材料的磁学性能
材料的磁学性能
（一）
磁性材料包含 金属基材料
无机材料(含铁及其他元素的复合氧化物，通常称为铁氧体) 纳米材料（纳米材料的磁性有其特殊性）
磁性材料的分类 软磁材料 硬磁材料
基本磁学概念
物质的磁性来源：电子的运动以及原子、电子内部的永久磁矩。 磁矩
“磁”来源于“电”。
任何一个封闭的电流都具有磁矩μm 。 磁矩定义为
式中： μ m 为载流线圈的磁矩，n 为线圈平面的法线方向上的单位矢量，S 为线圈的面积，I 为线圈通过的电流。单位为A ·m2
ISn
m =μ
磁偶极子产生的偶极矩为jm ，
ml
j m =
单位为Wb ·m
在均匀磁场中,磁矩受到磁场作用的力矩JF
B
J m F ?=μ
JF 为矢量积,B 为磁感应强度,其单位为Wb/m2 ,Wb (韦伯)是磁通量的单位。 磁矩在磁场中所受的力 ,对于一维为：
dx dB
m
μ＝X F
磁矩的意义
表征磁偶极子磁性强弱和方向的一个物理量。 磁矩是表征磁性物体磁性大小的物理量。
磁矩愈大,磁性愈强,即物体在磁场中所受的力也大。 磁矩只与物体本身有关,与外磁场无关。
和磁偶极矩具有相同的物理意义，但μm 和jm 各有自己的单位和数值，有如下关系
m
m j μμ0=
磁场强度
磁场强度H
如果磁场是由长度为l ，电流为I 的圆柱状线圈（N 匝）产生的，则
H 的单位为A/m
l
NI H
磁感应强度
磁感应强度B
表示材料在外磁场H 的作用下在材料内部的磁通量密度。 B 的单位: T 或
Wb/m2
在许多场合，确定磁场效应的量是磁感应强度B ，而不是磁场强度H
磁场强度和磁感应强度的关系为
式中的
内部的磁通量密度，只和介质有关，表征磁体的磁性、导磁性及磁化难易程度。 的单位为H/m 。
Bμ
=
H 在真空中，磁感应强度为
0为真空磁导率。它是一个普适常数，
其值: 4π×10-7
单位: H（亨利）/m。
H
B 00μ=
对于一般磁介质,无外加磁场时,其内部各磁矩的取向不一,宏观无磁性。
但在外磁场作用下,各磁矩有规则地取向,使磁介质宏观显示磁性,这就叫磁化。
磁化强度M
磁化强度M
在外磁场H 的作用下，磁体被磁化的方向和强度。表征物质被磁化的程度。其值等于
单位体积材料中具有的磁矩矢量和。
V
M m
?=
∑μ
M 的大小与外磁场强度成正比
00()r B M H H
μμμ=+=
χ叫做磁化率，仅与磁介质性质有关，反映材料磁化的能力，也是无量纲参数
(1)r M H H
χμ==-
磁学单位
除了SI 单位制以外，还有一种高斯（Gauss ）单位制，当使用高斯单位制时，磁感应强度的表达式为
M
H B π4+=
这里，B 的单位为高斯G ，磁场强度H 的单位为奥斯特Oe 。磁性常数（真空磁导率）为1，单位是G/ Oe M 是磁极密度，4πM 是磁通线的密度。 1G ＝10－4T ；1Oe ＝103/4π=79.577A/m 1e.m.u(磁矩）＝10－3Am2
磁导率
绝对磁导率 μ
相对磁导率 μr= μ /μ0 起始磁导率 μi 复数磁导率 μ
磁导率
有效磁导率、永久磁导率、表观磁导率、振幅磁导率、可逆磁导率、切变磁导率、脉冲磁导率、最大磁导率、等等 见《磁性物理学》宛德福等编
"
'μμμ?+=j
r
相对磁导率定义
0之比
r 为无量纲的参数
μμμ=
r
磁化率χ与相对磁导率之间的关系：
1
-=r μχ
ΧB 、H 、M 三个矢量互相平行时才为标量，否则，它们为张量。
back
磁化状态下的磁体中的静磁能量
磁场作用能量
退磁场能量
H
M F H ?-=0μ
磁体受到外磁场作用所具有的磁场能量密度。 磁畴与技术化理论中经常用到
2
00
02
1NM
dM H F M
d d μμ＝?
