Ферромагнетики

Магнитная проницаемость значительно больше 1. Заполнение электронных оболочек атома железа таково, что в третьей оболочке имеется подоболочка, спины которой (пять из шести) имеют одинаково ориентированные спины, что приводит к суммарному магнитному моменту в четыре боровских магнетона.

Распределение электронов в атоме (по энергетическим уровням):

Состояние электрона в атоме характеризуется 4 квантовыми числами:

главным - n (n=1,2,3,4…);

азимутальным - l (l=0,1,2… n-1);

магнитным - m_l (m_l= -l,…,-1,0,1,…,l);

спиновым - m_s (m_s=+1/2;-1/2).

В состоянии с квантовым числом n могут находится не более 2n² электронов (2,8,18,32,50).

Заполнение оболочек Fe₂₆

Слой/ 2n^2	n→ заполнение	l	ml	ms	оболочка
K ∕2	1→2			­ ¯	K (1 S)
L ∕8	2→2 →6			­ ¯	L 1(2 S)
	-1	­ ¯ ­ ¯ ­ ¯	L 1(2 P)
M ∕18	3→2 →6			­ ¯	M 1(3 S)
	-1	­ ¯ ­ ¯ ­ ¯	M 2(3 p)
	→(10)6		-2 -1	­ ­ ­ ­ ­ ¯	M 3(3 d)
N∕32	4→2			­ ¯	N 3(4 S)

Магнитный момент атома в четыре боровских магнетона еще не означает, что вещество будет сильно намагничиваться. При определенных условиях в кристаллах могут возникать обменные силы, которые заставляют магнитные моменты электронов выстраиваться параллельно друг другу: возникают области спонтанного намагничения – домены. В пределах каждого домена (10^-4- 10^-3 см) ферромагнетик спонтанно намагничен до насыщения и обладает большим магнитным моментом. Направления моментов доменов различны и в отсутствии внешнего поля намагниченность равна нулю. Под влиянием внешнего магнитного поля происходит поворот вдоль поля магнитных моментов доменов. Эти процессы являются необратимыми, что и служит причиной гистерезиса.

Для ферромагнетика имеется температура Т_с (точка Кюри), при которой области спонтанного намагничения распадаются и вещество утрачивает ферромагнитные свойства (для железа 768ºС). При температуре выше точки Кюри ферромагнетик становится парамагнетиком (– закон Кюри − Вейсса).

Дата добавления: 2014-01-11