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微磁学

✍ dations ◷ 2025-11-30 20:12:56 #动力系统,静磁学

微磁学是磁学的一个分支。其研究对象为介观尺度下铁磁体的磁化过程。该尺度足够大，大到到原子的大小可忽略不计，因此在该尺度下材料的磁学特性是连续的；然而该尺度又足够小，小到可以看清磁畴的结构。微磁学主要解决两类问题：

假定在铁磁体内某区域 $d V {\displaystyle dV}$ 时，各向异性能最低。

赛曼能来源于磁矩和外加磁场的作用。当磁矩与外场方向一致时，该能量最低。赛曼能可表示为

其中 $H_{a}$ /d是能量密度。

由能量密度的表达式，可以计算出：

LLG方程是磁矩的动力学方程。它描述了磁矩在等效场下的拉莫尔进动，以及一个阻尼项。LLG方程可表示为

在数学上可以推出LLG方程等价于下面的方程（又称为LL方程）：

式中 $\gamma$ $\gamma$ 为旋磁比， $\alpha$ $\alpha$ 为Gilbert阻尼常数。

微磁学可用于计算机硬盘的磁头和磁介质、永磁体的研发。

早期由于计算机运算能力不足，对微磁学的研究以理论推导为主。80年代后随着计算机技术的进展，计算机模拟成为重要手段。常用的模拟软件有oommf、magpar等。最近几年随着GPU通用计算的发展，出现了一批GPU加速的模拟软件如mumax、GPMagnet和TetraMag等。

1963年William Fuller Brown Jr.发表了一篇关于反平行磁畴结构的文章，代表了这一领域的开端。

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