磁学参数,物理性质的介绍,精品

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磁距的产生：带电粒子的运动产生电流，环电流产生磁距（磁偶极距），磁距和磁偶极距是

表征物质磁性强弱和方向的基本物理量。

磁偶极子：一个磁性强弱能够用无限小的回路电流所表示的小磁体。

磁化强度M（或I）：单位体积物质内具有的磁距矢量和。单位：A/m

磁极化强度J：单位体积物质内具有的磁偶极距矢量和。单位：Wb/m2

磁场强度H：描述磁极周围空间或电流周围空间任意一点磁场作用大小的物理量。单位A/m

磁感应强度B：物质内单位面积中通过的磁力线数，是描述磁极周围任一点磁场力大小，或

磁极周围磁场效应的物理量。单位：特斯拉T

磁化率x：单位磁场强度H在单位磁体中所感生出的磁化强度M大小的物理量。X大，物

质易被磁化，x小，物质难被磁化。

磁导率μ：单位磁场强度H在物质中所感生出的磁感应强度B大小的物理量。

绝对磁导率：μ=μ0（1+x） 相对磁导率：μ=1+x

抗（顺）磁性：在原子系统中，在外磁场作用下，感生出与磁场方向相反（相同）的磁距现

象。Tp：顺磁性居里点。（抗磁性存在于一切物质中）

反铁磁性：若交换积分A为负值时，原子磁距取反向平行排列；当相邻原子的磁距相等，

则相互抵消，使自发磁化强度趋于零，称为反铁磁性。

超交换作用：反铁磁性物质内磁性离子间的交换作用是通过隔在中间的非磁性离子为媒介来

实现的，故称为超交换作用。

自发磁化：指一些物质在无外力磁场作用下，温度低于某一定温度时，其内部原子磁距自发

地有序排列的现象。

磁畴：自发磁化是按区域分布的，各个自发磁化的区域称为磁畴。

磁各向异性：沿磁体不同方向磁化到相同状态，所需要的磁场能大小不同的性质。

磁各向异性能：沿磁体不同方向，从退磁状态磁化到饱和状态，磁化场对磁体磁化过程所作

的功的大小不同。

易磁化反向：沿磁体不同方向，磁化到饱和状态，所需要的磁场能最小的方向，称为易磁化 方向。

静磁能：磁体在磁场中具有的能量称为静磁能。包括磁场能和退磁能。

退磁场：处在外磁场H中的有限几何形状的磁体在其表面上会出现磁极，表面磁极使磁体

内部存在与磁化强度M方向相反的一种磁场Hd起着减退磁化作用故称为退磁场。

形状各向异性：因形状不同引起的磁各向异性的性质。

磁晶各向异性：晶体结构是各向异性的，当沿单晶磁化不同晶轴方向磁化到相同状态，所需

要的磁场能大小不同的性质。

易(难)磁化轴：指沿单晶磁体不同晶轴方向磁化到饱和状态，所需要的磁场能最小（大）的

方向所对应的晶轴。

磁晶各向异性常数K：理论上指单位体积的单晶磁体，沿难磁化方向磁化到饱和与沿易磁化

方向磁化到饱和所需磁场能的差。

磁致伸缩：铁磁体在磁化状态发生变化时，其自身产生的大小或形状发生的弹性形变的现象，

称为磁致伸缩，来源于自旋与轨道的耦合作用。

导致磁体磁化状态改变的因素有温度，磁场或应力，磁致伸缩的大小与改变磁化状态的因素

大小和性质有关。

线性磁致伸缩：铁磁体在磁化状态发生变化时其长度大小发生弹性变化的现象。

体积磁致伸缩：铁磁体在磁化状态发生变化时其体积大小发生弹性变化的现象。

正磁致伸缩：铁磁体磁化状态发生变化时，沿磁场方向伸长，沿垂直磁场方向缩短。

负磁致伸缩：铁磁体磁化状态发生变化时，沿磁场方向缩短，沿垂直磁场方向伸长。

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畴壁：两相邻磁畴之间的过渡层。畴壁数目或磁畴尺寸的大小是由退磁能的增加共同决定的

