鐵磁性
| 鐵磁性 |
鐵磁性，是指物質中相鄰原子或離子的磁矩由於它們的相互作用而在某些區域中大致按同一方向排列，當所施加的磁場強度增大時，這些區域的合磁矩定向排列程度會隨之增加到某一極限值的現象。
目錄
簡介
在鐵磁性物質內部，如同順磁性物質，有很多未配對電子。由於交換作用（exchangeinteraction），這些電子的自旋趨於與相鄰未配對電子的自旋呈相同方向。由於鐵磁性物質內部又分為很多磁疇，雖然磁疇內部所有電子的自旋會單向排列，造成「飽合磁矩」，磁疇與磁疇之間，磁矩的方向與大小都不相同。所以，未被磁化的鐵磁性物質，其淨磁矩與磁化矢量都等於零。假設施加外磁場，這些磁疇的磁矩還趨於與外磁場呈相同方向，從而形成有可能相當強烈的磁化矢量與其感應磁場。隨着外磁場的增高，磁化強度也會增高，直到「飽和點」，淨磁矩等於飽合磁矩。這時，再增高外磁場也不會改變磁化強度。假設，減弱外磁場，磁化強度也會跟着減弱。但是不會與先前對於同一外磁場的磁化強度相同。磁化強度與外磁場的關係不是一一對應關係。磁化強度比外磁場的曲線形成了磁滯回線。假設再到達飽和點後，撤除外磁場，則鐵磁性物質仍能保存一些磁化的狀態，淨磁矩與磁化矢量不等於零。所以，經過磁化處理後的鐵磁性物質具有「自發磁矩」。
評價
鐵磁理論的奠基者，法國物理學家P.E.外斯於1907年提出了鐵磁現象的唯象理論。他假定鐵磁體內部存在強大的「分子場」，即使無外磁場，也能使內部自發地磁化；自發磁化的小區域稱為磁疇，每個磁疇的磁化均達到磁飽和。實驗表明，磁疇磁矩起因於電子的自旋磁矩。1928年W.K.海森伯首先用量子力學方法計算了鐵磁體的自發磁化強度，給予外斯的「分子場」以量子力學解釋。1930年F.布洛赫提出了自旋波理論。海森伯和布洛赫的鐵磁理論認為鐵磁性來源於不配對的電子自旋的直接交換作用。即磁疇內每個原子的未配對電子自旋傾向於平行排列。因此，在磁疇內磁性是非常強的，但材料整體可能並不體現出強磁性，因為不同磁疇的磁性取向可能是隨機排列的。如果我們外加一個微小磁場，比如螺線管的磁場會使本來隨機排列的磁疇取向一致，這時我們說材料被磁化。材料被磁化後，將得到很強的磁場，這就是電磁鐵的物理原理。當外加磁場去掉後，材料仍會剩餘一些磁場，或者說材料"記憶"了它們被磁化的歷史。這種現象叫作剩磁，所謂永磁體就是被磁化後，剩磁很大和鐵電體一樣，鐵磁性材料的磁化強度與外磁場呈非線性關係。這種關係是一條閉合曲線，此曲線線稱為磁滯回線（如圖1）。一般來講，鐵磁體等強磁物質的磁化強度M或磁感應強度B不是磁場強度H的單值函數而依賴於其所經歷的磁狀態歷史。以H=M=B=0為起始狀態，當磁化曲線由OABC到C點時，此時磁化強度趨於飽和，記為Ms。若減小磁場，則從B電開始M隨H的變化偏離起始磁化曲線，M的變化落後於H。當H減小至零時，M不為零，而等於剩餘磁化強度Mr。為使M為零，需加一個反向磁場，即為磁矯頑場Hc。繼續增大反向磁場至-Hs時，磁化強度M將沿反方向磁化至-Ms。曲線BDEGB即為磁滯回線。[1]