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，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月一.

前言：

人類對磁性的認(rèn)識和應(yīng)用有著悠久的歷史。

以下是我們在電磁學(xué)課中見到的磁現(xiàn)象

第2頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第6頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第8頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第9頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

磁性是物質(zhì)一種比較少見的只在少數(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，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月正確的答案是：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。換句更簡單的話說就是：

一切物質(zhì)都具有磁性。第11頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

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，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第13頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

物質(zhì)磁性的起源：

安培分子電流學(xué)說組成磁鐵的每個(gè)分子都具有一個(gè)小的分子電流，經(jīng)過磁化的磁鐵其小分子電流都定向規(guī)則排列第14頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第15頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第16頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為物質(zhì)的磁性來源于組成物質(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，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

第19頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

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的合磁矩第20頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第21頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月總的來說，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)，即電子成對地存在于原子中。這些成對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)原子就好像沒有磁矩一樣，習(xí)慣上稱他們?yōu)榉谴旁?。?2頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

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，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

以上關(guān)于物質(zhì)磁性惟一來源于磁矩的觀點(diǎn)，統(tǒng)稱為《磁矩學(xué)說》，或稱為《磁偶極矩學(xué)說》。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，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

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，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第29頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

磁性材料的廣泛應(yīng)用現(xiàn)代文明社會(huì)離不開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，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月分類：永磁材料；（硬磁材料）經(jīng)外磁場磁化去掉磁場后，能長時(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。主要用來提供一個(gè)穩(wěn)定的有一定強(qiáng)度和分布的磁場。軟磁材料：矯頑力很低，既容易被外場磁化，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，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第36頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第37頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月信磁材料：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，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月特磁材料：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，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第40頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第41頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第42頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第43頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第44頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

磁共振及其應(yīng)用磁共振是物質(zhì)磁矩系統(tǒng)在恒定磁場和一定頻率的交變磁場的同時(shí)作用下，且恒定磁場和交變磁場頻率滿足一定關(guān)系時(shí)，磁矩系統(tǒng)從交變磁場中吸收能量的現(xiàn)象。第45頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月電子順磁共振；（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，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

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；肺磁圖外磁場對生物體和生命活動(dòng)有著重要影響。第47頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第48頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第49頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第50頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第51頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月

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，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第53頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月下一世紀(jì)可能的新器件：自旋閥開關(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，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月第55頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月