《磁性物理学》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称 Physics of Magnetism 课程代码 PHYS2037 课程性质专业选修课程 授课对象 物理学 学分2学分 学时 36学时 主讲教师 许晨 修订日期 2021年9月 指定教材严密，彭晓领，《磁学基础与磁性材料》，浙江大学出版社，2006年。 二、课程目标 (一)总体目标： 通时本课程的学习堂握磁性的基本物理性质以及磁性材料和技术磁化的发据和应用。神 学生具备理论分析和处理一些磁性基本问题的能力。在教学中通过对磁学研究中的经典模型 进行深入剖析 对物理前沿问题、新技术应用的介绍和讨论 ,强化学生对磁性物理学中的 本概念和基本原理的理解，使学生体会物理学思维方式和科学分析方法，更好地理解科学本 质，形成运用辩证唯物主义世界观和科学的时空观研究问题，分析问题和解决问题能力。 (二)课程目标： 课程目标1：通过课程教学，让学生掌握磁性物理学中的基本规律，了解当前磁性物理 发展中的前期问题，激发学生探索磁学问的兴趣，鼓励学生利用课堂所学的和课后补充的知 识去解决当前的磁学问题。了解磁学与其他学科之间的交叉发展过程，培养学生勇于探索科 学问题的精神，形成辩证唯物主义世界观和科学的时空观。 课程目标2：使学生掌握磁性起源和自发磁化、磁畴和技术磁化等的物理概念和物理图 象B 学剂 磁学知识分析问题 理论和实 复 利用简化清晰的物理模型分析能力，提高学生的抽象思维能力，培养学生分析和解决实际问 题的能力，为学习后续知识和前沿领域问题打下扎实的基础。 课程目标3：让学生通过系统的学习，掌握利用简明模型分析复杂磁学间趣的方法，掌 握运用统计物理方法分析宏观磁学性质的方法。提升学生的数学分析能力和从现象到本质的 分析能力，培养学生利用课堂所学知识来分析和理解课程中介绍的前沿磁学问题的方法。鼓 励学生将课堂知识和课后自学相结合来探索一些磁学中的新问题
1 《磁性物理学》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称 Physics of Magnetism 课程代码 PHYS2037 课程性质 专业选修课程 授课对象 物理学 学 分 2 学分 学 时 36 学时 主讲教师 许晨 修订日期 2021 年 9 月 指定教材 严密，彭晓领，《磁学基础与磁性材料》，浙江大学出版社，2006 年. 二、课程目标 （一）总体目标： 通过本课程的学习掌握磁性的基本物理性质以及磁性材料和技术磁化的发展和应用。使 学生具备理论分析和处理一些磁性基本问题的能力。在教学中通过对磁学研究中的经典模型 进行深入剖析，对物理前沿问题、新技术应用的介绍和讨论，强化学生对磁性物理学中的基 本概念和基本原理的理解，使学生体会物理学思维方式和科学分析方法，更好地理解科学本 质，形成运用辩证唯物主义世界观和科学的时空观研究问题，分析问题和解决问题能力。 （二）课程目标： 课程目标 1：通过课程教学，让学生掌握磁性物理学中的基本规律，了解当前磁性物理 发展中的前期问题，激发学生探索磁学问的兴趣，鼓励学生利用课堂所学的和课后补充的知 识去解决当前的磁学问题。了解磁学与其他学科之间的交叉发展过程，培养学生勇于探索科 学问题的精神，形成辩证唯物主义世界观和科学的时空观。 课程目标 2：使学生掌握磁性起源和自发磁化、磁畴和技术磁化等的物理概念和物理图 象及严格的数学推导，培养学生运用掌握磁学知识分析问题的理论和实验能力，对复杂问题 利用简化清晰的物理模型分析能力，提高学生的抽象思维能力，培养学生分析和解决实际问 题的能力，为学习后续知识和前沿领域问题打下扎实的基础。 课程目标 3：让学生通过系统的学习，掌握利用简明模型分析复杂磁学问题的方法，掌 握运用统计物理方法分析宏观磁学性质的方法。提升学生的数学分析能力和从现象到本质的 分析能力，培养学生利用课堂所学知识来分析和理解课程中介绍的前沿磁学问题的方法。鼓 励学生将课堂知识和课后自学相结合来探索一些磁学中的新问题
