Слабомагнитные вещества

Классификация магнитных материалов

Основные параметры магнитных веществ

Природа магнетизма

МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Все вещества в природе являются магнитными, т.е. они взаимодействуют с внешним магнитным полем и обладают определёнными магнитными свойствами, которые обусловлены движением электрических зарядов. Если это движение круговое (например: движение e^- вокруг ядра), то возникает элементарный круговой ток и соответствующий ему магнитный момент. Магнитные моменты есть и у протонов и у нейтронов, из которых состоит ядро. Но эти моменты в 1000 раз меньше магнитного момента электрона. Поэтому магнитные свойства атома характеризуются целиком электронами. Атом можно рассматривать как элементарный магнетик. Магнитный момент электронной оболочки и определяет магнитные свойства атома. Т.к. электронная структура у каждого материала разная, то это и приводит к разным свойствам веществ.

Магнитные свойства материалов определяются следующими основными параметрами:

1) Намагниченность – это отношение магнитного момента тела к его объёму.

M = m / V [A/м] (5.1)

V – объём тела; m – магнитный момент тела

2) Напряжённость магнитного поля H [A/м]

Для прямолинейного проводника:

H = I / 2pr (5.2)

I – постоянный ток в проводнике; r – расстояние от проводника до точки в которой определяется напряжённость магнитного поля.

Для кольцевого проводника:

H = w₁ I / p d_ср (5.3)

w₁ – число витков намагничивающей обмотки; d_ср – средний диаметр кольцевого проводника.

3) Магнитная индукция В (Тл) – это сумма двух составляющих напряжённости внешнего магнитного поля Н и внутреннего М.

В= m₀ (Н + М) (5.4)

m₀ – магнитная постоянная (4p×10^-7) Гн/м

4) Магнитная восприимчивость – оценивает силу взаимодействия вещества с магнитным полем, безразмерная величина. Это отношение намагниченности к напряженности магнитного поля. Способность данного вещества намагничиваться в магнитном поле.

k_м = М / Н (5.5)

5) Магнитная проницаемость. Среда, в которой возникает магнитное поле, характеризуется магнитной проницаемостью.

m = 1 + k_м = В / m₀ Н (5.6)

Она показывает во сколько раз магнитная индукция В поля в данной среде больше, чем магнитная индукция в вакууме.

По силе взаимодействия с магнитным полем все вещества разделяются на сильномагнитные и слабомагнитные. Если магнитная восприимчивость k_м «1, то это слабомагнитные вещества. К ним относят диамагнетики и парамагнетики, антиферромагнетики.

Парамагнетики – эти материалы в магнитном поле усиливают его внутри себя из-за того, что направление намагниченности совпадает с направлением внешнего поля. Атомы (ионы) этих веществ обладают магнитным моментом, в отсутствии поля они дезориентированы тепловым движением, а при намагничивании эти магнитные моменты выстраиваются по направлению поля. К парамагнетикам относятся Al, Pt, Pd, Ca, Mg, Mn, Na, соли Fe, Ni, Co и др.

Диамагнетики характеризуются тем, что ослабляют внутри себя магнитное поле, которое действует извне, из-за того, что намагниченность направлена против внешнего поля. Диамагнетизм обусловлен небольшим изменением угловой скорости орбитального вращения e^- при внесении атома в магнитное поле. В данном случае проявляется закон электромагнитной индукции. Электронную орбиту рассматривают как замкнутый контур, под действием внешнего поля в контуре изменяется сила тока и возникает дополнительный магнитный момент. По закону Ленца этот момент направлен навстречу внешнему полю. Магнитная восприимчивость k_м < 0. К ним относятся Cu, Au, Ag, Pb, Zn, Hg, Ga и др. К диамагнетикам также относится ряд органических соединений. Диамагнетиками являются вещества в сверхпроводящем состоянии.

Антиферромагнетики – это кристаллические вещества, в которых магнитные моменты атомов (ионов) в соседних узлах кристаллической решетки ориентированны антипараллельно. Под действием внешнего магнитного поля антиферромагнетики приобретают слабую намагниченность. Повышение t° до температуры, называемой точкой Нееля, приводит к потере намагниченности и переходу в парамагнитное состояние. Антиферромагнетики – Cr, NiF₂, FeF₂, NiO.

С точки зрения технического применения наибольший интерес представляют сильномагнитные вещества k_м» 1 (ферромагнетики и ферримагнетики).

Дата добавления: 2015-05-26