩學(xué)說(shuō)》，或稱為《磁偶極矩學(xué)說(shuō)》。他的一個(gè)很明確的結(jié)論是不存在磁單極。

1931年狄拉克從理論上論證了磁單極子存在的可能性。但至今還未曾從實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)磁單極子。第24頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第25頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三

物質(zhì)磁性的分類抗磁性：順磁性：鐵磁性：亞鐵磁性：反鐵磁性：第26頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第27頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第28頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第29頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第30頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第31頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三

磁性材料的廣泛應(yīng)用現(xiàn)代文明社會(huì)離不開(kāi)磁性材料描述材料性質(zhì)的主要參數(shù)：內(nèi)稟磁性：飽和磁化強(qiáng)度；居里溫度；磁晶各向異性；磁致伸縮系數(shù)；技術(shù)磁性：磁導(dǎo)率；矯頑力；剩余磁化強(qiáng)度；損耗；第32頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第33頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第34頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三分類：永磁材料；（硬磁材料）經(jīng)外磁場(chǎng)磁化去掉磁場(chǎng)后，能長(zhǎng)時(shí)間保留其較高剩余磁化強(qiáng)度且不易受外界干擾的強(qiáng)磁材料。主要用來(lái)提供一個(gè)穩(wěn)定的有一定強(qiáng)度和分布的磁場(chǎng)。軟磁材料：矯頑力很低，既容易被外場(chǎng)磁化，又容易退磁的強(qiáng)磁材料。主要用于電磁能的轉(zhuǎn)換。第35頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第36頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第37頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三信磁材料：在信息技術(shù)中有重要應(yīng)用的一類。磁記錄材料；磁記錄材料；磁頭用材料；矩磁材料；用于存儲(chǔ)器磁泡材料；旋磁材料；磁光材料。第38頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三特磁材料：利用磁效應(yīng)的一類材料。磁效應(yīng)：物質(zhì)的磁性和磁場(chǎng)會(huì)影響到物質(zhì)其他物理性質(zhì)的變化，同時(shí)，物質(zhì)其他性質(zhì)的變化也會(huì)引起物質(zhì)磁性的變化，前者被稱為磁效應(yīng)，后者稱為逆效應(yīng)。磁力效應(yīng)磁電效應(yīng)磁熱效應(yīng)磁光效應(yīng)第39頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第40頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第41頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第42頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第43頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第44頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三

磁共振及其應(yīng)用磁共振是物質(zhì)磁矩系統(tǒng)在恒定磁場(chǎng)和一定頻率的交變磁場(chǎng)的同時(shí)作用下，且恒定磁場(chǎng)和交變磁場(chǎng)頻率滿足一定關(guān)系時(shí)，磁矩系統(tǒng)從交變磁場(chǎng)中吸收能量的現(xiàn)象。第45頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三電子順磁共振；（電子自旋共振）鐵磁共振；亞鐵磁共振；反鐵磁共振；核磁共振；第46頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三

生物磁現(xiàn)象

生物材料的磁性及其變化包含生命活動(dòng)的信息。腦磁圖；心磁圖；肺磁圖外磁場(chǎng)對(duì)生物體和生命活動(dòng)有著重要影響。第47頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第48頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第49頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第50頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第51頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三

磁電子學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用利用磁有序材料中，磁有序可能對(duì)電子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響的效應(yīng)做成電子器件。巨磁阻效應(yīng)：導(dǎo)電電子的自旋磁矩如果順著磁有序材料的電子自旋方向前進(jìn)，材料處于低電阻狀態(tài)；反之，如果垂直于自旋方向，則呈高電阻狀態(tài)。第52頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第53頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三下一世紀(jì)可能的新器件：自旋閥開(kāi)關(guān)元件自旋閥固體三極管巨磁效應(yīng)隨機(jī)存儲(chǔ)器第54頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第55頁(yè)，講稿共61頁(yè)，2023年5月2日，星期三第56頁(yè)，講稿共6