18.2. 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.

При дальнейшем увеличении противоположного поля ферромагнетик перемагничивается (кривая3—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.

18.3. 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 электронапо направлению поля (при этом механический моментустанавливается против поля). Под действием моментавекторыисовершают процессию вокруг направления вектора магнитной индукции, скорость которой легко найти.

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).

18.4. 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 объемевещества, а- магнитный моментi-ой частицы.

Парамагнетики: Pt, Al.

Колебания и волны