
【電】 ferromagnetic crstal
determine; iron; unalterable; weapon
【醫】 Fe; ferri; ferrum; iron; mars; sidero-
【經】 iron
magnetism
crystal; crystalloid
【化】 crystal
【醫】 Crys.; crystal
鐵磁性晶體(Ferromagnetic Crystal)是指具有鐵磁性的晶體材料,其内部原子磁矩在居裡溫度以下能自發平行排列,形成宏觀磁性。以下是詳細解釋:
相鄰原子電子自旋通過量子力學交換作用産生平行排列,形成磁疇(Magnetic Domains)。該理論由海森堡于1928年提出,是鐵磁性的微觀基礎 。
當溫度超過 (T_c)(如鐵為1043 K),熱擾動破壞磁矩有序排列,材料轉變為順磁性。公式表示為:
$$ chi propto frac{1}{T - T_c} $$ 其中 (chi) 為磁化率 。
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 | 數值/描述 | 單位/條件 |
---|---|---|
飽和磁化強度(Fe) | 1.7×10⁶ | A/m (室溫) |
居裡溫度(Fe) | 1043 K | - |
磁各向異性常數 | 10⁴–10⁵ | J/m³ (钴單晶) |
磁疇寬度 | 0.1–1 μm | 典型值 |
鐵磁性晶體是指具有鐵磁性的固态材料,其内部原子或離子的磁矩在特定條件下自發有序排列,形成宏觀磁性。以下是其核心特性及原理的詳細解釋:
鐵磁性晶體在未施加外磁場時,相鄰原子的磁矩會因交換作用(一種量子力學效應)而平行排列,形成自發磁化的區域(磁疇)。這種有序性源于晶體結構中原子間的強相互作用,與單個原子的磁性不同,是晶體整體的集體行為。
當溫度超過居裡溫度(鐵磁材料的臨界溫度),熱運動能量足以破壞磁矩的有序排列,材料會轉變為順磁性狀态,失去鐵磁性。例如,鐵的居裡溫度約為770°C。
晶體内部自發磁化分為多個磁疇,每個磁疇内磁矩方向一緻,但不同磁疇的磁化方向可能不同。在外磁場作用下,磁疇會重新排列,導緻宏觀磁化(表現為高磁導率和磁滞現象)。
鐵磁性晶體的典型代表包括鐵、钴、鎳及其合金(如Fe₃O₄、稀土永磁材料),廣泛應用于電機、變壓器、磁存儲設備等領域。
總結來看,鐵磁性晶體的本質是原子間交換作用導緻的自發磁化與磁疇動态響應,其特性受溫度、晶體結構等因素調控。
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