Ферромагнетики. Опыт Столетова. Кривые намагничивания ферромагнетиков. Гистерезис. Точка Кюри. Домены. Качественные объяснения свойств ферромагнетиков.

Ферромагне́тики - это вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий – магнитного поля, деформации, температуры. Магнитная восприимчивость ферромагнетиков положительна и значительно больше единицы.

• При не слишком высоких температурах ферромагнетики обладают самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий.
• Для ферромагнетиков характерно явление гистерезиса (явление зависимости вектора намагничивания и вектора напряжённости магнитного поля в веществе не только от приложенного внешнего поля, но и от предыстории данного образца).
• Ферромагнетики притягиваются магнитом.

Впервые систематические исследования магнитной проницаемости μ от напряженности Н были проведены Столетовым. Зависимость магнитной проницаемости некоторых ферромагнетиков от напряженности магнитного поля – кривая Столетова.

χ d = d I d H {\displaystyle \chi _{d}={\frac {dI}{dH}}} Из рисунка видно, что кривая χ d {\displaystyle \chi _{d}} начинается при Н = 0 с некоторого конечного значения χ a {\displaystyle \chi _{a}} (начальная восприимчивость) и достигает наибольшего значения χ m {\displaystyle \chi _{m}} (максимальная восприимчивость), соответствующего наиболее крутому подъёму кривой, и затем стремится к нулю, когда намагниченность приближается к насыщению I s {\displaystyle I_{s}}.

У каждого ферромагнетика имеется такая температура, называемая точкой Кюри,выше которой это вещество теряет свои особые магнитные свойства.

Наличие температуры Кюри связано с разрушением при T>T_k упорядоченного состояния в магнитной подсистеме кристалла – параллельной ориентации магнитных моментов.

Петля гистерезиса – график зависимости намагниченности вещества от напряженности магнитного поля Н.

Намагниченность J_s при H=H_s называется намагниченностью насыщения.

Намагниченность ±J_R при H=0 называется остаточной намагниченностью (что необходимо для создания постоянных магнитов)

Домен — область в ферромагнитном кристалле, в которой существует самопроизвольная намагниченность

Уравнения Максвелла для электромагнитного поля в интегральной форме. Переменноеэлектромагнитное поле. Вывод волнового уравнения.

Переменное электромагнитное поле– совокупность изменяющихся во времени и взаимно связанных и обуславливающих друг друга электрического и магнитного полей. Оно определяется двумя векторными величинами – напряженностью электрического поляЕи напряженностью магнитного поля Н.

Вывод волнового уравнения для электромагнитных волн

Переменное электрическое поле порождает переменное магнитное и наоборот, и это приводит к возникновению электромагнитной волны. Выведем волновое уравнение из I и II уравнений Максвелла в интегральной форме.

Пусть в пространстве (однородной, изотропной, неферромагнитной среде с относительной электрической и магнитной проницаемостями ε, μ) существует переменное электрическое поле. Свободные заряды и макротоки отсутствуют. Напряжённость электрического поля направлена вдоль оси y и изменяется только вдоль оси x. При этом магнитная индукция будет направлена вдоль оси z:

и

Мысленно выделим в пространстве прямоугольные контуры 1234 в плоскости xy и 1456 в плоскости xz, причём ширина контуров Δ x << x. Циркуляция E по контуру 1234:

поток сквозь поверхность, натянутую на этот контур, взятый с обратным знаком:

Подставим в I уравнение Максвелла и поделим на Δ x:

при Δ t → 0

Циркуляция напряжённости магнитного поля по контуру 1456:

ток смещения сквозь поверхность, натянутую на этот контур,

Подставим во II уравнение Максвелла и поделим на Δ x:

при Δ t → 0 . Т.к.

Общий вид волнового уравнения (для плоской волны)

Скорость распространения электромагнитных волн

скорость распространения электромагнитных волн в вакууме

Скорость электромагнитных волн в среде