(三)课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系 表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 课程目标 对应课程内容 对应毕业要求（及对应关系说明） 第一章绪论及磁学基础知识 毕业要求3,7,8：了解磁性物理的发展史，介 绍当今磁学研究热点问题。掌握物质磁性的基 第二章磁性起源 本原理，理论和实验研究方法。通过对当今 第三章物质的磁性 性材料的开发和应用介绍，引导学生对磁性物 课程目标1 第六章技术磁化 理的兴趣，学会课后自主查阅资料了解本领域 的前沿问题。 第七章动态磁化过程 第八章超精细颗粒和薄膜及 应用 第二章磁性起源 毕业要求2,8：掌握运用高等数学推导物理问 顾的能力，堂据对复杂物理问颗讲行物理律横 第三章物质的磁性 方法。能够对具体物理图像进行数学分析和么 第四章磁各向异性与磁致仲 式推导。培养学生 立思 的能力，利用 课程目标2 缩 握的物理知识对实际磁学中的现象和应用原 第五章磁畴结构 理进行分析和理解。 第六章技术磁化 第七章动态磁化过程 第二章磁性起源 毕业要求2,3,7：通过结合固体物理，统计力 学和量子力学知识使学生掌握讨论磁性物理 第三章物质的磁性 中理论和实验问题的方法，适当介绍一些与本 课程目标3 第五章磁畴结构 课程相关的前沿问题，使学生了解磁学前沿 第七章动态磁化过程 开阔学生的视野，鼓励学生课后通过查阅资料 达到进一步了解前沿课题的目的。 第八章超精细颗粒和薄膜及 应用 三、教学内容 第一章电磁现象的普遍规律 1.教学目标
2 （三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系 表 1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 三、教学内容 第一章 电磁现象的普遍规律 1.教学目标 课程目标 对应课程内容 对应毕业要求（及对应关系说明） 课程目标 1 第一章 绪论及磁学基础知识 第二章 磁性起源 第三章 物质的磁性 第六章 技术磁化 第七章 动态磁化过程 第八章 超精细颗粒和薄膜及 应用 毕业要求 3,7,8：了解磁性物理的发展史，介 绍当今磁学研究热点问题。掌握物质磁性的基 本原理，理论和实验研究方法。通过对当今磁 性材料的开发和应用介绍，引导学生对磁性物 理的兴趣，学会课后自主查阅资料了解本领域 的前沿问题。 课程目标 2 第二章 磁性起源 第三章 物质的磁性 第四章 磁各向异性与磁致伸 缩 第五章 磁畴结构 第六章 技术磁化 第七章 动态磁化过程 毕业要求 2，8：掌握运用高等数学推导物理问 题的能力，掌握对复杂物理问题进行物理建模 方法。能够对具体物理图像进行数学分析和公 式推导。培养学生独立思考的能力，利用已掌 握的物理知识对实际磁学中的现象和应用原 理进行分析和理解。 课程目标 3 第二章 磁性起源 第三章 物质的磁性 第五章 磁畴结构 第七章 动态磁化过程 第八章 超精细颗粒和薄膜及 应用 毕业要求 2，3,7：通过结合固体物理，统计力 学和量子力学知识使学生掌握讨论磁性物理 中理论和实验问题的方法，适当介绍一些与本 课程相关的前沿问题，使学生了解磁学前沿， 开阔学生的视野，鼓励学生课后通过查阅资料 达到进一步了解前沿课题的目的
