Парамагнетики – слабомагнитные вещества, усиливают магнитное поле

(Al, Mn, Mo, Cr)

Парамагнетиками называют вещества, у которых даже в отсутствии внешнего магнитного поля атомы и молекулы имеют собственный магнитный момент. Однако, в отсутствии внешнего магнитного поля, магнитные моменты разных атомов и молекул ориентированы хаотически. При этом магнитный момент любого макроскопического объема вещества равен нулю. При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле, магнитные моменты ориентируются по направлению внешнего магнитного поля, и возникает магнитный момент, направленный вдоль направления магнитного поля.

Однако, суммарное магнитное поле, возникающее в парамагнетике существенно перекрывает диамагнитный эффект.

Намагниченностью вещества называется магнитный момент единицы объема вещества.

где - магнитный момент всего магнетика, равный векторной сумме магнитных моментов отдельных атомов и молекул.

Магнитное поле в веществе складывается из двух полей: внешнего поля и поля , создаваемого намагниченным веществом:

(1)

(2)

(3)

(читается «хи») – магнитная восприимчивость вещества.

(4)

Подставим формулы (2), (3), (4) в формулу (1):

(*)

Коэффициент - безразмерная величина.

Для диамагнетиков (это означает, что поле молекулярных токов противоположно внешнему полю).

Для парамагнетиков (это означает, что поле молекулярных токов совпадает со внешним полем). Следовательно, для диамагнетиков , а для парамагнетиков .

6.5. Ферромагнетики и их свойства

Диамагнетики и парамагнетики являются слабомагнитными веществами. Для них есть величина постоянная, и незначительно отличающаяся от единицы.

Существуют сильномагнитные вещества, называемые ферромагнетиками (Fe, Co, Ni).

Ферромагнетики это вещества, обладающие спонтанной намагниченностью, то есть они намагничены даже в отсутствие внешнего магнитного поля.

Существенной особенностью ферромагнетиков является большое значение . Например, для железа , а для сплава супермаллоя – .

Вторая особенность ферромагнетиков в том, что величина

НЕ ЯВЛЯЕТСЯ КОНСТАНТОЙ.

Установлена экспериментальная зависимость между и Н (рис.).

Петля гистерезиса, коэрцитивная сила

Зависимость намагниченности J от напряженности внешнего магнитного поля H образует так называемую «петлю гистерезиса».

Вначале (участок 0-1) ферромагнетик намагничивается, причем намагничивание происходит не линейно, и в точке 1 достигается насыщение, то есть, при дальнейшем увеличении напряженности магнитного поля рост тока прекращается.

Если начать уменьшать напряженность намагничивающего поля, то уменьшение намагниченности идет по кривой 1-2, лежащей выше кривой 0 -1.

При наблюдается остаточное намагничивание (). С наличием остаточной намагниченности связано существование постоянных магнитов.

Намагниченность обращается в ноль в точке 3, при отрицательном значении магнитного поля , которое называется коэрцитивной силой.

При дальнейшем увеличении противоположного поля ферромагнетик перемагничивается (кривая 3-4).

Затем ферромагнетик можно опять размагнитить (кривая 4-5-6) и вновь намагнитить до насыщения (кривая 6-1). Ферромагнетики с малой коэрцитивной силой (с малыми значениями ) называются мягкими ферромагнетиками, и им соответствует узкая петля гистерезиса.

Ферромагнетики, имеющие большое значение коэрцитивной силы называются жесткими ферромагнетиками.

Для каждого ферромагнетика существует определенная температура, называемая точкой Кюри, при которой ферромагнетик теряет свои ферромагнитные свойства.

Природа ферромагнетизма

Согласно представлениям Вейсса ферромагнетики при температуре ниже точки Кюри имеют доменную структуру, а именно ферромагнетики состоят из макроскопических областей, называемых доменами, каждый из которых имеет свой собственный магнитный момент, представляющий собой сумму магнитных моментов большого количества атомов вещества, ориентированных в одном направлении.

В отсутствие внешнего магнитного поля домены ориентированы хаотично и результирующий магнитный момент ферромагнетика в целом равен нулю.

При приложении внешнего магнитного поля магнитные моменты доменов начинают ориентировться в направлении поля. При этом намагниченность вещества возрастает.

При некотором значении напряженности внешнего магнитного поля все домены оказываются ориентированы вдоль направления поля. При этом рост намагниченности прекращается (наступает насыщение). При уменьшении напряженности внешнего магнитного поля намагниченность вновь начинает уменьшаться, однако, не все домены разориентируются одновременно, поэтому уменьшение намагниченности идет медленнее, и при равной нулю напряженности магнитного поля между некоторыми доменами остается достаточно сильная ориентирующая связь, которая приводит к наличию остаточной намагниченности, совпадающей с направлением магнитного поля, существовавшего ранее.

Чтобы разрушить эту связь, необходимо приложить магнитное поле в противоположном направлении. При значениях температуры выше значения точки Кюри увеличивается интенсивность теплового движения. Хаотическое тепловое движение разрывает связи внутри доменов, то есть теряется преимущественная ориентация самих доменов. Таким образом, ферромагнетик теряет свои ферромагнитные свойства.

__________________________

Конец 16 лекции

КОНЕЦ 2 СЕМЕСТРА

Дата добавления: 2014-01-15