基本信息
书名：铁磁学(第二版)(上册)
定价：128.00元
作者：戴道生,钱昆明
出版社：科学出版社
出版日期：2017-12-01
ISBN：9787030530394
字数：
页码：
版次：31
装帧：平装
开本：
商品重量：0.4kg
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内容提要
本书基于理论和实际相结合的思想，系统地介绍铁磁学的物理图像和基本知识.全书分上、下两册出版.上册专门讨论物质磁性的起源及其随温度的变化；下册介绍技术磁化理论与磁路设计原理，交流磁化理论和磁共振理论.本书为上册，共分六章（即章至第6章），前两章主要介绍磁性的一般现象和理论，后四章介绍自发磁化的量子理论.每章之后附有参考文献.
目录
作者介绍
文摘
序言
《磁场中的奥秘：探索材料的磁性世界》 本书深入浅出地剖析了物质磁性的本质、不同材料的磁学特性及其广泛应用。我们将从最基础的磁现象出发，逐步揭示微观层面磁场的来源，理解原子磁矩的形成与相互作用，进而阐述宏观磁性的起源。随后，本书将详尽介绍各类磁性材料的分类、性质及其独特的应用前景。 第一章 磁现象的起源：微观世界的涌动 在探索磁性世界的奥秘之前，我们首先需要理解磁现象的根源。本章将带领读者回到物质最基本的构成单元——原子。我们将介绍电子的运动及其产生的磁矩，这是所有磁性的基础。 原子磁矩的来源： 电子的轨道磁矩： 电子围绕原子核的运动，如同微小的电流环，会产生一个磁场，这个磁场的大小与电子的轨道角动量成正比。我们将探讨电子轨道运动的经典模型以及量子力学对轨道磁矩的精确描述，理解其方向与角动量的关系。 电子的自旋磁矩： 除了绕核运动，电子本身还具有一种内在的属性——自旋。这种自旋运动同样产生一个磁矩，并且通常比轨道磁矩对宏观磁性贡献更大。我们将深入理解电子自旋的概念，以及它如何成为物质磁性的关键要素。 核磁矩： 虽然通常比电子磁矩小得多，但原子核本身也可能具有磁矩。本书将简要介绍核磁矩的来源及其在特定领域（如核磁共振）的应用。 磁场的产生与相互作用： 毕奥-萨伐尔定律与安培定律： 我们将回顾经典电磁学中的基本定律，理解电流如何产生磁场，以及磁场对运动电荷的作用力。这些定律是理解宏观磁现象的基础。 磁偶极子： 单个原子磁矩可以被看作一个微小的磁偶极子。本书将分析大量磁偶极子在空间中的分布与相互作用，理解它们如何协同作用形成宏观磁性。 磁场强度 (H) 与磁感应强度 (B)： 区分这两个重要的磁学概念，理解它们之间的关系以及它们在描述磁场和物质响应磁场时的作用。 第二章 磁性材料的分类与特性：从顺磁到铁磁的跨越 物质在磁场中的表现千差万别，这取决于其内部原子磁矩的排列和相互作用方式。本章将对各类磁性材料进行系统性的划分和深入的分析。 抗磁性 (Diamagnetism)： 基本原理： 即使在外加磁场消失后，所有物质都表现出一定的抗磁性。我们将解释抗磁性的微观机制，即外磁场诱导的电子轨道运动改变，产生一个与外磁场方向相反的感应磁场。 材料特性： 抗磁性材料的磁化强度很小，且与外磁场强度成正比。我们将列举一些常见的抗磁性材料，如水、铜、金等。 应用： 简要介绍抗磁性在某些精密仪器中的应用。 顺磁性 (Paramagnetism)： 基本原理： 顺磁性材料具有未成对的电子，其原子具有永久磁矩。在外加磁场作用下，这些永久磁矩会倾向于沿着磁场方向排列，从而使材料被磁化。 材料特性： 顺磁性材料的磁化强度较小，但比抗磁性材料大。其磁化强度随温度升高而减小，且遵循居里定律。我们将介绍一些典型的顺磁性材料，如铝、铂、氧气等。 应用： 顺磁性材料在磁共振成像 (MRI) 以及一些催化剂中的应用。 铁磁性 (Ferromagnetism)： 基本原理： 铁磁性是磁性中最引人注目的现象。铁磁性材料具有很强的自发磁化趋势，即使没有外加磁场，其内部的磁矩也会自发地平行排列形成磁畴。我们将深入探讨形成铁磁性的关键因素——交换相互作用，理解它是如何促使相邻原子磁矩趋于平行排列的。 磁畴理论： 介绍磁畴的概念，即铁磁体内部被分成许多小的、磁化方向不同的区域。在外磁场作用下，磁畴会生长、合并或畴壁移动，最终导致材料整体被强力磁化。 磁滞现象： 详细阐述铁磁材料的磁滞回线，理解矫顽力、剩磁和饱和磁化强度等关键参数的物理意义。我们将区分软磁材料和硬磁材料，以及它们在不同应用中的选择。 材料举例： 重点介绍铁、镍、钴及其合金等重要的铁磁性材料。 应用： 铁磁性材料在电动机、发电机、变压器、磁存储介质、永磁体等领域的广泛应用。 反铁磁性 (Antiferromagnetism)： 基本原理： 与铁磁性相反，反铁磁性材料中相邻原子磁矩趋于反平行排列。在这种排列下，宏观磁矩会相互抵消，使得材料通常不表现出强烈的宏观磁性。 