掌握磁性物理的研究内容和研究方法，了解磁性物理学发展历史，物理学家 的的生平及科学贡献，培养学生的科学精神，建立科学的方法论。掌握磁场强度，磁感 应强度，磁化强度，退磁场，毕奥萨伐尔定律，法拉第定律，楞次定律及材料分类方法 2.教学重难点 磁场强度、磁感应强度、磁化强度三者的关系。利用毕奥萨伐尔定律计算电流产生的磁 场。退磁因子的计算 3.教学内容 第一节破性物理的简史 一、磁性物理学发展历史回顾 使学生了解磁性物理的发展简史 二、磁性物理的研究内容和研究方法 让学生明白要学什么和如何去学习磁性物理学的方法。使学生深入理解磁学物理 量的物理概念及其相互关系。介绍参考书。 第二节磁场 一、磁场强度 学生掌握磁场强度的定义，毕奥萨伐尔定律，安培定律以及不同形式的磁力线 分布 二、磁感应强度 要求学生掌握法拉第定律，楞次定律 三、国际单位制与高斯单位制 要求学生掌握磁学物理量国际单位制表示方法并了解高斯单位制与国际单位制 的联系与区别，目前仍然有学者使用高斯单位制发表论文。 四、产生磁场的方法 介绍日常产生磁场的两种方法，包括电流产生法和永磁铁产生法。重点讲解装置 原理和产生超强磁场的方法。 第三节磁矩与磁化强度 一、磁矩 掌握磁矩在通电圆环和条形磁体中的表述方式。讲解磁矩产生磁场的空间分布， 包括圆形电流环，方形电流环以及磁偶极子产生磁场的情况。 二、磁化强度 磁化强度矢量定义，重点讲解磁感应强度、磁场强度及磁化强度之间的数学关系 等式。 三、磁性材料的分类
3 掌握磁性物理的研究内容和研究方法，了解磁性物理学发展历史，物理学家 的的生平及科学贡献，培养学生的科学精神，建立科学的方法论。掌握磁场强度，磁感 应强度，磁化强度，退磁场，毕奥萨伐尔定律，法拉第定律，楞次定律及材料分类方法。 2.教学重难点 磁场强度、磁感应强度、磁化强度三者的关系。利用毕奥萨伐尔定律计算电流产生的磁 场。退磁因子的计算。 3.教学内容 第一节 磁性物理的简史 一、磁性物理学发展历史回顾 使学生了解磁性物理的发展简史 二、磁性物理的研究内容和研究方法 让学生明白要学什么和如何去学习磁性物理学的方法。使学生深入理解磁学物理 量的物理概念及其相互关系。介绍参考书。 第二节 磁场 一、磁场强度 使学生掌握磁场强度的定义，毕奥萨伐尔定律，安培定律以及不同形式的磁力线 分布 二、磁感应强度 要求学生掌握法拉第定律，楞次定律 三、国际单位制与高斯单位制 要求学生掌握磁学物理量国际单位制表示方法并了解高斯单位制与国际单位制 的联系与区别，目前仍然有学者使用高斯单位制发表论文。 四、产生磁场的方法 介绍日常产生磁场的两种方法，包括电流产生法和永磁铁产生法。重点讲解装置 原理和产生超强磁场的方法。 第三节 磁矩与磁化强度 一、磁矩 掌握磁矩在通电圆环和条形磁体中的表述方式。讲解磁矩产生磁场的空间分布， 包括圆形电流环，方形电流环以及磁偶极子产生磁场的情况。 二、磁化强度 磁化强度矢量定义，重点讲解磁感应强度、磁场强度及磁化强度之间的数学关系 等式。 三、磁性材料的分类
物质根据磁性极化率参数，重点介绍五种分类（抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁 磁性和亚铁磁性)及其特征。 四、磁性材料的退磁因子 磁体中的静磁能量及退磁场概念和退磁因子计算。重点推导均匀磁化的球形颗粒 退磁因子表达式。 五、磁屏蔽 重点讲解磁屏蔽的原理，并介绍一些磁屏蔽装置 4.教学方法 教师讲授，师生讨论等。 5.教学评价 课后相应习题，思考题，补充习题 第二章磁性起源 1.教学目标 掌握轨道运动和自旋的磁矩计算公式，原子磁矩的计算，洪德规则，晶体场 熟悉原子磁矩的矢量模型，过渡族金属离子磁矩的实验与理论对比结果。 2.教学重难点 推导轨道和自旋磁矩的表达式，理解洪德规则，推导兰德因子。轨道角动量淬灭现象。 3.教学内容 第一节轨道运动和自旋 一、轨道磁矩 演示推导电子轨道角动量与轨道磁矩公式。 二、自旋磁矩 讲解自旋磁矩的理解难点及计算公式。 第二节原子磁矩 一、原子磁矩的矢量模型 讲解原子磁矩的矢量模型，推导兰德g因子表达式。 二、洪德规则 重点介绍洪德规则测及该规则的物理图像，给出原子磁矩的计算公式，举例计算原 子破矩 第三节过渡族金属离子磁矩 一、过渡族金属离子磁矩的实验与理论对比
