2.9. Квантовая природа ферромагнетизма. Механизм намагничивания ферромагнетика.

Для ферромагнетиков гистерезис свойств объясняется наличием магнитных доменов (см. рис.), которые при отсутствии внешнего магнитного поля возникают самопроизвольно (спонтанно) в ферромагнитном состоянии вещества за счет упорядочения спиновых магнитных моментов молекул. Это упорядочение определяется специфическими (квантово-механическими) взаимодействиями спинов молекул ферромагнитных веществ. При повышении температуры петля гистерезиса сужается, и при достаточно высокой температуре, называемой точкой Кюри, ферромагнитное состояние исчезает, а вещество ведет себя как парамагнетик. Это объясняется тем, что тепловое движение молекул (магнитных диполей) при подходе к точке Кюри становится достаточно интенсивным, чтобы разрушить домены (исчезает спонтанная намагниченность). Процесс, связанный переходом через точку Кюри, не сопровождается выделением или поглощением теплоты (∆Q =0), что указывает на фазовый переход второго рода.

В некоторых кристаллах под действием квантово-механических взаимодействий в определенном температурном интервале образуются домены, в пределах которых спины ориентированы антипараллельно. Такие вещества, называемые антиферромагнетиками, обладают очень малой намагниченностью в отсутствие внешнего поля и приобретают слабую намагниченность под действием внешнего поля. К ним относятся твердый кислород (а-модификация, существующая при Т< 24 К), хром, ряд редкоземельных элементов и около 1000 соединений металлов ( FeO, NiO, MnO, FeF₂, NiF₂, MnF₂ и т.д.). В результате нагревания до некоторой температуры, называемой антиферромагнитной точкой Кюри или точкой Нееля, магнитное упорядочение спинов в доменах разрушается и антиферромагнетик превращается в парамагнетик (фазовый переход второго ряда).

2.10. Явление электромагнитной индукции: эдс индукции. Правило Ленца. Основной закон электромагнитной индукции (закон Фарадея-Ленца).

Явление электромагнитной индукции. Э.Д.С индукции.

Явление электромагнитной индукции открыл в 1831г. М. Фарадей английский физик. Оно заключается в следующем:

Во всяком замкнутом проводящем контуре при изменении тока Ф_м магнитной индукции В через площадь S, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток.

Этот ток называется индукционным. Возникновение индукционного тока в замкнутом контуре обусловлено появлением в этом контуре электродвижущей силы ε_ин, которую называют электродвижущей силой индукции.

ЭДС определяется лишь скоростью изменения магнитного потока и не зависит от того чем вызвано это изменение – деформацией контура, его перемещением в магнитном поле, изменением магнитного поля или совместным действием этих причин. - закон Фарадея

Правило Ленца. Закон Фарадея-Ленца

Русский физик Э.Х.Ленц, который исследовал взаимосвязь между направлением индукционного тока в контуре и причиной вызывавшей этот ток, установил в 1834 г. закономерность, называемую правилом Ленца:

Индуктивный ток в контуре всегда имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего этот индукционный ток.

В 1845 – 1847 гг. Ф.Э.Нейман создал теорию электромагнитной индукции и получил математическое выражение для закона электромагнитной индукции, которую объединяет закон Фарадея и правило Ленца.

- Закон Фарадея – Ленца

То есть ЭДС электромагнитной индукции в замкнутом проводящем контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, натянутую на контур.

Если же катушка (соленоид) содержит N витков, то полный магнитный поток ψ_м= NФ_м и называется потокосцеплением. Тогда: