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物质的铁磁性

   如果一种物质具有自发磁矩,即在无外加磁场情况下,仍具有磁矩,则物质这种性质称为铁磁性。除了金属铁、钴、镍外,还有一系列合金和非金属化合物也是铁磁性物质。

广西快3    铁磁性物质的基本磁矩为电子的自旋磁矩,轨道磁矩很小,基本无贡献。按照量子力学理论,电子的自旋磁矩沿平行方向排列时能量很低,所以即使没有外磁场,铁磁性物质中相邻原子间存在非常强的交换耦合作用,这个相互作用促使相邻原子间的磁矩平行排列起来,形成一个自发磁化达到饱和状态的区域。自发磁化关系发生在微小区域内这些区域称为磁畴。在没有外磁场作用时,在每一个磁畴中,原子的分子磁矩均取向于同一方位,但对于不同的磁畴,磁畴磁矩取向各不相同,因此对于整个物体,任何宏观的区域的平均磁矩为0,物体不显磁性。

   在外磁场的作用下,磁畴取向与外磁场同方向排列时,磁能将低于磁矩与外磁场反方向排列时的磁能,结果自发磁化磁矩和外磁场形成小角度的磁畴处于有利地位,这部分磁畴的体积逐渐扩大,而自发磁化磁矩与外磁场形成较大角度的磁畴,体积逐渐缩小,随外磁场的不断增强,取向与外磁场成较大角度的磁畴将消失。尚存的磁畴将向外磁场的方向旋转,以后再增加磁场,使所有的磁畴沿外磁场的方向整齐排列,这时磁化达到饱和。

广西快3    在高温下,铁磁性物质的热运动水磁畴磁矩有规则排列与破坏作用。如果当温度升到某一温度时磁畴将破坏,铁磁性物质就变成顺磁性物质了。

   所以,铁磁性物质的磁性与温度有关,当温度升高时,磁化率逐渐减小,而且,存在一临界温度T1。当T>T1时,铁磁性消失,转变为顺磁性。T1称为居里温度。

广西快3    铁磁性物质磁化与顺磁性物质和抗磁性物质有很大不同,具有下列特点:

  (1)很易磁化,不是很强的磁场下,就可以磁化达到饱和,并且得到的磁化强度也很大。

  (2)磁化强度和外磁场不呈线性关系,磁化率不是常数,而且很大。

广西快3   (3)磁滞损耗,当反复磁化时,磁化强度与磁场强度关系是一闭合曲线,称为磁滞回线。

   此外,铁磁性物质在交变电场的作用下,在磁化的方向会发生伸长或缩短,称为磁致伸缩效应。

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