4 物质根据磁性极化率参数，重点介绍五种分类（抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁 磁性和亚铁磁性）及其特征。 四、磁性材料的退磁因子 磁体中的静磁能量及退磁场概念和退磁因子计算。重点推导均匀磁化的球形颗粒 退磁因子表达式。 五、磁屏蔽 重点讲解磁屏蔽的原理，并介绍一些磁屏蔽装置。 4.教学方法 教师讲授，师生讨论等。 5.教学评价 课后相应习题，思考题，补充习题。 第二章 磁性起源 1.教学目标 掌握轨道运动和自旋的磁矩计算公式，原子磁矩的计算，洪德规则，晶体场。 熟悉原子磁矩的矢量模型，过渡族金属离子磁矩的实验与理论对比结果。 2.教学重难点 推导轨道和自旋磁矩的表达式，理解洪德规则，推导兰德因子。轨道角动量淬灭现象。 3.教学内容 第一节 轨道运动和自旋 一、轨道磁矩 演示推导电子轨道角动量与轨道磁矩公式。 二、自旋磁矩 讲解自旋磁矩的理解难点及计算公式。 第二节 原子磁矩 一、原子磁矩的矢量模型 讲解原子磁矩的矢量模型，推导兰德 g 因子表达式。 二、洪德规则 重点介绍洪德规则及该规则的物理图像，给出原子磁矩的计算公式，举例计算原 子磁矩。 第三节 过渡族金属离子磁矩 一、过渡族金属离子磁矩的实验与理论对比
列举过渡族金属离子的磁矩，对比理论计算与实验测量的差别。 二、晶体场 引入晶体场来解释实验现象。具体以氧八面体结构来分析。难点是讲解轨道角动 量淬灭现象。仔细介绍轨道角动量冻结的概念及图象，阐述其与自由原子磁矩的 区别。 4.教学方法 教师讲授，师生讨论等。 5.教学评价 课后相应习题，补充习题，思考愿。 第三章物质的磁性 1.教学目标 掌握郎之万顺磁性理论，外斯铁磁性理论的分子场假设和磁畴假设。铁磁性理论推导 过程，并得出居里-外斯定律。交换相互作用的来源，铁磁性海森堡模型。超交换模型，反 铁磁性理论。 熟悉布里渊函数，铁磁性来源的一些模型，贝蒂一斯莱特曲线，磁极化率与温度的关 系曲线，尖品石结构，包括四面体和八面体结构。 2.教学重难点 磁矩和磁化强度，磁性材料的分类，外斯铁磁性理论的模型：铁磁性理论推导，交换 积分的来源：海森堡理论推导。超交换原理：反铁磁性理论推导。四面体和八面体结构。 3.教学内容 第一节顺磁性 一、郎之万顺磁性 郎之万顺磁性物理图像及模型，重点分析如果利用热力学统计物理的知识推导出 顺磁性系统的磁化强度与外加磁场强度直接的函数关系。讨论郎之万函数的性质。 二、布里渊函数 对比郎之万经典系统所得结果与实验的差别，引入布里渊函数。考虑破矩空间取 向量子化效应是推导布里渊函数的关健。注意分析推导过程中使用的数学技巧。 第二节外斯铁磁性理论 一、外斯铁磁性理论假设 介绍外斯铁磁性理论的分子场假设和磁畴假设，给出这两种假设的物理图像。 二、铁磁性理论推导 5
5 列举过渡族金属离子的磁矩，对比理论计算与实验测量的差别。 二、晶体场 引入晶体场来解释实验现象。具体以氧八面体结构来分析。难点是讲解轨道角动 量淬灭现象。仔细介绍轨道角动量冻结的概念及图象，阐述其与自由原子磁矩的 区别。 4.教学方法 教师讲授，师生讨论等。 5.教学评价 课后相应习题，补充习题，思考题。 第三章物质的磁性 1.教学目标 掌握郎之万顺磁性理论，外斯铁磁性理论的分子场假设和磁畴假设。铁磁性理论推导 过程，并得出居里-外斯定律。交换相互作用的来源，铁磁性海森堡模型。超交换模型，反 铁磁性理论。 