材料物理性能课后答案.doc
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1、1、试说明下列磁学参量的定义和概念:磁化强度、矫顽力、饱和磁化强度、磁导率、磁化率、剩余磁感应强度、磁各向异性常数、饱和磁致伸缩系数。a、磁化强度:一个物体在外磁场中被磁化的程度,用单位体积内磁矩的多少来衡量,成为磁化强度Mb、矫顽力Hc:一个试样磁化至饱和,如果要=0或B=0,则必须加上一个反向磁场Hc,成为矫顽力。c、饱和磁化强度:磁化曲线中随着磁化场的增加,磁化强度M或磁感强度B开始增加较缓慢,然后迅速增加,再转而缓慢地增加,最后磁化至饱和。Ms成为饱和磁化强度,Bs成为饱和磁感应强度。d、磁导率:=B/H,表征磁性介质的物理量,称为磁导率。e、磁化率:从宏观上来看,物体在磁场中被磁化的
2、程度与磁化场的磁场强度有关。M=H,称为单位体积磁化率。f、剩余磁感应强度:将一个试样磁化至饱和,然后慢慢地减少H,则M也将减少,但M并不按照磁化曲线反方向进行,而是按另一条曲线改变,当H减少到零时,M=Mr或Br=4Mr。(Mr、Br分别为剩余磁化强度和剩余磁感应强度)g、磁滞消耗:磁滞回线所包围的面积表征磁化一周时所消耗的功,称为磁滞损耗Q( J/m3)h、磁晶各向异性常数:磁化强度矢量沿不同晶轴方向的能量差代表磁晶各向异性能,用Ek表示。磁晶各向异性能是磁化矢量方向的函数。i、饱和磁致伸缩系数:随着外磁场的增强,致磁体的磁化强度增强,这时|也随之增大。当H=Hs时,磁化强度M达到饱和值,
3、此时=s,称为饱和磁致伸缩所致。2、计算Gd3+和Cr3+的自由离子磁矩?Gd3+的离子磁矩比Cr3+离子磁矩高的原因是什么? Gd3+有7个未成对电子, Cr3+ 3个未成对电子.所以, Gd3+的离子磁矩为7B, Cr3+的离子磁矩为3B.3、过渡族金属晶体中的原子(或离子)磁矩比它们各自的自由离子磁矩低的原因是什么?4、试绘图说明抗磁性、顺磁性、铁磁性物质在外场B=0的磁行为。5、分析物质的抗磁性、顺磁性、反铁磁性及亚铁磁性与温度之间的关系?答:(1)抗磁性是由外磁场作用下电子循轨运动产生的附加磁矩所造成的,与温度无关,或随温度变化很小。(2)根据顺磁磁化率与温度的关系,可以把顺磁体分为
4、三类,一是正常顺磁体,其原子磁化率与温度成反比;二是磁化率与温度无关的顺磁体;三是存在反铁磁体转变的顺磁体,当温度高于一定的转变温度TN时,它们和正常顺磁体一样服从局里-外斯定律,当温度低于TN时,它们的原子磁化率随着温度下降而减小,当T0K时,磁化率趋于常数。(3)反铁磁性物质的原子磁化率在温度很高时很小,随着温度逐渐降低,磁化率逐渐增大,温度降至某一温度TN时,磁化率升至最大值;再降低温度,磁化率又减小。(4)亚铁磁性物质的原子磁化率随温度的升高而逐渐降低。6、什么是自发磁化?铁磁体形成的条件是什么?有人说“铁磁性金属没有抗磁性”,对吗?为什么?a、组成铁磁性材料的原子或离子有未满壳层的电
5、子,因此有固有原子磁矩。在铁磁性材料中,相邻离子或原子的未满壳层的电子之间有强烈的交换耦合作用,在低于居里温度并且没有外加磁场的情况下,这种作用会使相邻原子或离子的磁矩在一定区域内趋于平行或者反平行排列,处于自行磁化的状态,称为自发磁化。b、铁磁性材料具有一个磁性转变温度:居里温度Tc。一般自发磁化随环境温度的升高而逐渐减小,超过居里温度Tc后全部消失,此时材料表现出顺磁性,材料内部的原子磁矩变为混乱排列。只有当TTc时,组成铁磁性材料的原子磁矩在磁畴内才平行或反平行排列,材料中有自发磁化。材料内部相邻原子的电子之间存在一种来源于静电的相互交换作用,由于这种交换作用对系统能量的影响,迫使各原子
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