5.9. Антиферромагнетизм. Ферримагнетизм. Ферриты

А нтиферромагнетики – вещества, также имеющие строгую упорядоченную ориентацию спиновых магнитных моментов электронов. Но в отличие от ферромагнетиков соседние спины ориентированы антипараллельно и полностью компенсируют друг друга (рис.5.12). Поэтому спонтанная намагниченность не возникает. Антиферромагнетиками являются, например, оксид и сульфид марганца (Mn0, MnS), оксид хрома (Cr₂0₃).

Магнитную структуру антиферромагнетиков можно рассматривать как сложную структуру, состоящую из двух подрешеток, вдвинутых одна в другую и намагниченных противоположно. Магнитные моменты подрешеток равны по величине и противоположны по направлению.

Но возможны случаи, когда величины магнитных моментов подрешеток неодинаковы (рис.5.13). Тогда разность этих магнитных моментов приводит к спонтанному намагничиванию. Нескомпенсированный антиферромагнетизм называется ферримагнетизмом, а вещества - ферримагнетиками или ферритами. Общая формула этих веществ может быть представлена в виде:

Me_xFe_y0_z, где Me – Zn, Ni, Cd, Pb, Cu, Mn ... .

Ферриты обладают высоким удельным сопротивлением и являются полупроводниками. Не имеют практически потерь на вихревые токи.

Применение: Сердечники для катушек индуктивности (для работы на высоких частотах); элементы памяти электронных схем; постоянные магниты.

Контрольные вопросы и заданимя

1. В чём состоит физическое содержание гипотезы Ампера?

2. Какая величина называется вектором намагниченности? В каких единицах она измеряется?

3. В каких единицах измеряются:

а) магнитный момент;

б) напряженность магнитного поля;

в) намагниченность;

г) магнитная восприимчивость?

4. Какая величина называется относительной магнитной проницаемостью вещества?

5. Вещество имеет магнитную проницаемость равную 1,000047. К какому виду магнетиков оно относится?

6. Магнитная восприимчивость вещества равна 0,00063. К какому виду магнетиков относится это вещество?

7. Магнитная проницаемость вещества равна 0,999981. К какому классу магнетиков относится это вещество?

8. Магнитная восприимчивость вещества равна -0,0000017. К какому виду магнетиков относится это вещество?

9. Магнитная восприимчивость вещества составляет величину порядка 10³. К какому классу магнетиков относится это вещество?

10. Назовите основные свойства ферромагнетиков.

11. В чём заключается явление магнитного гистерезиса?

12. Какая величина называется

а) остаточной индукцией;

б) коэрцитивной силой?

13. К акой из ферромагнитных материалов подойдет для изготовления сердечника понижающего трансформатора (Рис. 1)? Аргументируйте ответ.

14. Какой из ферромагнитных материалов подойдет для изготовления постоянного магнита (Рис. 1)? Аргументируйте ответ.

15. Какова физическая природа ферромагнетизма? Какие области в ферромагнетике называются доменами?

16. Как ведут себя домены при увеличении напряжённости внешнего магнитного поля?

17. Что означает насыщение ферромагнетика?

18. Чем можно объяснить существование остаточной намагниченности?

19. К акая из доменных структур соответствует точке К на основной кривой намагничивания? Аргументируйте ответ.

20. Какая температура называется температурой Кюри? Что происходит с ферромагнетиком при этой температуре?

21. В чём состоит явление магнитострикции и где оно используется?