習題一、簡答題
1. 利用洪德法則給出fe處於基態時的s、l和j值。
答：fe核外電子排布為……3s23p63d64s2；3d亞層可以填充10個電子，現填充6個。根據洪德法則：
(1) 在泡利原理許可的條件下，總自旋量子數s取最大值； 知s=2
(2) 在滿足(1)的條件下，總軌道自旋量子數l取最大值； 知l=2
(3) 當未滿殼層中的電子數小於總電子數的一半時，j=|l-s|，而未滿殼層中的電子數大於或等於總電子數的一半時，j=l+sj=4
2. 簡述磁疇的成因
答：鐵磁性材料的原子、分子磁矩，由於交換作用的影響，有趨向平行排列的趨勢。但大塊材料若所有的磁矩一致平行排列，其退磁能很大。
在退磁能的作用下，大塊的磁性材料將分成許多小區域，每個小區域各有自己的磁化方向，這樣的區域成為磁疇，磁疇的分介面稱為疇壁。分成磁疇後可使得材料的退磁能下降很多，由於疇壁兩側的磁化方向不同，疇壁內磁化方向逐漸轉向，疇壁內存在疇壁能。退磁能的降低、疇壁能的增加存在一定的平衡。
3. 簡述單疇臨界尺寸、超順磁性的概念。
答：當磁性材料尺寸逐漸減小，內部磁疇數量隨之變少，尺寸小到一定程度，材料呈單疇狀態。單疇狀態的最大尺寸為臨界尺寸。
如果單疇顆粒變得足夠小，單疇顆粒磁各向異性能就很小，熱運動能量漲落足夠大，即使沒有外磁場，材料也能實現磁化翻轉。此時材料矯頑力為0，這種行為稱為順磁性。與一半的順磁性很像，但由於超順磁性材料的磁矩很大，所以稱為超順磁性。
4. 什麼是超交換作用？
答：反鐵磁性和亞鐵磁性的晶體內部，磁性離子被非磁化氧離子隔開，磁性離子之間的距離較大，磁性離子的波函式不可能發生重疊，因此不能用直接交換作用模型來加以解釋。2023年，克拉默斯首先提出了一種交換作用模型——超交換作用模型，用來解釋反鐵磁性自發磁化的起因。
克拉默斯認為，反鐵磁性物體內的磁性離子之間的交換作用是通過隔在中間的非磁性離子為媒介來實現的，故稱為超交換作用。
5. 簡述自由電子順磁性。
答：非磁性金屬未加外磁場時，自由電子處於正負自旋帶的數量相同，總磁矩為0。加上磁場後，正自旋帶的能量降低了μ0μbh；而負自旋帶的能量增加了μ0μbh，這是乙個非平衡態。
為了降低系統能量，能量較高的負自旋帶電子自旋翻轉，稱為正自旋電子，最終導致正負自旋電子的最高能量相同，系統處於新的平衡態。此時正自旋帶中的電子較多，這就導致了磁化，稱為自由電子順磁性。
6. 什麼是局域電子抗磁性？
答：核外電子沿軌道運動，產生電流。電子軌道運動受到磁場作用後，其運動狀態發生改變，其趨勢是產生乙個附加的電流以抵消磁通量的變化，於是就產生了抗磁性磁矩，稱為局域電子抗磁性。
所有原子、所有材料都有抗磁性，但這一附加磁矩非常小，當軌道運動總磁矩不為零時，很難觀察到這一抗磁性磁矩。只有當原子、分子不具有固有磁矩時，才可能觀察到這一抗磁性。
7. 什麼磁晶各向異性場？ 磁晶各向異性能？
答：單晶磁性材料沿不同方向磁化有難易之分，磁矩沿某個特定方向時能量最低，無磁場時，磁性材料磁矩就指向該方向，該方向稱為易磁化方向。在外磁場作用下，磁矩將偏離易磁化方向，偏離易磁化方向的磁矩有轉向易磁化方向的趨勢，這種趨勢可以用沿著易磁化方向的有效場來代替，稱為磁晶各向異性場。
