
【电】 ferromagnetic crstal
determine; iron; unalterable; weapon
【医】 Fe; ferri; ferrum; iron; mars; sidero-
【经】 iron
magnetism
crystal; crystalloid
【化】 crystal
【医】 Crys.; crystal
铁磁性晶体(Ferromagnetic Crystal)是指具有铁磁性的晶体材料,其内部原子磁矩在居里温度以下能自发平行排列,形成宏观磁性。以下是详细解释:
相邻原子电子自旋通过量子力学交换作用产生平行排列,形成磁畴(Magnetic Domains)。该理论由海森堡于1928年提出,是铁磁性的微观基础 。
当温度超过 (T_c)(如铁为1043 K),热扰动破坏磁矩有序排列,材料转变为顺磁性。公式表示为:
$$ chi propto frac{1}{T - T_c} $$ 其中 (chi) 为磁化率 。
Heisenberg, W. (1928). Zur Theorie des Ferromagnetismus. Zeitschrift für Physik. DOI:10.1007/BF01341708
Kittel, C. (2005). Introduction to Solid State Physics (8th ed.). Wiley. pp. 321–325.
Materials Project. Crystal Structures of Ferromagnetic Elements. materialsproject.org
Jiles, D. (2015). Introduction to Magnetism and Magnetic Materials. CRC Press.
NIST. Magnetic Materials Group. nist.gov/mml/mmsd
特性 | 数值/描述 | 单位/条件 |
---|---|---|
饱和磁化强度(Fe) | 1.7×10⁶ | A/m (室温) |
居里温度(Fe) | 1043 K | - |
磁各向异性常数 | 10⁴–10⁵ | J/m³ (钴单晶) |
磁畴宽度 | 0.1–1 μm | 典型值 |
铁磁性晶体是指具有铁磁性的固态材料,其内部原子或离子的磁矩在特定条件下自发有序排列,形成宏观磁性。以下是其核心特性及原理的详细解释:
铁磁性晶体在未施加外磁场时,相邻原子的磁矩会因交换作用(一种量子力学效应)而平行排列,形成自发磁化的区域(磁畴)。这种有序性源于晶体结构中原子间的强相互作用,与单个原子的磁性不同,是晶体整体的集体行为。
当温度超过居里温度(铁磁材料的临界温度),热运动能量足以破坏磁矩的有序排列,材料会转变为顺磁性状态,失去铁磁性。例如,铁的居里温度约为770°C。
晶体内部自发磁化分为多个磁畴,每个磁畴内磁矩方向一致,但不同磁畴的磁化方向可能不同。在外磁场作用下,磁畴会重新排列,导致宏观磁化(表现为高磁导率和磁滞现象)。
铁磁性晶体的典型代表包括铁、钴、镍及其合金(如Fe₃O₄、稀土永磁材料),广泛应用于电机、变压器、磁存储设备等领域。
总结来看,铁磁性晶体的本质是原子间交换作用导致的自发磁化与磁畴动态响应,其特性受温度、晶体结构等因素调控。
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