物质的磁性
材料通过磁化对磁场作出响应，表现出抗磁性、顺磁性和铁磁性行为。
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Definition
研究材料如何响应外加磁场而获得单位体积磁矩（磁化强度），宏观上通过磁化率和磁导率表征，并根据响应的符号和大小分类为抗磁性、顺磁性或铁磁性。
Scope
本主题涵盖物质的磁化、束缚电流、辅助磁场H、磁化率和磁导率，以及磁响应的三种主要类别——抗磁性、顺磁性和铁磁性，包括磁滞和磁畴。它涉及线性介质和磁序的定性微观起源，而详细的量子理论则属于凝聚态物理学。
Core questions
- 磁化如何产生束缚电流和H场？
- 抗磁性、顺磁性和铁磁性材料有何区别？
- 为什么铁磁体表现出磁滞并保持磁化？
Key concepts
- 磁化
- 束缚电流
- 辅助磁场H
- 磁化率
- 磁导率
- 抗磁性
- 顺磁性
- 铁磁性
- 磁滞
- 磁畴
Key theories
- 磁化与束缚电流
- 对齐的原子偶极子产生磁化，其空间变化等效于束缚体电流和表面电流，从而导致辅助磁场H仅由自由电流产生。
- 磁响应的类别
- 抗磁体微弱地抵抗磁场，顺磁体微弱地与磁场对齐，而铁磁体在居里温度以下表现出强烈的、通常是永久性的磁化，并具有磁畴结构和磁滞现象。
Clinical relevance
磁性材料是永磁体、变压器和电机铁芯、磁记录介质以及磁共振成像中对比度和屏蔽考虑的核心。
History
法拉第在19世纪40年代将物质分为顺磁性或抗磁性。皮埃尔·居里在1895年左右建立了磁化率的温度定律，魏斯在20世纪初引入了铁磁性和磁畴的分子场理论，后来以量子交换相互作用为基础。
Key figures
- Pierre Curie
- Pierre Weiss
- Michael Faraday
Related topics
Seminal works
- landau1984
- kittel2005
Frequently asked questions
- B和H有什么区别？
- B是总磁场，包括磁化物质的贡献，而H（辅助磁场）的构建使其源仅为自由电流；在线性介质中，它们通过磁导率成比例。
- 为什么铁磁体能保持磁化？
- 强烈的交换耦合使相邻的原子磁矩对齐形成磁畴；一旦外部磁场使磁畴对齐，磁滞现象使得在磁场移除后大部分磁化得以保留，从而形成永磁体。