根據(jù)物質(zhì)的磁化率Χ大小和正負(fù),將物質(zhì)的磁性分為鐵磁性、亞鐵磁性、反鐵磁性、順磁性和抗磁性五種,具體表現(xiàn)在:
鐵磁性:對(duì)諸如Fe、Co、Ni等物質(zhì),在室溫下磁化率可達(dá)10-3數(shù)量級(jí),稱這類物質(zhì)的磁性為鐵磁性。鐵磁性物質(zhì)即使在較弱的磁場(chǎng)內(nèi),也可得到極高的磁化強(qiáng)度,而且當(dāng)外磁場(chǎng)移去后,仍可保留極強(qiáng)的磁性。其磁化率為正值,但當(dāng)外場(chǎng)增大時(shí),由于磁化強(qiáng)度迅速達(dá)到飽和,其Χ變小。鐵磁性物質(zhì)具有很強(qiáng)的磁性,主要起因于它們具有很強(qiáng)的內(nèi)部交換場(chǎng)。鐵磁物質(zhì)的交換能為正值,而且較大,使得相鄰原子的磁矩平行取向(相應(yīng)于穩(wěn)定狀態(tài)),在物質(zhì)內(nèi)部形成許多小區(qū)域——磁疇。每個(gè)磁疇大約有1015個(gè)原子。這些原子的磁矩沿同一方向排列,假設(shè)晶體內(nèi)部存在很強(qiáng)的稱為“分子場(chǎng)”的內(nèi)場(chǎng),“分子場(chǎng)”足以使每個(gè)磁疇自動(dòng)磁化達(dá)飽和狀態(tài)。這種自生的磁化強(qiáng)度叫自發(fā)磁化強(qiáng)度。由于它的存在,鐵磁物質(zhì)能在弱磁場(chǎng)下強(qiáng)列地磁化。因此自發(fā)磁化是鐵磁物質(zhì)的基本特征,也是鐵磁物質(zhì)和順磁物質(zhì)的區(qū)別所在。
鐵磁體的鐵磁性只在某一溫度以下才表現(xiàn)出來(lái),超過(guò)這一溫度,由于物質(zhì)內(nèi)部熱振動(dòng)破壞電子自旋磁矩的平行取向,因而自發(fā)磁化強(qiáng)度變?yōu)?,鐵磁性消失。這一溫度稱為居里點(diǎn) 。在居里點(diǎn)以上,材料表現(xiàn)為強(qiáng)順磁性,其磁化率與溫度的關(guān)系服從居里-外斯定律。
亞鐵磁性:亞鐵磁性是指有兩套子晶格形成的磁性材料。不同子晶格的磁矩方向和反鐵磁一樣,但是不同子晶格的磁化強(qiáng)度不同,不能完全抵消掉,所以有剩余磁矩,稱為亞鐵磁。亞鐵磁也有從亞鐵磁變?yōu)轫槾判缘呐R界溫度,稱為居里溫度。
反鐵磁性:反鐵磁性是指由于電子自旋反向平行排列。在同一子晶格中有自發(fā)磁化強(qiáng)度,電子磁矩是同向排列的;在不同子晶格中,電子磁矩反向排列。兩個(gè)子晶格中自發(fā)磁化強(qiáng)度大小相同,方向相反,整個(gè)晶體 。反鐵磁性物質(zhì)大都是非金屬化合物,如MnO。不論在什么溫度下,都不能觀察到反鐵磁性物質(zhì)的任何自發(fā)磁化現(xiàn)象,因此其宏觀特性是順磁性的,M與H處于同一方向,磁化率Χ為正值。溫度很高時(shí),Χ極?。粶囟冉档停吨饾u增大。在一定溫度時(shí),Χ達(dá)最大值,稱為反鐵磁性物質(zhì)的奈爾溫度。對(duì)奈爾點(diǎn)存在的解釋是:在極低溫度下,由于相鄰原子的自旋完全反向,其磁矩幾乎完全抵消,故磁化率Χ幾乎接近于0。當(dāng)溫度上升時(shí),使自旋反向的作用減弱,Χ增加。當(dāng)溫度升至奈爾點(diǎn)以上時(shí),熱振動(dòng)的影響較大,此時(shí)反鐵磁體與順磁體有相同的磁化行為。
順磁性:順磁性物質(zhì)的主要特征是,不論外加磁場(chǎng)是否存在,原子內(nèi)部存在永久磁矩。但在無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí),由于順磁物質(zhì)的原子做無(wú)規(guī)則的熱振動(dòng),宏觀看來(lái),沒(méi)有磁性;在外加磁場(chǎng)作用下,每個(gè)原子磁矩比較規(guī)則地取向,物質(zhì)顯示極弱的磁性。磁化強(qiáng)度與外磁場(chǎng)方向一致,為正,而且嚴(yán)格地與外磁場(chǎng)H成正比。順磁性物質(zhì)的磁性除了與H有關(guān)外,還依賴于溫度。其磁化率Χ與絕對(duì)溫度T成反比。順磁性物質(zhì)的磁化率一般也很小,室溫下Χ約為10-5。
抗磁性:當(dāng)磁化強(qiáng)度M為負(fù)時(shí),表現(xiàn)為抗磁性。Bi、Cu、Ag、Au等金屬具有這種性質(zhì)。在外磁場(chǎng)中,這類磁化了的介質(zhì)內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度小于真空中的磁感應(yīng)強(qiáng)度M??勾判晕镔|(zhì)的原子(離子)的磁矩應(yīng)為零,即不存在永久磁矩。當(dāng)抗磁性物質(zhì)放入外磁場(chǎng)中,外磁場(chǎng)使電子軌道改變,感生一個(gè)與外磁場(chǎng)方向相反的磁矩,表現(xiàn)為抗磁性。所以抗磁性來(lái)源于原子中電子軌道狀態(tài)的變化??勾判晕镔|(zhì)的抗磁性一般很微弱,磁化率Χ一般約為-10-5,為負(fù)值。