南京大学：《电磁学》课程电子教案（教学课件）第七章 磁介质（负责人：刘俊明）

國 口我们将磁的一切归于电流：自由电流、分子电流、电子电流 ▣自然界中一切跟磁性有关的物质我们就置若罔闻？ 口更丰富的物理在于这些到目前为止置若罔闻的地方！ 口量子力学：自旋！ 口统计物理与相变：自旋模型！ 口铁磁学：量子力学+固体物理！ 口自旋电子学：自旋作为信息载体！ 口。0。。。0

 我们将磁的一切归于电流：自由电流、分子电流、电子电流  自然界中一切跟磁性有关的物质我们就置若罔闻？  更丰富的物理在于这些到目前为止置若罔闻的地方！  量子力学：自旋！  统计物理与相变：自旋模型！  铁磁学：量子力学+固体物理！  自旋电子学：自旋作为信息载体！ 

國 愿意的同学可以编程序来算一算！ ▣Ising model 2 kBTe/J= ≈2.269 ln(1+v2) H=- ∑SS-h∑S,S,=±l 2

 Ising model J S S h S , S 1 21 H i i i i, j     i  j         愿意的同学可以编程序来算一算！

國 Material magnetized to saturation by Magnetization alignment of domains. of material M When driving magnetic field drops to zero,the ferromagnetic materia retains a considerable degree of The material follows a non-linear magnetization.This is useful as a magnetization curve when magnetic memory device. magnetized from a zero field value. 第七章磁介质 Applied magnetic 母H field intensity The driving magnetic field must be reversed and increased to a large value to drive the magnetization to The hysteresis loop shows the "history zero again. dependent"nature of magnetization of a 图 ferromagnetic material.Once the material has been driven to saturation, the magnetizing field can then be Toward saturation in dropped to zero and the material will the opposite direction retain most of its magnetization (it remembers its history)

第七章 磁介质

國 Diamagnetism: property of all matter Uncompensated Electronic orbital and spin bands in angular metals momentum Pauli spin Band Band Permanent atomic paramagnetism antiferromagnetism ferromagnetism moments Independent Cooperating atomic atomic moments moments Ideal paramagnetism Ferromagnetism Antiferromagnetism Ferrimagnetism

圆电磁学07-01：磁介质实验现象 口回顾电介质物理： 极性分子 非极分子 无外场时： ● 有外场时： 取向极化 位移极化 1 电介质内部需要由两个物 理量E和P来描述

电磁学07-01: 磁介质实验现象  回顾电介质物理：

圆电磁学07-01：磁介质实验现象 口介质磁化： B。=4nl ⑧8&⑧8888⑧88⑧8⑧ 口主要实验问题： >磁场中的物质统称磁介质； >介质在磁场中的磁化行为 >磁介质中的磁场有何规律？ >磁场中的磁介质对磁场有何影响？

电磁学07-01: 磁介质实验现象  介质磁化： B0 0   nI  主要实验问题：  磁场中的物质统称磁介质；  介质在磁场中的磁化行为；  磁介质中的磁场有何规律？  磁场中的磁介质对磁场有何影响？

厦电磁学07-01：磁介质实验现象 口三种行为： oooooooooooooo 猛二氯气三 B ▣B>B,顺磁介质 I⑧双双⑧&⑧&xx父xx oooooooooooooO 银、一铜、氢 B 口B>B,铁磁介质 T ⑧&&x&&&又&双&&&

电磁学07-01: 磁介质实验现象  三种行为：  B>B0，顺磁介质  B>B0，铁磁介质

圆电磁学07-01：磁介质实验现象 口抗磁性： ▣顺磁性： 口铁磁性： 这样的划分是很有问 题的，很不全面！ 反铁磁、亚铁磁

电磁学07-01: 磁介质实验现象  抗磁性：  顺磁性：  铁磁性： 这样的划分是很有问 题的，很不全面！ 反铁磁、亚铁磁

圜电磁学07-01：磁介质实验现象 ●●●Q●。●。●●。●●●】 银、铜、氢B 1双g双双龙双夜 ▣基于电流或运动电荷产生磁场的理论，磁介质在磁场中被激励 起某种隐藏的电流或者运动电荷效应，从而产生附加磁场B: In paramagnetics,B=B,+B'>B,→B'了7B, In diamagnetics,,B-B。+B'>Bo=negligible Bo 口现代磁学有严谨的量子理论，例如海森堡、Ising、Onsager、 Weiss等做出重大贡献； 口本章只在经典电磁学范围内讨论磁介质问题

电磁学07-01: 磁介质实验现象  基于电流或运动电荷产生磁场的理论，磁介质在磁场中被激励 起某种隐藏的电流或者运动电荷效应，从而产生附加磁场 B： 00 0 00 0 00 0 In paramagnetics, ' ' In diamagne negligib tics, ' ' In ferromagnetics, ' le BB B B B B BB B B B B B BB B B                      现代磁学有严谨的量子理论，例如海森堡、Ising、Onsager、 Weiss等做出重大贡献；  本章只在经典电磁学范围内讨论磁介质问题

电磁学07-02：电子磁矩 口电子围绕原子核外轨道运动， 具有轨道磁矩与自旋磁矩； 轨道磁矩4： Coulomb force as driving force for the oribital motion: 1 e2 4πeor1 4π8mr 2πr 16π3eomr e e →I= e 4πr√πeomr e e2 ∴4=IS= (πr2)= 4πrNπeomM πeom

电磁学07-02: 电子磁矩  电子围绕原子核外轨道运动， 具有轨道磁矩与自旋磁矩；  轨道磁矩 l： 22 2 2 0 0 3 3 2 0 2 0 2 2 2 0 0 Coulomb force as driving force for the oribital motion: 1 4 4 2 16 4 ( ) 4 4 l e mv e v r r mr r ee mr T I ve T r mr e er r r mr m IS                        