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2.1 磁化、磁畴及磁畴壁的运动
2.1.1 磁性体的自发磁化和磁畴的形成
——从自发磁化到磁畴的形成,再到充磁后磁化的定向排列
一般情况下,磁性体会自然地具有磁学特性,称这种磁学特性为自发磁性,或自发磁化。
而且,自发磁性具有温度相关性,在0 K(-273℃)时最大。这种特性随着温度的升高而下降,在居里点,一切磁性都会消失。也就是说,变为非磁性体。图2-1表示磁性材料的自发磁化与温度的关系。
当然,自发磁化是将其整体看成是一个永磁体而出现的,从这种意义上讲,在绝对0 K,即-273℃下,自发磁化取最大,即使不从外部给予磁性能量,也会自然成为永磁体。换句话说,铁等铁磁性体只要温度下降到-273℃,从道理上讲,会成为强力永磁体。
但是,这毕竟是针对一个磁畴内的情况而言的,实际上,在铁中存在无数这样的微小磁体,它们的自旋方向是各种各样的,如图2-2(a)所示。因此,即使温度下降到-273℃,磁性体整体也不会成为永磁体。
图2-2(b)表示室温情况的自旋排列。不仅每个磁畴的自旋方向各不相同,而且,即使在同一磁畴中,自旋也有平行和反平行(少量)之分,磁畴内的自发磁性是二者抵消后的剩余。因此,这种状态只能对应单纯的磁性材料,而其不具有磁性吸引力。图2-2(c)表示绝对零度情况,如图中所示,在一个磁畴内,此时的自发磁性最大。但是,即使在这种情况下,磁性体整体也不会成为永磁体。图2-2(d)表示沿着上下方向充磁后的情况。其中,所有磁畴内的自发磁性达到最大,自旋也集中于从下而上的方向。只有在这种情况下,磁性体才开始变为永磁体。
本节重点
(1)磁性体的自发磁化和磁畴的形成。
(2)自发磁化在0K为最大,在居里点为0。
(3)磁性体充磁后的模式。