1. Магнетизм та електропровідність Землі

Магнітна класифікація речовини (діамагнетики, парамагнетики, феромагнетики)

Магнітні властивості речовини можуть бути охарактеризованими магнітною сприйнятливістю та магнітною проникністю, зв’язок між якими встановлюється такою формулою:

µ=1+

За даними величинами речовини бувають залежно від наявності магнетиту, титаномагнетиту або інших магнетиків:

1. діамагнетики (μ <1 (10^-5-10^-6), χ < 0)  кварц, ангідрит, галіт, Н₂О, нафта, Cu, Ag, Be, Zn, Hg, Pb, As, всі інертні гази органічні сполуки; магнітні поля атомів орієнтовані проти напрямку зовн.поля  результуюче поле послаблюється;

2. парамагнетики (μ >1 (10^-3-10^-6), χ > 0)  осадові, O₂, S, Cr, Pt, Al , чисті Li, Na, La, U; магнітні поля атомів орієнтовані вздовж напрямку зовн.поля  результуюче поле посилюється;

3. феромагнетики (μ >>1 (10³-10⁵), χ > 0)  метаморфізовані, магматичні породи, Fe, Ni, Co, їх сплави, магнітит, піротин; магнітні поля атомів орієнтовані вздовж напрямку зовн.поля  результуюче поле посилюється.

При відсутності зовнішнього поля діа- і парамагнетики втрачають намагніченість, феромагнетики  зберігають намагніченість.

Найбільш розповсюджені феромагнетики:

• магнетит і титаномагнетит (тверді розчини), магеміт, гематит Fe₂O₃ , гемоільменіт;

• піротин;

• гідроокиси заліза.

Магнітна сприйнятливість породи χ визначається :

• χ основного феромагнетика породи (хім. складом, типом феромагнетика, станом кристалічної гратки, розміром зерен);

• процентним вмістом феромагнетика;

• характером розташування зерен феромагнетика в породі.

Діамагнетики та парамагнетики намагнічуються пропорційно напруженості зовнішнього магнітного поля. Для них є характерною рисою відсутність залишкової намагніченості (при Н=0, J=0).

З акон намагнічування феромагнетиків ілюструє петля гістерезису (рис 1). При певному значенні напруженості магнітного поля Hn намагніченість феромагнетика досягає насиченості Js. При усунені зовнішнього магнітного поля залишається певна величина залишкової намагніченості Jr. Щоб позбавитися цієї намагніченості необхідно прикласти магнітне поле протилежного знаку Hc. Його називають коерцетивною силою. Залежно від величини коерцетивної сили Нс розрізняють магнітом’які речовини (з вузькою петлею гістерезису) та магнітотверді, у яких петля гістерезису широка.

Існує група хімічних з’єднань, кристали яких володіють дещо іншими порівняно з класичними феромагнетиками магнітними властивостями. Це так звані антиферомагнетики та феримагнетики (ферити). Моделі розташування спінів в доменах зазначених магнетиків приведені нижче (рис 2.).

Рис.1. Графіки намагнічування діамагнетиків 1, парамагнетиків 2, феромагнетиків: основна крива 3, петля гістерезису 4

Рис. 2. Моделі розташування спінів в доменах: а – феромагнетиків, б – антиферомагнетиків, в – феримагнетиків.

Антиферомагнетики дуже схожі із парамагнетиками. Їх особливість – аномальна поведінка магнітної сприйнятливості при нагріванні та охолодженні. При певній температурі магнітна сприйнятливість досягає максимальної величини – точка Нееля. Вище даної точки вони ведуть себе як парамагнетики.

Феримагнетики мало чим відрізняються від феромагнетиків, окрім магнітної сприйнятливості та намагніченості насичення, величини яких значно нижчі ніж у феромагнетиків. Крім того, у феримагнетиків може існувати самочинна зміна величини магнітного моменту молекули, а значить і величини насичення.