180°畴壁：将畴壁两侧磁畴的磁化强度方向间成180°角的畴壁。

90°畴壁：将畴壁两侧磁畴的磁距方向间成90°，109°或71°角的畴壁。 布洛赫畴壁：磁距在转动过程中始终平行于畴壁表面。

▲奈尔畴壁：在薄膜中，一定条件下， 退磁场小，才能出现奈尔壁。

技术磁化：在外磁场作用下，实现宏观磁化状态发生变化的过程。（畴壁运动，磁畴转动）

其本质是材料在外磁场作用下，其内部磁畴发生变化，使原子磁畴方向逐渐趋于磁场 反向的过程。

磁化过程：指磁性材料从磁中性状态，在外磁场作用下，磁体磁化状态发生变化直至所有磁 畴的磁化强度都取外磁场方向的磁饱和状态的过程。

静（动）态磁化过程：即直（交）流磁场作用下的磁化过程。 反磁化过程：磁性材料从一个方向的饱和状态，加反向磁场磁化到另一个方向的磁饱和状态

的过程。

磁化机制：畴壁位移引起的磁化过程，磁畴转动引起的磁化过程，内禀磁化过程。 磁化曲线：磁体的磁感应强度，磁极化强度或磁化强度随磁场强度变化的曲线。（磁化曲线

是单一磁化方向，磁场不断增大）

磁滞回线：磁体在磁场中磁化一周，磁化强度或磁感应强度随磁场变化形成的闭合曲线为磁 滞曲线，磁场达到饱和时所得到的磁滞回线称为饱和磁滞回线。（磁滞曲线是磁场大小不变， 磁化方向变化一周）

磁滞现象：在技术磁化过程中，磁化强度或磁感应强度的变化始终落后于磁场变化的现象。 奈耳温度Tn：反铁磁性与顺磁性转变的临界温度。

T<Tn时，物质呈反铁磁性；T>Tn时，物质呈顺磁性

居里温度Tc：铁磁性与顺磁性转变的临界温度。

T<Tc时，物质呈铁磁性；T>Tc时，物质呈顺磁性

物质按磁性分类：1，抗磁性与抗磁性物质（抗磁性物质有惰性气体，有机化合物，若干金 属Bi，Zn，Ag，Mg和若干非金属Si，P，S等）2，顺磁性与顺磁性物质（稀土金属， 铁族元素的盐类）3，反铁磁性与反铁磁性物质（Mn，Cr，MnO，Cr2O3，CoO）4，铁磁 性与铁磁性物质(金属元素)5，亚铁磁性与亚铁磁性物质（铁氧体）。

铁磁性分子场理论：两个重要假设：1，分子场假设：铁磁性物质在一定温度范围内（0K~Tc） 存在与外磁场无关的场的作用，导致磁体自发磁化。2，磁畴假设：在无外磁场作用时，各个磁畴都是自发磁化到饱和，但各个磁畴的自发磁化方向按一定角度分布，使宏观磁体的总磁距等于零，对外不显现磁性，当施加外磁场时，磁畴内自发磁化方向改变或畴壁移动，使磁体表现出各种宏观磁性行为。

海森堡铁磁性理论：直接交换作用，海森堡利用氢分子交换作用模型，推出分子场是相邻原 子间的电子自旋的交换作用，这种交换作用完全是一种量子效应，是电子a和电子b交换位置而产生的结果。交换作用的结果使能量降低，交换作用只发生在近邻之间，远时电子云不可能产生交迭，所以不可能发生交换作用。

铁磁性判据：1，必要条件：具有铁磁性的必要条件是原子具有固有磁距，即原子中必须有 未被填满的电子壳层。 2，充分条件：具有铁磁性的充分条件是交换积分A>0。

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磁化曲线的特征：1，起始阶段或称可逆阶段（oa段）2，瑞利区（ab段）3，非线性陡峭阶 段（bc段）4，趋近饱和阶（cd段）5，顺磁磁化阶段（d点以后阶段）

