超顺磁性和铁磁性及相关名词概念

超顺磁性(Superparamagnetism)是指颗粒小于临界尺寸时具有单畴结构的铁磁物质,在温度低于居里温度且高于转变温度(Block Temperature)时表现为顺磁性特点,但在外磁场作用下其顺磁性磁化率远高于一般顺磁材料的磁化率,称为超顺磁性。

临界尺寸与温度、材料有关,铁磁性转变成超顺磁性的温度常记为TB,称为转变温度。超顺磁性随磁场的变化关系不存在磁滞现象,这与一般顺磁性相同。但在整个颗粒内存在自发磁化,即各原子磁矩的取向基本一致,只是整体磁矩的取向因受热运动的作用而随时在变化。

在转变温度以下时,颗粒的磁矩沿各向异性的易轴方向取向,故整个材料表现为铁磁性。

铁磁性,是指物质中相邻原子或离子的磁矩由于它们的相互作用而在某些区域中大致按同一方向排列,当所施加的磁场强度增大时,这些区域的合磁矩定向排列程度会随之增加到某一极限值的现象。

磁矩:描述载流线圈或微观粒子磁性的物理量。平面载流线圈的磁矩定义为m=iSn式中i电流强度;S为线圈面积;n为与电流方向成右手螺旋关系的单位矢量。在均匀外磁场中,平面载流线圈所受合力为零而所受力矩不为零,该力矩使线圈的磁矩m转向外磁场B的方向;在均匀径向分布外磁场中,平面载流线圈受力矩偏转。许多电机和电学仪表的工作原理即基于此。

磁畴:磁畴(Magnetic Domain)理论是用量子理论从微观上说明铁磁质的磁化机理。所谓磁畴,是指铁磁体材料在自发磁化的过程中为降低静磁能而产生分化的方向各异的小型磁化区域,每个区域内部包含大量原子,这些原子的磁矩都像一个个小磁铁那样整齐排列,但相邻的不同区域之间原子磁矩排列的方向不同,如图所示。各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。宏观物体一般总是具有很多磁畴,这样,磁畴的磁矩方向各不相同,结果相互抵消,矢量和为零,整个物体的磁矩为零,它也就不能吸引其它磁性材料。也就是说磁性材料在正常情况下并不对外显示磁性。只有当磁性材料被磁化以后,它才能对外显示出磁性。

单畴:单畴(single domain)是磁性材料的尺度小于临界值时,原有的磁畴结构消失,而所有的磁矩只沿某一方向平行排列的磁状态。

居里温度,又称:居里点 ,the Curie temperature,也称磁性转变点,是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度,即铁磁体从铁磁相转变成顺磁相的相变温度。也可以说是发生二级相变的转变温度。低于居里点温度时该物质成为铁磁体,此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里点温度时,该物质成为顺磁体,磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。这时的磁敏感度约为10^-6。

顺磁性:顺磁性(paramagnetism)是指材料对磁场响应很弱的磁性。如用磁化率 k=M/H 来表示(M和H分别为磁化强度和磁场强度),从这个关系来看,磁化率k是正的,即磁化强度的方向与磁场强度的相同,数值为10^-6至10^-3量级。

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