材料特性： 反铁磁性材料的磁化强度通常很弱，且存在一个临界温度（尼尔温度）以上，其磁性会消失。 应用： 反铁磁材料在某些高性能磁记录介质以及自旋电子器件中的应用。 亚铁磁性 (Ferrimagnetism)： 基本原理： 亚铁磁性材料也存在磁矩的反平行排列，但由于两种不同种类或不同数量的磁矩相互抵消，最终仍会产生一个净的宏观磁矩，尽管通常比铁磁性材料弱。 材料特性： 亚铁磁性材料具有比反铁磁性材料更强的宏观磁性，同时保留了一些铁磁性的优点。 材料举例： 介绍铁氧体（如铁氧磁体）等常见的亚铁磁性材料。 应用： 亚铁磁性材料在变压器铁芯、微波器件、磁带等领域的广泛应用。 第三章 磁化过程与磁畴动力学：动态视角下的磁性 材料的磁性并非一成不变，其在外加磁场作用下的磁化过程以及内部磁畴的演变是理解磁性材料功能性的关键。 磁化曲线的形成： 结合第二章的介绍，本章将更深入地分析不同类型磁性材料的磁化曲线，从微观机制上解释曲线的形状和特点。 磁畴壁的移动与旋转： 畴壁的结构与能量： 介绍磁畴壁的形成是由于磁矩在不同磁畴之间过渡的区域，讨论畴壁的结构、厚度和表面能。 外场对畴壁的影响： 详细描述外加磁场如何驱动磁畴壁移动，以及这种移动如何导致材料的宏观磁化增强。 磁矩的旋转： 在某些情况下，畴壁移动不足以解释磁化过程，此时磁矩的旋转也起着重要作用。 退磁场 (Demagnetizing Field)： 退磁场的概念： 理解由于样品形状不对称导致的一些区域磁荷分布不均，从而产生一个抵消外加磁场的退磁场。 退磁场对磁化的影响： 阐述退磁场如何影响材料的实际磁化强度，尤其是在高磁导率材料中。 磁畴动力学： 畴壁移动的阻碍因素： 探讨晶界、杂质、缺陷等如何阻碍畴壁的移动，从而影响材料的矫顽力和剩磁。 磁畴翻转机制： 介绍除了畴壁移动之外，磁畴也可能通过“反转”的方式实现磁化方向的改变。 第四章 磁性材料的应用：从古老到前沿 磁性材料的独特属性使其在现代科技中扮演着不可或缺的角色。本章将聚焦于磁性材料的实际应用，展现其强大的技术价值。 信息存储技术： 磁性存储介质： 深入探讨硬磁盘驱动器、磁带等信息存储设备的工作原理，解释为何需要高矫顽力、高剩磁的硬磁材料。 磁泡存储器： 介绍曾一度兴起的磁泡存储技术，以及其对磁畴稳定性的特殊要求。 现代磁记录技术： 简要提及如垂直记录、叠瓦式记录等先进的磁记录技术，以及对磁性材料性能提出的新挑战。 能源与动力应用： 永磁体电机与发电机： 介绍采用稀土永磁材料（如钕铁硼）制造的高效电机和发电机，以及其在电动汽车、风力发电等领域的重要作用。 变压器与电感器： 阐述软磁材料（如铁氧体、坡莫合金）在变压器铁芯和电感器中的应用，解释其低损耗和高磁导率的优势。 磁悬浮列车： 简要介绍永磁体和电磁体在磁悬浮列车中的应用，以及其克服摩擦、实现高速运行的原理。 医疗与健康： 磁共振成像 (MRI)： 详细介绍MRI技术，强调超导磁体和梯度磁场在生成高分辨率医学影像中的核心作用。 磁疗： 探讨磁场在辅助治疗中的应用，以及其潜在的生理效应（尽管科学证据仍在不断完善）。 磁性靶向药物输送： 介绍利用磁性纳米颗粒将药物精准输送到病灶区域的前沿技术。 传感器与仪器： 霍尔效应传感器： 介绍霍尔效应的工作原理，以及利用磁性材料制造的各类位置、速度、电流传感器。 磁力计： 讲解不同类型的磁力计，及其在地球物理勘探、导航、安防等领域的应用。 前沿科技领域： 自旋电子学 (Spintronics)： 探讨如何利用电子的自旋自由度而非仅是电荷来开发新型电子器件，如磁性隧道结、巨磁阻效应 (GMR) 和隧道磁阻效应 (TMR) 等，以及其在存储和逻辑器件方面的潜力。 纳米磁学： 研究纳米尺寸磁性材料的独特磁学行为，如单分子磁体、磁性纳米颗粒等，以及它们在数据存储、量子计算等领域的应用前景。 本书将通过严谨的理论推导、详实的实验数据以及生动的应用案例，为读者构建一个全面而深入的磁性材料知识体系，帮助您理解这一古老而又充满活力的科学领域。
这本书的出版，无疑为我这样的科研人员提供了一本不可或缺的工具书和思想库。我常常在解决具体科研问题时，翻阅其中的相关章节，寻找理论指导和思路启迪。书中关于磁畴结构、磁晶各向异性以及磁畴壁动力学的讨论，为我理解和设计新型磁性材料提供了坚实的理论基础。例如，在研究薄膜磁性材料的畴结构时，我能够根据书中描述的能量项，预测并解释观测到的畴形，从而优化制备工艺。此外，书中对于磁滞回线和退磁场的深入分析，也帮助我更准确地评估材料的磁性能，并指导我进行性能的调控。即使是书中看似基础的概念，经过作者的重新梳理和阐释，也常常能让我获得新的理解和感悟。每次阅读，都像是在进行一次系统的知识梳理和能力提升，让我能更自信地面对科研中的挑战。