磁性材料的电子结构

发布 2021-06-01 12:02:28 阅读 6589

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一、磁性。磁性是物质的基本属性,就像物质具有质量和电性一样。

一切物质都具有磁性。

自然磁现象。

磁性:具有能吸引铁磁物质(fe、co、ni)的一种特性。

磁体:具有磁性的物体。

磁极:磁性集中的区域。

地磁:地球是一个大磁体。

二、磁矩和磁畴。

物质的磁性**于原子的磁性,原子的磁性**于电子轨道磁矩和电子自旋磁矩。

磁矩:电子绕轨道运动时,相当于一个环形电流。若电子的电荷为e,绕轨道运行的周期为t,对应的电流则为i=e/t,环形电流所包围的面积为s,则所形成的磁矩为is。

磁矩的最小单位是μb,称为玻尔磁子,是一常数,其数值为μb=9.27×10-24a·m2。

磁性的强弱是指物质本身固有的磁矩大小,与原子磁矩有关。

三、电子轨道磁矩。

电子轨道磁矩与轨道角动量的大小有关,与角动量l 在数值上成正比,方向相反。原子中由各个电子形成的轨道总磁矩是各个电子轨道磁矩的向量和。

四、电子的自旋磁矩。

一个电子自旋磁矩在外磁场方向(z)的大小正好是一个玻尔磁子(μb),其方向与外磁场的方向平行或反平行。

磁性物质的电子自旋磁矩一般要比电子轨道磁矩大,因此,很多固态物质的磁性,主要不是由电子轨道磁矩引起的,而是**于电子的自旋磁矩。电子的自旋磁矩在一定条件下是物质内部建立起磁性的根源。

五、固有磁矩。

物质是否呈现磁性与其是否存在固有磁矩有关。

当原子中某一电子层被电子填满时,该层的电子轨道磁矩互相抵消,该层的电子自旋磁矩也相互抵消,即该层的电子磁矩对原子的磁矩没有贡献。如果原子中所有电子层全被电子填满(如惰性元素),则净磁矩为零。此时称该元素不存在固有磁矩。

因此,能显示固有磁矩的,必然是那些电子壳层未被填满的元素。

六、磁畴理论。

铁磁材料之所以具有高导磁性,是因为在它们的内部具有一种特殊的物质结构—磁畴。

磁畴因受外磁场作用而顺着外磁场的方向发生归顺性重新排列,在内部形成一个很强的附加磁场。

随着温度的升高,铁磁体的磁化能力逐渐减小,当温度升高到某一温度tc时,铁磁性就完全消失,铁磁质也退化成顺磁质。

七、材料与磁场的相互作用。

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场的强度有关,其关系为m=χh,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磁化的容易程度,或者说是材料对外部磁场的灵敏程度。

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