熟悉布里渊函数，铁磁性来源的一些模型，贝蒂-斯莱特曲线，磁极化率与温度的关 系曲线，尖晶石结构，包括四面体和八面体结构。 2.教学重难点 磁矩和磁化强度，磁性材料的分类，外斯铁磁性理论的模型；铁磁性理论推导，交换 积分的来源；海森堡理论推导。超交换原理；反铁磁性理论推导。四面体和八面体结构。 3.教学内容 第一节 顺磁性 一、郎之万顺磁性 郎之万顺磁性物理图像及模型，重点分析如果利用热力学统计物理的知识推导出 顺磁性系统的磁化强度与外加磁场强度直接的函数关系。讨论郎之万函数的性质。 二、布里渊函数 对比郎之万经典系统所得结果与实验的差别，引入布里渊函数。考虑磁矩空间取 向量子化效应是推导布里渊函数的关键。注意分析推导过程中使用的数学技巧。 第二节 外斯铁磁性理论 一、外斯铁磁性理论假设 介绍外斯铁磁性理论的分子场假设和磁畴假设，给出这两种假设的物理图像。 二、铁磁性理论推导
在郎之万顺磁性理论的基础上，引入分子场，得出关于磁化强度与外加场和分子 场的自治方程。重点分析如何用图解法解自洽方程并得出系统有自发磁化的条件 (居里温度)。 三、居里-外斯定律 几在外加小磁场强度的条件下，理论分析系统的磁极化率，得出居里-外斯定律。 四、关于铁磁性来源的一些模型 介绍铁磁性来源的一些模型，包括海森堡交换模型，局域模型，巡游模型，能带 模型等 第三节交换相互作用 一、交换的起源 从双电子模型出发， 考虑空间波函数和自旋波函数的对称性构造整体波函数，得 出系统的本征能量，由能量差引入交换积分项，并给出含交换积分的哈密顿量形 式（海森堡模型）。以氢原子为例，分析得出含交换积分的哈密顿量。强调交 换积分是量子效应结果。 二、铁磁性海森堡模型 般性地考虑含多个电子系统。详细推导系统交换能的表达式并与外斯铁磁性理 论结果比较讨论。 三、贝蒂-斯菜特曲线 介绍根据交换积分的值来区分材料的铁磁性质 第四节反铁磁性 一、超交换模型 剖析超交换相互作用的物理图像，让学生理解超交换模型这一难点问题。以3 轨道的分析为主，解释M0-M结构的超交换原理，并得出一般性结论。 二、反铁磁性理论 介绍反铁磁性材料的磁极化率与温度的关系曲线，在外斯铁磁性理论的框架下引 入反铁磁次晶格模型，理论推导出奈尔温度表达式及渐进居里温度。 三、分析磁极化率与温度的关系曲线 从反铁磁性的微观磁矩取向出发，结合温度与外加磁场的变化关系以及多晶材料 的平均效应，解释磁极化率与温度的关系曲线。 第五节亚铁磁性 、尖晶石结构 介绍尖晶石结构，包括四面体和八面体结构。尖晶石分为正尖晶石和反尖晶石两 类
6 在郎之万顺磁性理论的基础上，引入分子场，得出关于磁化强度与外加场和分子 场的自洽方程。重点分析如何用图解法解自洽方程并得出系统有自发磁化的条件 （居里温度） 。 三、居里-外斯定律 几在外加小磁场强度的条件下，理论分析系统的磁极化率，得出居里-外斯定律。 四、关于铁磁性来源的一些模型 介绍铁磁性来源的一些模型，包括海森堡交换模型，局域模型，巡游模型，能带 模型等。 第三节 交换相互作用 一、交换的起源 从双电子模型出发，考虑空间波函数和自旋波函数的对称性构造整体波函数，得 出系统的本征能量，由能量差引入交换积分项，并给出含交换积分的哈密顿量形 式（海森堡模型）。 以氦原子为例，分析得出含交换积分的哈密顿量。强调交 换积分是量子效应结果。 二、铁磁性海森堡模型 一般性地考虑含多个电子系统。详细推导系统交换能的表达式并与外斯铁磁性理 论结果比较讨论。 三、贝蒂-斯莱特曲线 介绍根据交换积分的值来区分材料的铁磁性质 第四节 反铁磁性 一、超交换模型 剖析超交换相互作用的物理图像，让学生理解超交换模型这一难点问题。以 3d 轨道的分析为主，解释 M-O-M 结构的超交换原理，并得出一般性结论。 二、反铁磁性理论 介绍反铁磁性材料的磁极化率与温度的关系曲线，在外斯铁磁性理论的框架下引 入反铁磁次晶格模型，理论推导出奈尔温度表达式及渐进居里温度。 三、分析磁极化率与温度的关系曲线 从反铁磁性的微观磁矩取向出发，结合温度与外加磁场的变化关系以及多晶材料 的平均效应，解释磁极化率与温度的关系曲线。 第五节 亚铁磁性 一、尖晶石结构 介绍尖晶石结构，包括四面体和八面体结构。尖晶石分为正尖晶石和反尖晶石两 类
