参考文献 30

1  引言

1.1  磁学的发展历程

我国是最早用文字记载磁现象的国家之一。公元前4世纪战国时期成书的《管子》中就有“上有慈石者，下有铜金”的描述。这是有关磁石和磁性矿的最早记载。在磁现象的早期应用中，最值得我们骄傲的是中国四大发明之一——指南针的发明和应用，对人类历史的发展起到了重要的作用。

人类对磁学进行系统性研究，始于16世纪。在磁的研究方面，英国人吉尔伯特做出了突出贡献。他1600年出版的著作《论磁》是人们对磁现象系统研究开始的标志。到18世纪，在磁的研究方面有了新进展。法国物理学家库仑提出丝线指南针的设想，在此基础上制成了库仑扭秤。在建立了电荷相互作用的库仑定律同时，他得到了磁力的相互作用定律，可以说库仑是静电、静磁学的第一位奠基人。此后，法国数学家、物理学家泊松，提出了磁体间的相互作用的势函数积分方程，把磁的研究发展到定量阶段，但这时电与磁还是分别平行、独立地进行着研究。 

丹麦物理学家奥斯特在1820年发现了电流的磁效应，在当时的科学界引起巨大的反响和重视，科学家纷纷转向这方面的讨论和研究，推动了整个电磁学的发展。之后，安培由电流磁效应想到：既然磁体之间有相互作用，电流与磁体间也有作用，那么两个载流导体之间也一定存在着相互作用。他通过一系列实验和研究，提出计算两个电流线元间作用力的公式——安培定律表达式。到1821年初，安培又进一步提出磁性起源的假说，这就是历史上有名的分子电流假说。 

新发现的浪潮冲击着整个欧洲。法拉第在新的发现面前，重做了已有的实验，并提出新的研究课题——磁生电。经过10年的艰苦努力，在大量实验的基础上，发现了电磁感应现象及其所遵循的规律。 

电磁感应现象的发现是具有划时代意义的，它把电与磁长期分立的两种现象最后联结在一起，揭露出电与磁的本质联系，找到了机械能与电能之间的转化方法。在理论上，为建立电磁场的理论体系打下了基础；在实践上，开创了电气化时代的新纪元。 

发现电磁感应现象之后，法拉第提出磁感线的概念，并第一次绘制了磁感线图，后来又把有磁感线的空间称为“场”。麦克斯韦是英国著名的物理学家，他发展了法拉第“力线——¬场”的思想，把它数学化，提出了描述电磁场运动规律的方程组，预言了电磁波的存在，并由德国物理学家赫兹通过实验证实。

随后，在1907年，铁磁理论的先驱者——法国人外斯提出了解释铁磁现象的唯象理论。他假设在铁磁体中，有强大的“分子场”存在，而且即使无外磁场，也能自发磁化；能自发磁化的小区域被称为磁畴，磁化后，每个磁畴均达到磁饱和。由他提出的这个现代分子场理论，成为了磁畴理论和微观磁学的开端。

之后，磁性理论沿三个不同层次发展：磁畴理论、微磁学理论和原子层次的磁性理论。它们各有一定的适用范围并在各自的范围内取得了很大的成功。在二十世纪四十年代，Landau和Lifshitz建立了磁畴理论。这个理论预先假设磁畴和畴壁的存在，然后比较不同磁结构的能量，取能量较小的那种结构为实际存在的磁畴结构。磁化过程由畴壁位移或畴内磁化矢量的转动来实现。磁畴理论能很好地描述块体磁性材料，但它在原理上存在严重的缺陷，不能给出精确的结果。

为解决这些不足，微磁学理论快速发展。在1940~1941年，Brown发表了几篇有关微磁学的论文，奠定了现代微磁学的基础。而微磁学（micromagnetic）一词由Brown于1963年提出的[1]，标志着微磁学理论的诞生。