-=
N 为退磁因子，Hd 为退磁场
基本概念小结
物质的磁性来源：电子的运动以及原子、电子内部的永久磁矩。 注意B 磁感应强度、H 磁场强度、M 磁化强度，几个概念的关系。 磁导率、磁化率
磁性起源
材料的宏观磁性来源于原子磁矩 原子磁矩的来源：
1)电子围绕原子核的轨道运动，产生一个非常小的磁场，形成一个沿旋转轴方向的轨道磁矩；
2)每个电子本身自旋运动，产生一个沿自旋轴方向的自旋磁矩； 3）原子核磁矩。
原子核磁矩的值很小，一般可以忽略不计。
电子轨道磁矩
原子内的电子运动服从量子力学规律，由电子轨道运动产生的动量矩应由角动量来代替，角动量是量子化的。
当电子运动状态的主量子数为n 时，角动量由角量子数l 来确定，角动量pl 的绝对值为：
)1(+=l l p l
幻灯片20
量子化情况下，对应于角动量的磁矩 为
e l m e
l l 2)1(+=μ
令
e
B m eh πμ4=
B 称为玻尔(Bohr)磁子，作为电子磁矩的单位，它有确定值为9.27×10-24Am2
B
l l l μμ)1(+=
当电子处于l ＝0，即s 态时，角动量与轨道磁矩都为零。 当l 不为0时，电子轨道磁矩不是玻尔磁子的整数倍。 幻灯片21
角动量和磁矩在空间都是量子化的，它们在外磁场方向的分量不连续，只能有一组确定
的间断值，这些间断值取决于磁量子数ml ，
l H l m p =)(
B
l H l m μμ=)(
1,,2,1,0-=n l
1,,2,1,0-=n l l 的可能值为：
π
2h
=
h 为普朗克常数
共n 个可能值
l
m l ±±±=,,2,1,0
共2l ＋1个可能值
e
l l
l l m e
p 2=
-=γγμ
此处γl 为轨道磁力比 幻灯片22
电子自旋磁矩
证明电子具有自旋的实验由斯特恩-盖拉赫（Stern-Gerlah ）作出。 电子自旋角动量取决于自旋量子数s ，
自旋角动量的绝对值是由于的值只能等于1/2，故ps 的本征值为
)1(+=s s p s
23
B s s s μμ)1(2+=
自旋角动量在外磁场方向上的分量取决于自旋磁量子数ms ，只能取值±1/2
21
)(±==s H s m p
实验证明，和自旋角动量相联系的自旋磁矩在外磁场方向上的投影，刚好等于一个玻尔磁子，但方向有正、负两种 。
B
H s μμ±=)(
这表明，自旋磁矩在空间只有两个可能的量子化方向。
用自旋量子数本征值s=1/2代入，即可得到一个电子的自旋磁矩的绝对值等于
B μ3
原子磁矩
如果要确定一个原子的磁矩，并考虑核外电子多于一个电子的情况，则首先要了解原子中电子的分布规律以及原子中电子的角动量是如何耦合的。 电子壳层与磁性
在多电子原子中，决定电子所处的状态的准则有两条：一是泡利（Pauli ）不相容原理，即是说在已知体系中，同一（n,l,ml,ms ）量子态上不能有多于一个电子；二是能量最小原理，即体系能量最低时，体系最稳定。 幻灯片25
多电子原子中电子的分布规律
n,l,ml,ms 四个量子数确定以后，电子所处的位置随之而定，且这四个量子数都相同的电子不多于一个。
n,l,ml,三个量子数都相同的电子数最多只能有两个，而自旋磁量子数不能相同，只能分别为1/2和-1/2。
n,l 两个量子数相同的电子最多只有2(2l+2)个。
凡主量子数相同的电子最多只有2n2个。
2
1
2)]12(2[n
l n l =+∑-=
如按主量子数n 和角量子数l 把电子的可能状态分成壳层，则能量相同的电子可以视为分布于同一壳层上。将相应于n ＝1,2,3,4,……的壳层,分别用K ，L ，M ，N ，…等表示。在同一壳层中，可以有0,1,2…,(n －1)个角量子数l ，于是，每一个壳层就可分成了若干次壳层，并分别用符号s ，p ，d ，f ，g ，h 等来表示l ＝0,1,2,3,4,5等次壳层。
根据泡利不相容原理，原子中的每一个状态，只能容纳一个电子。因此，可以推算每一个壳层和次壳层中可容纳的最多电子数。表5－1给出了电子壳层的划分及各壳层中可能存在的电子数。表中“状态数或最多电子数”一栏内是各电子壳层中最大可能的电子数目。↑↓代表电子自旋向上和向下取向。 幻灯片27
当电子填满电子壳层时，各电子的轨道运动及自旋取向就占据了所有可能方向，形成一个球
