1.1.5 按磁化曲線對材料磁性分類
——取決于原子磁矩及其排列
廣義的磁性可以按表1-1所示分類如下。
表1-1 磁性分類及其產生機制

圖1-11 磁芯材料對磁通密度或磁化強度的影響

(1)鐵磁性。對諸如Fe、Co、Ni等物質,在室溫下磁化率可達102~106數量級,鐵磁性物質即使在較弱的磁場內,也可得到極高的磁化強度,而且當外磁場移去后,仍可保留極強的磁性。其磁化率為正值,但當外場增大時,由于磁化強度迅速達到飽和,其X變小。鐵磁性物質的交換能為正值,而且較大,使得相鄰原子的磁矩平行取向(相應于穩定狀態),在物質內部形成許多小區域——磁疇。每個磁疇大約有1015個原子。這些原子的磁矩沿同一方向排列。
(2)順磁性。順磁性物質的主要特征是,不論外加磁場是否存在,原子內部存在永久磁矩。但在無外加磁場時,由于順磁物質的原子做無規則的熱振動,宏觀看來,沒有磁性;在外加磁場作用下,每個原子磁矩比較規則地取向,物質顯示極弱的磁性。磁化強度與外磁場方向一致,為正,而且嚴格地與外磁場H成正比。
(3)反鐵磁性。反鐵磁性是指由于電子自旋反向平行排列。在同一子晶格中有自發磁化強度,電子磁矩是同向排列的;在不同子晶格中,電子磁矩反向排列。兩個子晶格中自發磁化強度大小相同,方向相反。反鐵磁性物質大都是非金屬化合物,如MnO。不論在什么溫度下,都不能觀察到反鐵磁性物質的任何自發磁化現象,因此其宏觀特性是順磁性的,M與H處于同一方向,磁化率X為正值。溫度很高時,X極??;溫度降低,X逐漸增大。在一定溫度T時,X達最大值,稱T為反鐵磁性物質的居里點或尼爾點。
(4)抗磁性。當磁化強度M為負時,固體表現為抗磁性。Bi、Cu、Ag、Au等金屬具有這種性質。在外磁場中,這類磁化了的介質內部的磁感應強度小于真空中的磁感應強度B。抗磁性物質的原子(離子)的磁矩應為零,即不存在永久磁矩。當抗磁性物質放入外磁場中,外磁場使電子軌道改變,感生一個與外磁場方向相反的磁矩,表現為抗磁性。所以抗磁性來源于原子中電子軌道狀態的變化??勾判晕镔|的抗磁性一般很微弱,磁化率X一般約為-10-5,注意其為負值。
本節重點
(1)何謂磁化強度和磁感應強度?
(2)何謂材料的磁化率和磁導率?
(3)根據材料的M-H曲線(以及原子磁矩及其排列)對其磁性進行分類。