
【化】 ferromagnetism
鐵磁性(Ferromagnetism)是物質磁學性質中最顯著的一類,指某些材料在無外磁場條件下能自發産生強磁化,并在移除外場後仍保持磁性的現象。該術語在漢英詞典中對應“Ferromagnetism”,其核心特征包括自發磁化、高磁導率和明顯的磁滞現象。
自發磁化
源于材料内部未配對電子的自旋磁矩在交換作用下平行排列,形成宏觀磁疇(磁性區域)。相鄰原子間量子力學效應使電子自旋趨向同向排列,産生淨磁矩 。
公式表達:交換能 ( E_{text{ex}} = -2J mathbf{S}_i cdot mathbf{S}_j )(( J ) 為交換積分,正值時促發自發磁化)。
磁疇結構
鐵磁體由多個磁疇組成,各磁疇磁化方向不同,整體淨磁化可能為零。外磁場作用下,磁疇壁移動或磁疇轉向,實現宏觀磁化 。
磁滞回線
磁化強度 ( M ) 隨外場 ( H ) 變化呈閉合曲線,體現剩磁(( B_r ))和矯頑力(( H_c ))等特性,是存儲器設計的理論基礎 。
關鍵參數:
材料 | 居裡溫度(℃) | 飽和磁化強度(kA/m) | 應用領域 |
---|---|---|---|
鐵(Fe) | 770 | 1,710 | 變壓器、電機 |
钴(Co) | 1,130 | 1,400 | 永磁合金 |
鎳(Ni) | 358 | 480 | 電磁屏蔽、電池電極 |
钕鐵硼(NdFeB) | 310–400 | 1,000–1,400 | 高性能永磁體、電動汽車 |
權威參考來源:
鐵磁性是材料在特定條件下表現出的強磁性狀态,其核心特征為自發磁化和磁疇結構。以下是詳細解釋:
鐵磁性指材料内部相鄰原子或離子的磁矩因相互作用,在局部區域(磁疇)内自發按同一方向排列,形成強磁性。即使無外磁場,這些磁疇仍保持磁化狀态,但整體材料可能因磁疇方向隨機而不顯磁性。
1907年,外斯提出“分子場”假說,認為鐵磁材料内部存在強相互作用力,使原子磁矩自發排列。磁疇理論進一步解釋:材料由多個磁疇組成,磁化時磁疇壁移動或磁疇方向轉向,實現整體磁化。
鐵磁性是電機、變壓器、磁存儲設備(如硬盤)的核心原理。其研究推動了磁性材料在工業和技術中的廣泛應用。
注:如需更完整的科學定義或實驗數據,可參考物理學教材或權威百科(如、)。
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