形对称集合，这样，电子本身具有的动量矩和磁矩必然互相抵消。因而，凡是满电子壳层的总动量矩和总磁矩都为零。只有未填满电子的壳层上才有未成对的电子磁矩对原子的总磁矩做出贡献。这种未满壳层称为磁性电子壳层。 角动量耦合和原子总磁矩
原子中的角动量耦合方式有两种：①轨道-自旋耦合 ；② 耦合。
)(S L -
j j -
L －S 耦合发生在原子序数较小的原子中：由于各个电子轨道角动量之间耦合强 。 在元素周期表中原子序数Z ≤32的原子，都为L －S 耦合。
Z 大于32到Z ＝82的原子， L －S 耦合逐步减弱，最后完全过渡到j －j 耦合。
对于原子序数Z>82的元素：电子本身的耦合较强，这类原子的都以j －j 方式进行耦合。
铁磁物质的角动量大都属于耦合，其耦合方式的图解如下：
J S
L s s s s s l l l l l i i i i →-→
?
????????→?∑?????→?∑?)(S (,,L (,,3,213,21磁性电性）电性）
幻灯片29
S
L J P P P +=
)1(+=J J P J
J 为原子的总量子数
S
L J +=
e
e e l m e
m e
=
=
γγ2
由于电子的轨道磁力比与自旋磁力比不一致， 故方向有差异。
)^cos()^cos(J S S J L L J P P P P μμμ+=
B
J J J J J L L S S J J μμ)1(])1(2)
1()1()1(1[+++-++++=
)1(2)
1()1()1(1++-++++
=J J L L S S J J g J
gJ 称为朗德因子或光谱分裂因子。
两种情况:L=0, gJ =2,原子总磁矩都是由自旋磁矩贡献的。
S=0, gJ =1,原子总磁矩都是由轨道磁矩贡献的。
洪德法则
洪德法则是基于对光谱线的实验而建立的。其内容如下：
法则一：在Pauli 原理允许下，给定的电子组态具有S 最大值 法则二：在相应最大值时给出的L 值应最大，
法则三：未满壳层中电子总角动量J 分别由下述情况给出： J=L-S, 次壳层上的电子数不够半满数
J=L+S,次壳层上的电子数等于或大于半满数。
原子磁矩计算步骤
确定原子的磁性电子壳层 计算量子数 计算gJ 计算μJ
5.2物质的磁性（掌握）
物质的磁性可分为
抗磁性 顺磁性 铁磁性 亚铁磁性 反铁磁性
每一种材料至少表现出其中一种磁性，这取决于材料的成分和结构。 磁畴的比较
4.2.1抗磁性
抗磁性是一种很弱的、非永久性的磁性
只有在外磁场存在时才能维持
它是由于外磁场使电子的轨道运动发生变化而引起的
所感应的磁矩很小，方向与外磁场相反，即磁化强度为很小的负值。
相对磁导率＜1，磁化率为负值
它表示在抗磁体内部的磁感应强度B比真空中的小。抗磁体的磁化率约为-10-5数量级。在无磁场和有磁场条件下原子磁矩的变化如图所示。
所有材料都有抗磁性
因为它很弱，只有当其它类型的磁性完全消失时才能被观察到
4.2.2顺磁性
固体的原子具有本征磁矩
这种材料在无外磁场作用时，材料中的原子磁矩无序排列，因此材料表现不出宏观磁性
受外磁场作用时，原于磁矩能通过旋转沿外场方向择优取向，因而表现出宏观的磁性，这种磁性称为顺磁性
在此材料中，原子磁矩沿外磁场方向排列，磁场强度获得增强，磁化强度为正值，因而相对磁导率＞1，磁化率为正值。但磁化率也很小，只有10-5～10-2
抗磁体和顺磁体对于磁性材料应用来说都视为是无磁性的
因为它们只有在外磁场存在下才被磁化，且磁化率极小
论文题目：磁性材料课程名称：功能无机材料
学院：纺织与材料工程学院专业：材料化学
班级学号：1101080230
学生姓名：何辰
指导老师：史非
完成时间：2014-6-29
第三章 材料的磁学性能