二、亚铁磁体的磁矩计算 根据亚铁磁体的化学成分（分子式），计算掺杂亚铁磁体的磁矩，实现可调磁知 的材料，并与实验结果对照比较。 4.教学方法 教师讲授：课堂提问讨论。 5.教学评价 课后习题，补充作业，思考题。 第四章磁各向异性与磁致伸缩 1.教学目标 掌握立方结构的品面、晶轴表示法，阿库洛夫公式，磁品各向异性等效场，铁磁颗粒 的磁致伸缩。 熟悉磁各项异性分类，实验测量磁晶各项异性常数的方法，磁致伸缩现象。 2.教学重难点 阿库洛夫公式：破品各向异性等效场的计算，磁致伸缩形变计算：多品材料的磁致伸 缩计算。 3.教学内容 第一节磁各向异性的种类 一、磁各项异性分类 使学生了解磁各项异性的种类 第二节立方晶体的磁各项异性 一、品体结构分析 使学生掌握立方晶体结构及晶面、品轴表示方法。介绍易磁化轴与难磁化轴概念 理解沿某个品面切割样品的结果。 二、磁晶各向异性能 要求学生能够利用阿库洛夫公式分析磁晶各项异性能，根据磁品各项异性常数的 正负号判断易磁化方向。掌摆由实验测得的磁化功计算磁品各项异性常数。了解 根据扭矩曲线测量磁品各项异性常数的方法。 三、磁品各向异性等效场 理解磁品各向异性等效场的概念，重点分析如问计算立方各向异性等效场，包括 易磁化轴沿[10]方向和沿[111]方向，以及单轴各向异性等效场。掌握利用能量 等效的方法使问题简化处理的一种应用手段。 第三节磁致伸缩
7 二、亚铁磁体的磁矩计算 根据亚铁磁体的化学成分（分子式），计算掺杂亚铁磁体的磁矩，实现可调磁矩 的材料，并与实验结果对照比较。 4.教学方法 教师讲授；课堂提问讨论。 5.教学评价 课后习题，补充作业，思考题。 第四章 磁各向异性与磁致伸缩 1.教学目标 掌握立方结构的晶面、晶轴表示法，阿库洛夫公式，磁晶各向异性等效场，铁磁颗粒 的磁致伸缩。 熟悉磁各项异性分类，实验测量磁晶各项异性常数的方法，磁致伸缩现象。 2.教学重难点 阿库洛夫公式；磁晶各向异性等效场的计算，磁致伸缩形变计算；多晶材料的磁致伸 缩计算。 3.教学内容 第一节 磁各向异性的种类 一、磁各项异性分类 使学生了解磁各项异性的种类 第二节 立方晶体的磁各项异性 一、晶体结构分析 使学生掌握立方晶体结构及晶面、晶轴表示方法。介绍易磁化轴与难磁化轴概念。 理解沿某个晶面切割样品的结果。 二、磁晶各向异性能 要求学生能够利用阿库洛夫公式分析磁晶各项异性能，根据磁晶各项异性常数的 正负号判断易磁化方向。掌握由实验测得的磁化功计算磁晶各项异性常数。了解 根据扭矩曲线测量磁晶各项异性常数的方法。 三、磁晶各向异性等效场 理解磁晶各向异性等效场的概念，重点分析如何计算立方各向异性等效场，包括 易磁化轴沿[100]方向和沿[111]方向，以及单轴各向异性等效场。掌握利用能量 等效的方法使问题简化处理的一种应用手段。 第三节 磁致伸缩