單晶磁性材料沿不同方向磁化有難易之分，磁矩沿某個特定方向時能量最低，無磁場時，磁性材料磁矩就指向該方向，該方向稱為易磁化方向。在外磁場作用下，磁矩將偏離易磁化方向，沿不同方向磁化外磁場所作的功不同，說明磁化向量指向不同方向時材料具有的自由能不同。由磁化強度向量的指向不同所決定的自由能稱為磁晶各向異性能。
8. 什麼是退磁場？什麼是退磁因子？
答：磁性材料的磁化，不僅與材料的性質有關，還與被測樣品的形狀有關。乙個有限大小的樣品被外磁場磁化時，其內磁場小於外磁場，二者的差別就來自於退磁場。
利用磁荷概念就很容易理解。這與電極化類似，在外磁場作用下，磁性材料的表面出現磁荷，這些表面磁荷在樣品內部產生的磁場與外磁場方向相反，所以稱為退磁場hd。退磁場的強度與磁體的形狀及磁化強度有關，存在關係：
hd = -nm
這裡n稱為退磁因子，它僅和材料的形狀有關。如，對乙個沿長軸磁化的細長樣品，n接近於0，而對於乙個粗而短的樣品，n就很大。對於一般形狀的磁體，很難求出n的大小。
二、綜合題
1. 體心立方鐵的晶格常數，自旋，居里溫度為=1043 k，各向異性常數。試求平行於晶面的疇壁能面密度。
解：交換常數
疇壁能密度
2. 一半無限大磁性材料，形成平板狀疇結構，磁化方向垂直斷面。已知疇寬度d=0.2 μm，材料的飽和磁化強度為，求退磁能面密度。
解：經計算知此疇壁能面密度為
3. 一半無限大磁性材料，形成方棋盤格狀疇結構，磁化方向垂直斷面。已知方格邊長為a=0.1 μm，材料的飽和磁化強度為，求退磁能面密度。
解：4. 證明公式：，並給出表示式。
解：， 由得
，根據量子力學有
；； 得
5. 分別求出球狀、細長棒狀、薄園片狀的鐵磁體在直角座標系中沿x、y、z三個方向的退磁場分量。已知細棒、薄園片的圓柱軸為z軸，材料均勻磁化，磁化強度度為m，磁化軸沿z軸方向。
解：對於對稱性樣品，且座標軸是樣品主軸的情形，退磁場為
， 且球形：，，
細長棒狀：，，
薄園片狀：，，，
6. 在局域順磁性理論中，其中，證明：當時，
證明：當時，有
，取前兩項展開即可
7. 磁性材料在現代社會的應用。
8. 試闡述磁性材料的分類，及其主要特徵和效能指標。
磁性材料的應用
一 簡述 科學技術的飛速發展 通迅業 it業是最前沿的體現。磁性材料作為其不可缺少的一部分。也越來越顯示出它的重要性。分類 由於磁性材料的應用廣泛 故它有繁多的種類 根據它們的物理性質 大體上可分為兩類 一 硬磁材料。如 矽鋼片 矽鋼片 鎳鋼片等等。二 軟磁材料。如 mnzn材料 nizn材料 mg...
磁性材料測量問題
磁材簡介及其測量檢測解決方案 一 概念 磁性材料，簡稱磁材，是古老而用途十分廣泛的功能材料，現代磁性材料已經廣泛的用在我們的生活之中，例如將永磁材料用作馬達，應用於變壓器中的鐵心材料，作為儲存器使用的磁光碟，計算機用磁記錄軟盤等。可以說，磁材與資訊化 自動化 機電一體化 國防 國民經濟的方方面面緊密...
磁性材料規格列表
五礦發展 32.93 0.70 2.081 32.96 32.97 33.63 33.65 33.95 32.00 300,869 98,252.62 sh600111 包鋼稀土 68.40 1.40 2.006 68.47 68.48 69.80 70.36 70.50 66.02 477,166...