Ферромагнетики и их свойства

Помимо слабомагнитных веществ диа- и парамагнетиков, существуют сильномагнитные вещества — ферромагнетики — вещества, обладающие спонтанной намагниченностью, т. е. они намагничиваются при отсутствии внешнего магнитного поля. К ним относятся железо, кобальт, никель, их сплавы и т. д.

В

отличие от слабомагнитных веществ (см. рисунок), для которых J от Н линейна, для ферромагнетиков эта зависимость сложная: вначале с возрастанием Н намагниченность J растет сначала быстро, затем медленнее, достигая магнитного насыщения J _нас.

Существенная особенность ферромагнетиков - не только большие значения  (например, для железа  5000, для сплава супермаллоя  800000!), но и зависимость  от Н. Характерная особенность ферромагнетиков состоит также в том, что для них зависимость J от Н (следовательно, и В от Н) определяется предысторией намагничения ферромагнетика. Это явление получило название магнитного гистерезиса. 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.

Согласно современным представлениям, ферромагнетик ниже точки Кюри разбивается на большое число малых микроскопических областей — доменов, самопроизвольно намагниченных до насыщения. При отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты отдельных доменов ориентированы хаотически и компенсируют друг друга, поэтому результирующий магнитный момент ферромагнетика равен нулю и ферромагнетик не намагничен. Внешнее магнитное поле ориентирует по полю магнитные моменты не отдельных атомов, как это имеет место в случае парамагнетиков, а целых областей спонтанной намагниченности, причем домены поворачиваются по полю скачком.

В настоящее время установлено, что магнитные свойства ферромагнетиков определяются спиновыми магнитными моментами электронов. Установлено также, что ферромагнитными свойствами могут обладать только кристаллические вещества, в атомах которых имеются недостроенные внутренние оболочки с нескомпенсированными спинами. В данном случае могут возникать силы, которые вынуждают спиновые магнитные моменты электронов ориентироваться параллельно друг другу, что и приводит к возникновению областей спонтанного намагничивания.