2.2.2. Парамагнетизм
Парамагнетики – вещества, у которых атомы или молекулы в отсутствие внешнего магнитного поля обладают некоторым магнитных моментом. Магнитные моменты атомов парамагнетика зависят от строения атомов (молекул), постоянны для данного вещества и не зависят от внешнего магнитного поля.
Вне магнитного поля тепловое хаотическое движение атомов (молекул) парамагнетика препятствуют упорядочиванию расположения векторов Рm магнитных моментов отдельных атомов (молекул). Вещество не намагничивается.
При внесении парамагнитного вещества в магнитное поле каждый атомный (молекулярный) ток стремится расположиться так, что вектор его магнитного момента был ориентирован параллельно вектору В0 магнитной индукции внешнего магнитного поля. Совместное действие магнитного поля и теплового движения приводит к тому, что ориентация магнитных моментов атомов становится преимущественно параллельной направлению внешнего поля. Вещество намагничивается – в нем возникает собственное (внутреннее) магнитное поле. Вектор магнитной индукции внутреннего поля направлен одинаково с вектором индукции внешнего намагничивающего поля.
Рис. 2.2.2.1. Магнитный момент атома парамагнитного вещества в магнитном поле.
Если воздействие намагничивающего поля прекращается, то и парамагнитные свойства исчезают. При повышении температуры в парамагнетике усиливается тепловое хаотическое движение атомов, препятствующее ориентации магнитных моментов. Поэтому относительная магнитная проницаемость парамагнетиков уменьшается при нагревании.
2.2.3. Ферромагнетизм
Ферромагнетики – группа веществ, в твердом кристаллическом состоянии обладающая совокупностью магнитных свойств, обусловленных особым взаимодействием атомных носителей магнетизма. Собственное (внутреннее) магнитное поле ферромагнетиков имеет индукцию в сотни и тысячи раз большую, чем индукция внешнего магнитного поля, вызвавшего явление намагничивания, т.е. образования внутреннего поля.
Особые свойства ферромагнетиков обнаруживаются только при температурах, меньших некоторой, называемой температурой (точкой) Кюри ΘК. Для железа ΘК = 7580. При Т≥ ΘК ферромагнитные свойства исчезают и вещество становится парамагнетиком.
При Т≤ ΘК ферромагнитное тело состоит из доменов. Домен – малая область вещества с линейными размерами от 10-6 до 10-4 м, т.е. 1 ÷ 100 мкм (для естественных ферромагнетиков). Минимальный размер, достигнутый при синтезе ферритов (ферримагнетиков) со структурой граната и шпинели, равен 6*10-8 м. (Для сравнения – размер атома железа = 0,126*10-10). Внутри доменов существует наибольшая величина намагниченности, равная Iн – намагниченности насыщения. Другое название доменов – области самопроизвольной намагниченности. Внутри домена спины электронов ориентированы параллельно друг другу, в результате чего возникает весьма сильное магнитное поле (до насыщения). Каждый домен, кроме того, характеризуется определенным значением и направлением вектора магнитного момента Рmд всего домена. (Рис. 2.2.3.1.)
Рис. 2.2.3.1
Рис. 2.2.3.2
Рис. 2.2.3.3
В отсутствие внешнего магнитного поля векторы магнитных моментов отдельных доменов ориентированы внутри ферромагнетика совершенно беспорядочно, так что суммарный магнитный момент всего тела равен нулю (рис. 2.2.3.2). Под влиянием внешнего магнитного поля в ферромагнетиках происходит поворот вдоль поля магнитных моментов не отдельных атомов или молекул, а целых областей самопроизвольной намагниченности – доменов. Поворот вдоль поля векторов Рmд происходит сначала в тех доменах, у которых направление Рmд наиболее близко к направлению вектора индукции В0 внешнего поля. Поэтому величина намагниченности I с увеличением В0 постепенно. При достаточно сильном внешнем поле все ферромагнитное тело оказывается намагниченным, Величина намагниченности I достигает максимального значения I н – наступает магнитное насыщение. (Рис 2.2.3.4.)
Рис 2.2.3.4. Кривая магнитного насыщения.