37.
Магнитные св-ва ферромагнетиков.
Ферромагнетики
– в-ва, обладающ. самопроизвольной
намагнич-ю, кот-ая сильно измен-ся под
влиянием внешних воздействий –
магнитного поля, деформации, температуры.
К ферромагн-м
(ferrum
– железо) относятся в-ва, магнитная
восприимчивость
кот-х полож. и достигает значений
-
(безразмерная). Намагнич-ть =χ
и магн.
индукция
=(
)
ферромагнетиков растут с увелич.
напряж-ти магнит. поля
нелинейно,
а
растет линейно с
:
= .
Существенным отличием ферромагнетиков
от диа- и парамагнетиков является
наличие у ферромагнетиков самопроизвольного
магн. момента
в
отсутствие внешнего магн. поля, что
означ, что электронные спины и магн.
моменты ориентированы в в-ве упорядоченным
образом. Основные
отличия магнитных свойств ферромагнетиков.
1.
Нелинейная зав-ть намагнич-ти от
напряж-ти магн. поля Н
(при
наблюдается
магнитное насыщение) (рис. 1). 2.
При
зав-ть
магн. индукции В
от Н
нелинейная, а при
–
линейная (рис. 2). 3.
Зав-ть отн-ой магн. прониц-ти от Н
имеет сложный характер (рис. 3), причем
max
значения μ велики (
-
).
4.
У каждого ферромагнетика имеется
такая температура, наз. т.
Кюри
( ),
выше кот.
это в-во теряет свои особые магнитные
св-ва. Наличие темп-ры Кюри связано с
разрушением при
упорядоченного
состояния в магн. подсистеме кристалла
– параллельной ориентации магнитных
моментов. 5.
Существование магнитного
гистерезиса. Петля
гистерезиса
– график зав-ти намагнич-ти в-ва от
напряж-ти магн. поля Н
(рис. 4). Намагнич-ть
при
наз.
намагнич-ю
насыщения.
Намагнич-ть
при
H=0 наз.
остаточной
намагнич-ю.
Напряж-ть
магн. поля, полностью размагниченного
ферромагнетика, наз.
коэрцитивной
силой.
Она хар-ет способность ферромагнетика
сохранять намагниченное состояние.
[Большой
коэрцитивной силой (широкой петлей
гистерезиса) обладают магнитотвердые
материалы.
Малую коэрцитивную силу имеют
магнитомягкие
материалы.]
При
большой
исходный кусок железа разбит на
множество очень маленьких (
-
см), полностью намагниченных областей
– доменов. Векторы намагнич-ти доменов
в отсутствие внешнего магн. поля
ориентированы т.о., что полный магнитный
момент ферромагнитного материала =0.
В целом в монокристалле реализуется
такое разбиение на доменные структуры,
кот. соотв-ет min
свободной энергии ферромагнетика.
Если поместить ферромагнетик, разбитый
на домены, во внешнее магн. поле, то в
нем начинается движение доменных
стенок. Они перемещ-ся т.о., чтобы
областей с ориентацией вектора
намагнич-ти по полю стало больше, чем
областей с противоположной ориентацией
(рис. 5, б, в, г). Такое движение доменных
стенок понижает энергию ферромагнетика
во внешнем магн. поле. По мере нарастания
магн. поля весь кристалл превращается
в один большой домен с магнитным
моментом, ориентированным по полю
(рис. 5, а).    
|