35. Диамагнетизм

В зависимости от структуры и свойств атомов или молекул магнетиков, а также величины магнитной проницаемости все они делятся на: диомагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Диомагнетики – вещества, атомы которых в отсутствии поля не обладают собственным магнитным моментом; это означает, что суммарный магнитный момент всех элементов, движущихся вокруг ядра равен 0. Выражение для намагниченности в векторном виде:

J=-(e²nzS_┴B)/4πm. Отличие индукции поля в диомагнетике от индукции поля в вакууме мала. По-этому под индукцией можно понимать индукцию внешнего поля. χ=-μ₀e²nzS_┴/4πm. Намагниченность направлена в противоположную сторону по отношению к внешней магнитной индукции, что говорит о том, что магнитная восприимчивость меньше 0, а μ<1. Отрицательное значение χ приводит к тому, что диамагнетик выталкивается из неоднородного магнитного поля в область с меньшим значением индукции.

36. Парамагнетики

В отличие от диомагнетиков парамагнетики состоят из атомов или молекул, обладающих в отсутствии внешнего магнитно поля собственным магнитным моментом. При нулевой индукции внешнего поля все такие элементарные моменты ориентированы в пространстве хаотически вследствие наличия теплового движения и поэтому результирующее значение намагниченности равно 0. В молекулах парамагнетика имеется диамагнетический эффект, при котором возникает наведенный момент направленный против поля. При больших и малых значениях индукции можно получить соответствующее значение для намагниченности. Малые поля: p_mB/kT<<1, χ<<1. J=np_m²B/3kT. Большие поля: p_mB/kT>>1, χ>>1. J=np_m. Т.е. для случая больших полей намагниченность не зависит от B, а значит насыщается.

37. Ферромагнетики.

Су­ществуют сильномагнитные вещест­ва – ферромагнетики – вещества, обла­дающие спонтанной намагниченностью, т. е. они намагничены даже при отсутствии внешнего магнитного поля. К ферромагне­тикам кроме основного их представите­ля – железа – относятся, напри­мер, кобальт, никель, гадолиний, их спла­вы и соединения.

Ферромагнетики помимо способности сильно намагничиваться обладают еще и другими свойствами, существенно отли­чающими их от диа- и парамагнетиков.

Если для слабомагнитных веществ зависи­мость J от Н линейна, то для ферромагнетиков эта зависимость является довольно сложной. По мере возрастания Н намагниченность J сначала растет быст­ро, затем медленнее и, наконец, достигает­ся так называемое магнитное насыщение J_нас, уже не зависящее от напряженности поля.

Существенная особенность ферромаг­нетиков – не только большие значения , но и зависи­мость  от Н. Вначале  растет с увеличением Н, затем, достигая макси­мума, начинает уменьшаться, стремясь в случае сильных полей к 1.

Характерная особенность ферромагне­тиков состоит также в том, что для них зависимость J от H (а следовательно, и В от Н) определяется предысторией на­магничевания ферромагнетика. Это явле­ние получило название магнитного гисте­резиса.

Различные ферромагнетики дают раз­ные гистерезисные петли. Ферромагнетики с малой коэрцитивной силой H_C (с узкой петлей гистерезиса) называ­ются мягкими, с большой коэрцитивной силой (с широ­кой петлей гистерезиса) — жесткими. Ве­личины H_C, J_ос и _max определяют применимость ферромагнетиков для тех или иных практических целей. Так, жесткие ферромагнетики (например, углеродистые и вольфрамовые стали) применяются для изготовления постоянных магнитов, а мяг­кие (например, мягкое железо, сплав же­леза с никелем) – для изготовления сер­дечников трансформаторов.

Ферромагнетики обладают еще одной существенной особенностью: для каждого ферромагнетика имеется определенная температура, называемая точкой Кюри, при которой он теряет свои магнитные свойства. При нагревании образца выше точки Кюри ферромагнетик превращается в обычный парамагнетик.