7. Магнитная восприимчивость

Вектор намагничивания принято связывать не с магнитной индукцией , а с напряженностью магнитного поля и, как показывает опыт, для диа– и парамагнетиков, вектор связан с вектором соотношением:

,

где – характерная для данного магнетика величина, называемая магнитной восприимчивостью.

Поскольку имеет ту же размерность, что и , [A/м], то – безразмерная величина. На основании двух последних формул имеем:

,

где .

В то время как диэлектрическая проницаемость у всех веществ всегда больше единицы (диэлектрическая восприимчивость ), магнитная проницаемость может быть как больше единицы, так и меньше единицы (соответственно магнитная восприимчивость – у парамагнетиков и – у диамагнетиков; у ферромагнетиков – ).

8. Точка Кюри

Точка Кюри, или температура Кюри (Т_с), – температура фазового перехода II рода, связанного со скачкообразным изменением свойств симметрии вещества (например, магнитной – в ферромагнетиках, электрической – в сегнетоэлектриках, кристаллохимической – в упорядоченных сплавах). Названа по имени П. Кюри.

В более узком смысле: точка Кюри - температура, выше которой исчезает самопроизвольная намагниченность доменов ферромагнетиков и ферромагнетик переходит в парамагнитное состояние.

При температуре ниже точки Кюри ферромагнетики обладают самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью и определённой магнитно-кристаллической симметрией. В точке Кюри интенсивность теплового движения атомов ферромагнетика оказывается достаточной для разрушения доменов т.е. его самопроизвольной намагниченности (тепловое движение атомов «расшатывает» существующий магнитный порядок - одинаковую ориентацию магнитных моментов атомов) и в результате ферромагнетик становится парамагнетиком.

Аналогично у антиферромагнетиков при (в так называемой антиферромагнитной точке Кюри или точке Нееля) происходит разрушение характерной для них магнитной структуры (магнитных подрешёток), и антиферромагнетики становятся парамагнетиками.

Численные значения температуры Кюри приводятся в специальных справочниках.

При охлаждении ферромагнетика ниже температуры Кюри его ферромагнитные свойства восстанавливаются.

Закон Кюри – Вейса

Закон Кюри – Вейса описывает магнитную восприимчивость ферромагнетика в области температур выше точки Кюри (то есть в парамагнитной области). Закон выражается следующей математической формулой:

,

где – магнитная восприимчивость,

– постоянная Кюри, зависящая от вещества,

– абсолютная температура в кельвинах,

– температура Кюри, К.

При магнитная восприимчивость стремится к бесконечности. При снижении температуры до точки Кюри и ниже возникает спонтанная намагниченность вещества.

2.Теория лабораторной работы

Для определения точки Кюри применяется установка, принципиальная схема которой приведена на рис. 9.

В

Рис. 9.

печь (1) помещается исследуемый образец (2), который нагревается спиралью (3). При протекании переменного тока через спираль индуктируется ток во вторичной обмотке (4). Этот ток регистрируется микроамперметром. Первичная обмотка отделена от вторичной слоем теплоизолирующего материала. Температура образца измеряется термопарой.

При достижении температуры Кюри магнитные свойства вещества меняются, вследствие чего ЭДС индукции во второй обмотке резко падает, что отмечается микроамперметром.

Н

Рис. 10.

агревательная спираль 1 обладает как индуктивным, так и омическим сопротивлением. Поэтому принципиальную схему прибора можно представить, как это показано на рис. 10. Коэффициент самоиндукции первичной обмотки зависит от ее параметров и материала сердечника.

Напряжение на первичной обмотке равно:

, (1)

где , – падение напряжения на активном сопротивлении первичной обмотки; – падение напряжения на чисто индуктивном сопротивлении, числено равное ЭДС индукции, возникающей в первичной цепи.

Из уравнения (1):

. (2)

возникает за счет изменения магнитного потока через витки обмотки. Если Ф – магнитный поток, проходящий через все витков первичной обмотки, то имеем , где – поток магнитной индукции через один виток, – число витков первичной обмотки, – магнитный поток через витков.

ЭДС во вторичной обмотке равна:

. (3)

С учетом (2) уравнение (3) можно записать:

(4)

Из данной формулы следует, что при ЭДС индукции во вторичной обмотке равна 0. Равенство выполняется лишь в том случае, когда индуктивное сопротивление в цепи первичной катушки равно 0. Если температура образца достигает точки Кюри, то коэффициент самоиндукции, а, следовательно, и индуктивное сопротивление первичной обмотки резко падает и практически становится равным 0. Поэтому можно считать , и ток во вторичной обмотке очень мал. На этом основано определение точки Кюри ферромагнетиков.