一，一，基本概念 1. 1.磁畴：在未加磁场时铁磁金属内部已经磁化到饱和状态的小区域。 2. 2.磁导率：磁导率是磁性材料最重要的物理量之一，表示磁性材料传导和 通过磁力线的能力，用μ表示，其中μ＝Ｂ／Ｈ．单位为亨利／米（Ｈ·m-1）． 3. 3.自发磁化：在未加磁场时铁磁金属内部的自旋磁矩已经自发地排向了同 一方向的现象． 4. 4.磁滞损失：磁滞回线所包围的面积相当于磁化一周所产生的能量损耗。 5. 5.磁晶各向异性： 6. 6.退磁场：非闭合回路磁体磁化后，磁体内部产生一个与磁化方向相反的磁场。 第三章材料的磁学性能 随着近代科学技术的发展，金属和合金磁性材料，由于它的电阻率低、损耗大，已不能满足应用的需要，尤其是高频范围。 磁性无机材料除了有高电阻、低损耗的优点以外，还具有各种不同的磁学性能，因此它们在无线电电子学、自动控制、电子计算机、信息存储、激光调制等方面，都有广泛的应用。磁性无机材料一般是含铁及其它元素的复合氧化物，通常称为铁氧体（ferrite）。它的电阻率为10～106Ω·m，属于半导体范畴。目前，铁氧体已发展成为一门独立的学科。 本章介绍磁性材料的一般磁性能，着重讨论铁氧体材料的性能与应用。 7.1磁矩和磁化强度 7.1.1磁矩 （1）定义 在磁场的作用下，物质中形成了成对的N、S磁极，称这种现象为磁化。与讨论电场时的电荷相对应，引入磁量的概念，并把磁量叫做磁极强度或磁荷。将一对等量异号的磁极相距很小的距离，把这样的体系叫做磁偶极子。 在外磁场的影响下，磁偶极子沿磁场方向排列。为达到与磁场平行，该磁矩在力矩 T=Lq m Hsin (7.1) 的作用下，发生旋转。式中的系数Lq m定义为磁矩M(Wb·m)。 磁矩这一物理量是磁相互作用的基本条件，是物质中所有磁现象的根源。磁矩的概念可用于说明原子、分子等微观世界产生磁性的原因。 （2）原子磁矩 物质是原子核和电子的集合体，要理解物质的磁性起源，就要考虑原子具有的磁矩。现在我们可以从以下三方面来分析原子中的磁矩。 ①电子轨道运动产生的磁矩 ②电子自旋产生的磁矩 ③原子核的磁矩 7.1.2磁化强度 磁化强度的物理意义是单位体积中的磁矩总和。设体积元△V内磁矩的矢量和为∑M，则磁化强度M为 (7.2) 式中M i的单位为Wb·m，V的单位为m3，因而磁化强度M的单位为Wb·m2，即与磁场强度H的单位一致。
磁性材料的基本特性
一.磁性材料的基本特性 1.磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。 材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 2.软磁材料的常用磁性能参数 ?饱和磁感应强度Bs: 其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列； ?剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs； ?矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）； ?磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关； ?初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp； ?居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度； ?损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r； ?在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散（亳瓦特）/表面积（平方厘米） 3.软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 ?设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料；
磁性材料特性
磁性材料 一.磁性材料的基本特性 1. 磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H 曲线）。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 2. 软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。 剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。 矩形比：Br∕Bs 矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。
磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。 初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。 居里温度T c：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。 损耗P：磁滞损耗P h及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe f2 t2 / ∝，ρ降低， 磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为： 总功率耗散（mW）/表面积（cm2） 3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 在设计软磁器件时，首先要根据电路的要求确定器件的电压～电流特性。器件的电压～电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。设计软磁器件通常包括三个步骤：正确选用磁性材料；合理确定磁芯的几何形状及尺寸；根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。 二、软磁材料的发展及种类 1.软磁材料的发展 软磁材料在工业中的应用始于19世纪末。随着电力工及电讯技术的兴起，开始使用低碳
磁性材料的基本特性
磁性材料的基本特性 1. 磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H 足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 2. 软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。 剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。 矩形比：Br∕Bs 矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。 磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。 初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。 居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。 损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ，ρ降低，磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为： 总功率耗散（mW）/表面积（cm2） 3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 在设计软磁器件时，首先要根据电路的要求确定器件的电压～电流特性。器件的电压～电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。设计软磁器件通常包括三个步骤：正确选用磁性材料；合理确定磁芯的几何形状及尺寸；根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。 磁性材料是一种重要的电子材料。早期的磁性材料主要采用金属及合金系统，随着生产的发展，在电力工业、电讯工程及高频无线电技术等方面，迫切要求提供一种具有很高电阻率的高效能磁性材料。在重新研究磁铁矿及其他具有磁性的氧化物的基础上，研制出了一种新型磁性材料——铁氧体。铁氧体属于氧化物系统的磁性材料，是以氧化铁和其他铁族元素或稀土元素氧化物为主要成分的复合氧化物，可用于制造能量转换、传输和信息存储的各种功能器件。
材料的磁学性能