一、磁致伸缩现象 介绍磁致伸缩现象，了解其来源。 二、铁磁颗粒的破致伸缩 分析计算球形铁磁颗粒的磁致伸缩，引入立方晶系单晶公式并计算多晶材料的磁 致伸缩。要求掌握处理多品情况的平均方法。 4.教学方法 教师讲授，课堂提问等。 5教学评价 课后作业，补充习题，思考题。 第五章磁畴结构 L.教学目标 掌握均匀分布的磁畴计算，布洛赫壁的计算，单畴颗粒尺寸的计算。 熟悉磁畴的结构特征，畴壁的分类 了解畴壁的观察方法 2,教学重难点 磁畴结构：退磁场能计算，磁壁计算：单畴颗粒临界尺寸估算。 3.教学内容 第一节磁畴的一般特征 一、磁畴的结构特征 介绍不同尺度下磁化物体的磁矩分布情况，单畴，反平行取向破睛结构，涡旋磁 畴结构等。 二、计算均匀分布的磁睛 重点讲解均匀磁畴分布下的静磁能（退磁场能）与畴壁能竞争的结果。估算铁材 料的磁畴大小。掌握形成磁畴的根本原因是退磁场能极小的要求。 第二节畴壁的结构 一、布洛赫壁 根据畴壁中的交换能、磁品各向异性能、磁弹性能等的能量表达式，以能量最低 条件求出畴壁的厚度与交换积分常数、磁晶各项异性常数、磁致伸缩系数间的函 数关系。估算铁材料的畴壁厚度。 二、畴壁的分类 介绍畴壁的分类，如90度畴壁和180度畴壁，布洛赫壁和奈尔壁等
8 一、磁致伸缩现象 介绍磁致伸缩现象，了解其来源。 二、铁磁颗粒的磁致伸缩 分析计算球形铁磁颗粒的磁致伸缩，引入立方晶系单晶公式并计算多晶材料的磁 致伸缩。要求掌握处理多晶情况的平均方法。 4.教学方法 教师讲授，课堂提问等。 5.教学评价 课后作业，补充习题，思考题。 第五章磁畴结构 1.教学目标 掌握均匀分布的磁畴计算，布洛赫壁的计算，单畴颗粒尺寸的计算。 熟悉磁畴的结构特征，畴壁的分类。 了解畴壁的观察方法。 2.教学重难点 磁畴结构；退磁场能计算，磁畴壁计算；单畴颗粒临界尺寸估算。 3.教学内容 第一节 磁畴的一般特征 一、磁畴的结构特征 介绍不同尺度下磁化物体的磁矩分布情况，单畴，反平行取向磁畴结构，涡旋磁 畴结构等。 二、计算均匀分布的磁畴 重点讲解均匀磁畴分布下的静磁能（退磁场能）与畴壁能竞争的结果。估算铁材 料的磁畴大小。掌握形成磁畴的根本原因是退磁场能极小的要求。 第二节 畴壁的结构 一、布洛赫壁 根据畴壁中的交换能、磁晶各向异性能、磁弹性能等的能量表达式，以能量最低 条件求出畴壁的厚度与交换积分常数、磁晶各项异性常数、磁致伸缩系数间的函 数关系。估算铁材料的畴壁厚度。 二、畴壁的分类 介绍畴壁的分类，如 90 度畴壁和 180 度畴壁，布洛赫壁和奈尔壁等
三、畴壁的观察 讲解实验观察畴壁的原理和方法，包括比特方法、电子透镜观测方法、光学效应 观测方法、原子力显微术等 四、单畴颗粒 分析材料从多畴结构变成单畴结构的原因，并由此计算具有立方晶体结构的材料 和单轴各项异性材料的临界单畴尺寸。。 4.教学方法 教师讲授、课堂提问等 5.教学评价 课后相应习题，补充作业，思考题。 第六章技术磁化 1.教学目标 掌握技术磁化曲线的特征，磁畴壁位移和磁畴转动的理论计算，巴克豪斯跳跃现象和单 畴颗粒中的不可逆畴转过程。 了解硬磁材料和软磁材料的分类，磁化过程中受到的各自阻力作用，如何利用不可逆 畴壁位移过程解释磁滞回线现象。 2.教学重难点 技术磁化曲线的5部分特征，各类能量平衡方程，分析临界条件的数学方法 3.教学内容 第一节技术磁化曲线 一、技术磁化曲线特征 耕解技术磁化曲线的5部分特征，包括起始磁化区域，瑞利区域，陡峻区域，趋 进饱和磁化区域，顺磁磁化区域。 二、硬磁材料和软磁材料 由磁滞回线介绍磁性材料的软硬分类。 第二节可逆的畴壁位移和畴转过程 一、磁畴壁位移 理解磁畴壁位移与移动过程中受到的阻力之间的平衡关系，数学推导这种可逆的 平衡关系。 二、畴转动过程 分析磁品各向异性能与外加磁场作用下的能量平衡。 第三节不可逆畴壁位移和畴转过程
