Магнитные свойства вещества. Ферромагнетизм

Характерная особенность ферромагнетиков состоит в том, что для них зависимость J от Н (а следовательно и В от Н) определяется предысторией намагничения ферромагнетика. Это явление получило название магнитного гистерезиса. Если намагнитить ферромагнетик до насыщения, а затем начать уменьшать напряженность Н намагничивающего поля, то, как показывает опыт, уменьшение J описывается кривой 1—2, лежащей выше кривой 1— 0. При Н=0 J отличается от нуля, т.е. в ферромагнетике наблюдается остаточное намагничение J_oc. С наличием остаточного намагничения связано существование постоянных магнитов.

Намагничение обращается в нуль под действием поля Н_C, имеющего направление, противоположное полю, вызвавшему намагничение. Напряженность Н_C, называется коэрцитивной силой.

J

·

·

·

·

·

Ннас

-Hс

-Jос

Jос

Hс

-Ннас

Рис. 18.1.

При дальнейшем увеличении противоположного поля ферромагнетик перемагничивается (кривая 3—4), и при Н=-Н_нас достигается насыщение (точка 4). Затем ферромагнетик можно опять размагнитить (кривая 4—5—6) и вновь перемагнитить до насыщения (кривая 6-1).

Таким образом, при действии на ферромагнетик переменного магнитного поля намагниченность J изменяется в соответствии с кривой 1 — 2—3—4—5—6—1, которая называется петлей гистерезиса (от греч. «запаздывание»). Гистерезис приводит к тому, что намагничение ферромагнетика не является однозначной функцией Н, т.е. одному и тому же значению Н соответствует несколько значений J.

Диамагнетизм

Электрон, движущийся по орбите, подобен волчку. Поэтому ему должны быть свойственны все особенности поведения гироскопов под действием внешних сил, в частности три соответствующих условиях должна возникать прецессия электронной орбиты. Если атом находится во внешнем магнитном поле , на орбиту действует вращательный момент , стремящийся установить орбитальный магнитный момент электрона по направлению поля (при этом механический момент устанавливается против поля). Под действием момента векторы и совершают процессию вокруг направления вектора магнитной индукции , скорость которой легко найти.

·

·

·

·

М

w ¢

a

r ¢

dq

Итак, под действием внешнего магнитного поля происходит прецессия электронных орбит с одинаковой для всех электронов угловой скоростью. Обусловленное прецессией дополнительное движение электронов приводит к возникновению индуцированного магнитного момента атома, направленного против поля.

Диамагнетизм обнаруживают лишь те вещества, у которых атомы не обладают

Рис. 18.2. магнитным моментом (векторная сумма орбитальных и спиновых магнитных моментов электронов атома равна нулю). Диамагнетики: (Bi, Ag, Au, Cu, смолы углерода).

Парамагнетизм

Если магнитный момент атомов отличен от нуля, вещество оказывается парамагнитным. Внешнее магнитное поле стремится установить магнитные моменты атомов вдоль , тепловое движение стремится разобрать их равномерно по всем направлениям. В результате устанавливается некоторая равновесная преимущественная ориентация моментов вдоль поля тем большая, чем больше , и тем меньшая, чем выше температура.

Кюри экспериментально установил закон, согласно которому парамагнитная килограмм – атомная восприимчивость вещества равна

æ _кат ,

где С – постоянная Кюри, зависящая от рода вещества, Т – абсолютная температура.

æ ,

где - вектор интенсивности намагничивания.

Он равен пределу отношения магнитного момента некоторого объема вещества к этому объему, когда последний стремится к нулю:

,

где - число частиц, содержащихся в объеме вещества, а - магнитный момент i -ой частицы.

Парамагнетики: Pt, Al.

 

 

Колебания и волны