44 Магнетики в магнитном поле.

Поведение диа- и парамагнетиков в магнитном поле. Восприимчивость магнетиков. Связь намагниченности с напряженностью внешнего магнитного поля для диа - и парамагнетиков. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Магнитная проницаемость.

Диамагнетики - это вещества, у которых магнитные моменты ядер и электронов в атомах скомпенсированы и полный магнитный момент каждого атома равен нулю. Под действием внешнего магнитного поля у атомов диамагнетиков индуцируется магнитный момент , который пропорционален величине внешнего поля и противоположен по направлению вектору . Таким образом, диамагнетик во внешнем поле намагничивается, но его магнитная восприимчивость отрицательна, а магнитная проницаемость меньше единицы. По порядку величины магнитная восприимчивость диамагнитных газов лежит в области |10-9÷10-8|, а у жидких и твердых диамагнетиков |10-6÷10-5|. На диамагнетик со стороны внешнего магнитного поля действует сила, которая выталкивает диамагнетик в область более слабого поля.

Парамагнетики - это вещества, атомы которых имеют ненулевые магнитные моменты . Но в обычном состоянии эти магнитные моменты ориентированы хаотично и полный магнитный момент парамагнитного тела равен нулю, т.е. парамагнетик не намагничен. При помещении парамагнетика во внешнее магнитное поле магнитные моменты его атомов ориентируются по полю, т.е. , и парамагнетик намагничивается. Магнитная восприимчивость парамагнетика , а магнитная проницаемость μn>1. По порядку величины восприимчивость парамагнитных газов лежит в области (10-7÷10-6), а у жидких и твердых парамагнетиков (10-6÷10-4). Со стороны внешнего магнитного поля на парамагнетик действует сила, которая втягивает парамагнетик в область более сильного поля.

Закон полного тока для магнитного поля в веществе утверждает, что циркуляция вектора напряженности магнитного поля H вдоль произвольного замкнутого контура L равна алгебраической сумме макротоков сквозь поверхность, натянутую на этот контур:

,

Выражение выше – это закон полного тока в интегральной форме. В дифференциальной форме его можно записать:

Магнитная проницаемость — физическая величина, коэффициент (зависящий от свойств среды), характеризующий связь между магнитной индукцией B и напряжённостью магнитного поля H в веществе. Для разных сред этот коэффициент различен, поэтому говорят о магнитной проницаемости конкретной среды (подразумевая ее состав, состояние, температуру и т. д.).

В общем связь соотношение между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля через магнитную проницаемость вводится как

45 Ферромагнетизм.

Определение. Зависимость индукции магнитного поля магнетика, намагниченности и магнитной проницаемости от напряженности внешнего магнитного поля. Петля гистерезиса. Остаточная намагниченность и коэрцитивная сила. Домены. Точка Кюри.

Ферромагнетизм— появление спонтанной намагниченности при температуре ниже температуры Кюри вследствие упорядочения магнитных моментов, при котором большая их часть параллельна друг другу. Вещества, в которых возникает ферромагнитное упорядочение магнитных моментов, называются ферромагнетиками.

Величина магнитной индукции B связана с напряженностью поля H соотношением

Намагниченность растет с ростом напряженности в соответствии с законом

Зависимость магнитной проницаемости от напряженности внешнего магнитного поля:

Петля Гистерезиса

Оста́точная намагни́ченность — намагниченность, которую имеет ферромагнитный материал при напряжённости внешнего магнитного поля, равной нулю. В уравнениях обозначается как . В технике часто считается, что намагниченность M это синоним для остаточной магнитной индукции B (они отличаются на магнитную постоянную , ), поэтому остаточная намагниченность часто обозначается как . Величина остаточной намагниченности определяется точкой пересечения петли гистерезиса с осью магнитной индукции ферромагнетика.

Коэрцитивная сила — значение напряженности магнитного поля, необходимое для полного размагничивания ферро- или ферримагнитного вещества. Коэрцитивная сила — такое размагничивающее внешнее магнитное поле напряженностью H, которое необходимо приложить к ферромагнетику, предварительно намагниченному до насыщения, чтобы довести до нуля его намагниченность I или индукцию магнитного поля B внутри. Соответственно рассматривают коэрцитивную силу, полученную по циклу , или по циклу . Обозначают соответственно и .Коэрцитивная сила всегда больше .Этот факт объясняется тем, что в правой полуплоскости графика гистерезиса значение B больше, чем H.

Домен — макроскопическая область в магнитном кристалле, в которой ориентация вектора спонтанной однородной намагниченности или вектора антиферромагнетизма (при температуре ниже точки Кюри или Нееля соответственно) определенным образом повернута или сдвинута относительно направлений соответствующего вектора в соседних доменах. Домены существуют в ферро- и антиферромагнитных, сегнетоэлектрических кристаллах и других веществах, обладающих спонтанным дальним порядком.

Точка Кюри, или температура Кюри, — температура фазового перехода II рода, связанного со скачкообразным изменением свойств симметрии вещества (например, магнитной — в ферромагнетиках, электрической — в сегнетоэлектриках, кристаллохимической — в упорядоченных сплавах).