9 三、畴壁的观察 讲解实验观察畴壁的原理和方法，包括比特方法、电子透镜观测方法、光学效应 观测方法、原子力显微术等。 四、单畴颗粒 分析材料从多畴结构变成单畴结构的原因，并由此计算具有立方晶体结构的材料 和单轴各项异性材料的临界单畴尺寸。。 4.教学方法 教师讲授、课堂提问等 5.教学评价 课后相应习题，补充作业，思考题。 第六章 技术磁化 1.教学目标 掌握技术磁化曲线的特征，磁畴壁位移和磁畴转动的理论计算，巴克豪斯跳跃现象和单 畴颗粒中的不可逆畴转过程。 了解硬磁材料和软磁材料的分类，磁化过程中受到的各自阻力作用，如何利用不可逆 畴壁位移过程解释磁滞回线现象。 2.教学重难点 技术磁化曲线的 5 部分特征，各类能量平衡方程，分析临界条件的数学方法。 3.教学内容 第一节 技术磁化曲线 一、技术磁化曲线特征 讲解技术磁化曲线的 5 部分特征，包括起始磁化区域，瑞利区域，陡峻区域，趋 进饱和磁化区域，顺磁磁化区域。 二、硬磁材料和软磁材料 由磁滞回线介绍磁性材料的软硬分类。 第二节 可逆的畴壁位移和畴转过程 一、磁畴壁位移 理解磁畴壁位移与移动过程中受到的阻力之间的平衡关系，数学推导这种可逆的 平衡关系。 二、畴转动过程 分析磁晶各向异性能与外加磁场作用下的能量平衡。 第三节 不可逆畴壁位移和畴转过程
一、不可逆畴壁位移过程 难点是如何理解巴克豪斯跳跃现象。由畴壁能在材料中的分布曲线，得出畴壁在 空间位置上的受力情况，由平衡条件得出发生不可逆畴壁移动的物理机制。解释 磁滞回线现象。 二、不可逆的畴转动过程 以单陆题粒为主，解释发生不可逆威转的条件。从数学上对能量的一阶导和二阶 导得出临界不可逆畴转条件】 掌握相对论时空结构、因果律、同时的相对性 运动时钟变慢、运动尺度缩短和速度变换等相对论中的基本效应：解决相对论运 动中问题。 4.教学方法 教师讲授，课堂提问 5.教学评价 课后相应习题，补充作业，思考题。 第七章动态磁化过程 1.教学目标 掌提磁性存储单元的读取原理以及如何记录一个二进制数据，朗道-栗弗席兹-吉尔伯特 方程。 了解磁带记录的过程原理，研究动态磁化应用的研究方法。包括实验手段，理论分析方 法和微磁学数值模拟方法等。 2.教学重难点 数字式记录的原理，存储单元的读取原理，朗道-栗弗席兹-吉尔伯特方程求解，核磁 共振原理。 3.教学内容 第一节动态磁化的应用 一、磁带记录 介绍磁带记录的过程原理 二、数字式记录 分析利用磁性材料做成数字式记录的原理，重点理解对存储单元的读取原理以及 如何记录一个二进制数据。介绍利用巨磁电阻效应制作的存储单元原理。 第二节动态磁化过程分析 一、朗道-栗弗席兹-吉尔伯特方程 引入朗道-栗弗席兹-吉尔伯特方程，讲解方程中各个分量的物理含义，演示利用 朗道-栗弗席兹-吉尔伯特方程动态观察磁化强度的反转过程。 10
10 一、不可逆畴壁位移过程 难点是如何理解巴克豪斯跳跃现象。由畴壁能在材料中的分布曲线，得出畴壁在 空间位置上的受力情况，由平衡条件得出发生不可逆畴壁移动的物理机制。解释 磁滞回线现象。 二、不可逆的畴转动过程 以单畴颗粒为主，解释发生不可逆畴转的条件。从数学上对能量的一阶导和二阶 导得出临界不可逆畴转条件。 掌握相对论时空结构、因果律、同时的相对性、 运动时钟变慢、运动尺度缩短和速度变换等相对论中的基本效应；解决相对论运 动中问题。 4.教学方法 教师讲授，课堂提问。 5.教学评价 课后相应习题，补充作业，思考题。 第七章 动态磁化过程 1.教学目标 掌握磁性存储单元的读取原理以及如何记录一个二进制数据，朗道-栗弗席兹-吉尔伯特 方程。 了解磁带记录的过程原理，研究动态磁化应用的研究方法。包括实验手段，理论分析方 法和微磁学数值模拟方法等。 2.教学重难点 数字式记录的原理，存储单元的读取原理，朗道-栗弗席兹-吉尔伯特方程求解，核磁 共振原理。 3.教学内容 第一节 动态磁化的应用 一、磁带记录 介绍磁带记录的过程原理 二、数字式记录 分析利用磁性材料做成数字式记录的原理，重点理解对存储单元的读取原理以及 如何记录一个二进制数据。介绍利用巨磁电阻效应制作的存储单元原理。 第二节 动态磁化过程分析 一、朗道-栗弗席兹-吉尔伯特方程 引入朗道-栗弗席兹-吉尔伯特方程，讲解方程中各个分量的物理含义，演示利用 朗道-栗弗席兹-吉尔伯特方程动态观察磁化强度的反转过程