材料的磁学性能 （一） 磁性材料包含 金属基材料 无机材料(含铁及其他元素的复合氧化物，通常称为铁氧体) 纳米材料（纳米材料的磁性有其特殊性） 磁性材料的分类 软磁材料 硬磁材料 基本磁学概念 物质的磁性来源：电子的运动以及原子、电子内部的永久磁矩。 磁矩 “磁”来源于“电”。 任何一个封闭的电流都具有磁矩μm 。 磁矩定义为 式中： μ m 为载流线圈的磁矩，n 为线圈平面的法线方向上的单位矢量，S 为线圈的面积，I 为线圈通过的电流。单位为A ·m2 ISn m =μ 磁偶极子产生的偶极矩为jm ， ml j m = 单位为Wb ·m 在均匀磁场中,磁矩受到磁场作用的力矩JF B J m F ?=μ
JF 为矢量积,B 为磁感应强度,其单位为Wb/m2 ,Wb (韦伯)是磁通量的单位。 磁矩在磁场中所受的力 ,对于一维为： dx dB m μ＝X F 磁矩的意义 表征磁偶极子磁性强弱和方向的一个物理量。 磁矩是表征磁性物体磁性大小的物理量。 磁矩愈大,磁性愈强,即物体在磁场中所受的力也大。 磁矩只与物体本身有关,与外磁场无关。 和磁偶极矩具有相同的物理意义，但μm 和jm 各有自己的单位和数值，有如下关系 m m j μμ0= 磁场强度 磁场强度H 如果磁场是由长度为l ，电流为I 的圆柱状线圈（N 匝）产生的，则 H 的单位为A/m
l NI H 磁感应强度 磁感应强度B 表示材料在外磁场H 的作用下在材料内部的磁通量密度。 B 的单位: T 或 Wb/m2 在许多场合，确定磁场效应的量是磁感应强度B ，而不是磁场强度H 磁场强度和磁感应强度的关系为 式中的 内部的磁通量密度，只和介质有关，表征磁体的磁性、导磁性及磁化难易程度。 的单位为H/m 。
第七章 玻璃的电学及磁学性质
第七章玻璃的电学及磁学性质 1、何谓玻璃的电导率？共分几种？ （1）固体材料的电导率是表示通过电流的能力，其大小主要有带电粒子的浓度和它们的迁移率所决定。 （2）玻璃的电导率分为体积电导率和表面两种。 2、简述硅酸盐玻璃的导电机理。 玻璃具有离子导电和电子导电的特性。某些过渡元素氧化物玻璃及硫属化合物半导体玻璃具有电子导电的特性，一般的硅酸盐玻璃为离子导电。 离子导电是以离子为载电体，在外电场的作用下，载电体由原先无定向的离子热运动纳入电场方向的概率增加，转为做定向移动而显出导电性。载电体通常是玻璃中的阳离子，尤其以玻璃中所含能动度最大的碱金属离子为主（如Na+、K+等），二价阳离子的能动度要小得多，在能动度相差很大的情况下，全部电流几乎由一种阳离子负载。例如在Na2O-CaO-SiO2玻璃中，可以认为全部电流都由Na+传递，而Ca2+的作用可以忽略不计。在常温下，玻璃中作为硅氧骨架或硼氧骨架的阴离子基团，在外电场作用下几乎没有移动的能力。当温度升高到玻璃软化温度以上时，玻璃中的阴离子开始参与电流的传递，随着温度的升高i，参与传递电流的碱离子和阴离子数也逐渐增多。 3、何谓玻璃的介电强度？何谓玻璃的介电损耗？何谓玻璃的介电常数？ （1）介电常数表征在外电场作用下介质极化过程的大小。 （2）在一定频率的交流电压作用下，电介质材料由于极化或吸收现象使部分电能转化为热能而损耗，这种电能损失称为介电损耗。 （3）当施加于电介质的电压超过某一临界值时，介质中的电流突然增大，这这一现象称为电击穿。发生电击穿时的电压，称为电介质的耐击穿强度， 又称介电强度。 4、影响玻璃（体积）电导率的主要因素有哪些？ 对体积电导率而言，电导率与材料的截面积成正比，与其长度成反比。电导率的单位为S/m。玻璃的电导率与玻璃的化学组成、温度及热历史有关。 5、何谓玻璃的表面电导率？如何改变玻璃的表面电导率？ （1）玻璃的表面电导率，是指边长为1cm的正方形面积，在其相对两边上测得的电导率。单位为?-1. （2）表面电导率主要取决于玻璃的组成、空气的湿度和温度。 玻璃组成对表面电导率地影响如下。 ①玻璃中碱金属氧化物含量较高时，表面电导率增大，且KO较NaO 的作用更为显著。 ②在Na2O-SiO2系统中，以CaO、MgO、BaO、Al2O3等取代SiO2 时，若取代量在10%~12%以下时，玻璃的表面电导率减小；若超过 上述数值时，玻璃的表面电导率反而增大。 ③以B2O3、Fe2O3、取代Na2O-SiO2系统玻璃中的SiO2时，如果取代 量在20%以下，玻璃表面的电导率将显著降低。 空间湿度增加，能明显提高玻璃的表面电导率。 自室温至1000C，玻璃的表面电导率不断增大；当温度高于1000C时，玻璃的表面电导率与体积电导率已无区别。 玻璃表面的状态对表面电导率影响很大。表面经磨光、火抛光及酸处理