形成多畴的根本原因及影响因素：根本原因：降低退磁能。影响因素：畴壁数目或磁畴尺寸 的大小是由退磁能的降低和畴壁能增加共同决定的能量极条件决定的。

抗磁性的物理本质及一般不形成的原因：1，本质：抗磁性起源于原子中运动着的电子相当 于闭合的电路，在受到外磁场作用时，回路的磁通发生变化。回路中将产生感生电流，感生电流产生的磁通反抗原来磁通的变化，闭合感生电流产生的磁距作用使外磁场作用减弱，呈抗磁性现象。2，原因：虽然抗磁性现象存在于一切物质之中，但大多数物质的抗磁性被较强的顺磁性所掩盖而不能表现出来，只有在抗磁性物质中才能显现出来。

磁各向异性的类型及物理本质：1，类型：磁晶各向异性，形状磁各向异性，应力磁各向异 性，感生磁各向异性，交换磁各向异性。2，物理本质：磁化时，不同方向上产生退磁场的退磁因子不同。

磁性材料的重要技术磁参量：1，Ms饱和磁化强度2，Tc居里温度3，剩余磁感力强度4， 矫顽力5，磁能积6，隆起度

马蹄森定则：把固溶体电阻率看成由金属基本电阻率p(T)和残余电阻率p’组成。p（T）为 与温度有关的金属基本电阻率，即溶剂金属（纯金属）的电阻率；p’为决定于化学缺陷和物理缺陷，而与温度无关的残余电阻。

影响金属导电性的因素：1，电阻率与温度的关系（温度上升，电阻率上升）2，电阻率与受 力情况的关系（在弹性范围内单向拉伸或扭转应力能提高金属的电阻率，对大多数金属，在受压力情况下电阻率降低，高压往往也能导致物质的金属化，引起导电类型的变化，而且有助于从绝缘体到半导体，再到金属，再到超导体的转变）3，冷加工对电阻率的影响（一般单相固溶体经冷加工后，电阻会增加，而有序固溶体会增加更多）4，晶体缺陷对电阻率的影响（空位，位错，间隙原子及它们的组合等晶体缺陷使金属电阻率增加）5，热处理对金属电阻的影响（金属冷加工变形后，若再退火，则可使电阻降低，尤其当退火温度接近再结晶温度时，电阻可恢复到接近冷加工前的水平）6，几何尺寸效应对电阻的影响。

无序固溶体的电阻：当两组元形成无序固溶体时，与纯组元相比，合金的导电性降低，电阻 增大；即使是在低导电性的金属溶剂中加入如高导电性的金属溶质也是如此，但电阻随成分连续变化而无突变。

塞贝克效应：即第一热电效应，把两种不同的导体组成一个闭合回路时，若两个接点处的温 度不同则在回路中有电势及电流产生，这种现象称为塞贝克效应，所产生的电流称为热电流，上述回路称为热电偶或温差电池。实质在于两种不同金属1和2相互接触时，它们之间可产生一接触电势差，造成接触电势差的原因有：1，两金属的电子逸出功不同2，两金属具有不同的自由电子浓度。

帕尔贴效应：即第二热电效应，当有电流通过两个不同导体组成的回路时，除产生不可逆的 焦耳热外，还要在两接头处分别出现吸收或放出热量Q的现象。Q为帕尔贴热，此现象称

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为帕尔贴效应，为塞贝克效应的逆效应。如果电流的方向反过来则吸热的接头便放热，放热的接头便吸热，帕尔贴热与电路中的电流及通电时间成正比。

超导体的基本性能：1，完全导电性2，完全抗磁性

超导体临界参量：1，临界转变温度Tc,超导体温度低于临界转变温度时，便出现完全导电性 和迈斯纳效应等特征。超导材料的临界转变温度越高越好，越有利于应用。2，临界磁场Hc，如果磁场强度高于某一临界磁场强度，则超导体由超导态转变为正常态，磁力线可穿入超导体。3，临界电流密度Jc。如果输入电流所产生的磁场与外磁场之和超过临界磁场，则超导态被破坏。临界电流密度就是材料保持超导态状态的最大输入电流密度。

热容：在没有相变或化学反应的条件下，温度升高（或降低）1K所吸收（或放出）的热量。

色散：材料的折射率随入射光的频率的减小（或波长的增加）而减小的性质。

内耗：固体材料的内在能量损耗成为内耗。

热膨胀：物体的体积或长度随温度的变化而变化的现象

滞弹性：对金属与合金这样的实际弹性体，由于其内部存在着各种缺陷，即使在弹性变形范 围，其应变不仅与应力大小有关，还与加载过程的连续性，应变速度和时间有关，造成应力与应变的非线性关系的现象。

折射率：光从真空射入介质发生折射时，入射角i与折射角r的正弦之比n叫做介质的绝对 折射率，简称折射率。

弹性模量：在弹性变化范围内，应力与应变成正比关系，其比值成为弹性模量。表示材料在 正应力作用下抵抗正应变的能力。

热膨胀系数：温度升高1K时，物体长度（或体积）的相对变化率。

1 热膨胀的物理本质：（从两质点之间的相互作用力的关系的角度解释） 由于斥力随原子间距ρ的变化比吸引力大，所以合力曲线与斥力曲线形状相似。当吸力与斥 力相等时，合力为零。设ρ为点阵地平衡距离，当ρ>ρ时，引力大于斥力。两个原子相互 吸引，合力变化比较缓慢；当ρ<ρ时，引力小于斥力，两个原子相互排斥，合力变化比较

陡峭。使得振动平衡位置向右偏离，原子间距增大。

2热膨胀的物理本质（从两点之间的相互作用能的关系的角度解释） 两原子相互作用的势能呈一个不对称曲线变化，当原子振动通过平衡位置时只有动能，偏离 平衡位置时，势能增加而动能减小。当温度上升时，势能增高时，由于势能曲线的不对称性

必然导致振动中心右移，即原子间距增大。

3 什么是应力感生有序？并以α-Fe为例来说明。

由于应力引起的原子偏离无规则状态分布的现象称为应力感生有序。以α-Fe为例，说明体 心立方结构中间隙原子由于应力感生有序引起内耗：间隙原子C常位于晶胞的棱边上或面 心处，若沿Z方向加拉伸应力σ，则弹性应力将引起晶胞畸变。晶胞原子间距将沿Z方向 拉长，沿X、Y方向缩小。间隙原子的位置将会相应改变，使得原子的无序分布状态破坏，

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而变为沿受拉力方向分布，此现象称为应力感生有序。

4烧制陶瓷时，为什么γ（釉）稍小于γ（坯）？ 若釉的热膨胀系数大于坯料的热膨胀系数，则会产生龟裂现象；但相反坯料的热膨胀系数远

大于釉的热膨胀系数，又会产生开裂、脱落现象。

5简述晶态材料的热容实验规律，并画出随温度变化的曲线。 如图所示，所有元素在高于德拜温度后（曲线第Ⅲ阶段），其摩尔热容接近于一个常数： 25J/(mol·K)，低于此温度，Cv与温度的三次方成正比，热容随温度降低而急剧下降（曲线

第Ⅱ阶段），温度降至约10K以下时，Cv与温度T成正比地趋于零（曲线第Ⅰ阶段）。

6 晶界的特征以及由晶界引起的内耗。

晶界处的原子排列不规则，具有粘滞性，并且在切应力作用下，很容易流动、滑动而产生驰豫现象。当温度较低时，晶界粘滞性较大，即滑动阻力较大，而相对位移很小，所以能量耗损小；高温时晶界的粘滞性变小，相对位移虽增大，但滑移的切应力很小，所以能量耗损也小；只有在中间温度时，位移与滑移的切应力都比较大时，能量耗损达到最大，出现内耗峰。 7 杜隆-柏替定律：固体的热容是一个与温度无关的常数，其数值近似于25J/(mol·K)，这就是元素的热容经验定律。柯普定律：合金的热容是每个组成元素热容与其质量百分比的乘积之和。

8 根据曲线，说明当T>室温，λ的变化规律；以及非晶体和晶体同时存在时的λ。

1）λ晶体>λ非晶体；当温度较高时，λ晶体≈λ非晶体；对于晶体而言，λ有最佳值（峰值）。2）当晶体的含量大于非晶体的含量时，低温时，λ随Τ的增大而减小；高温时，近似为常数25J/(mol·K)；当非晶体含量大于晶体含量时，λ随Τ的增大而增大；当晶体含量和非晶体含量之比为一定比例时，λ为常数