Вопрос6

 Электропрово́дность

        электрическая проводимость, проводимость, способность тела пропускать Электрический ток под воздействием электрического поля, а также физическая величина, количественно характеризующая эту способность. Тела, проводящие электрический ток, называются проводниками, в отличие от изоляторов (диэлектриков (См. Диэлектрики)). Проводники всегда содержат свободные (или квазисвободные) носители заряда — электроны, ионы, направленное (упорядоченное) движение которых и есть электрический ток. Э. большинства проводников (металлов (См.Металлы), полупроводников (См. Полупроводники), плазмы (См. Плазма)) обусловлена электронами (в плазме небольшой вклад в Э. вносят также ионы). Ионная Э. свойственна электролитам (См. Электролиты).

         Сила электрического тока I зависит от приложенной к проводнику разности потенциалов V, которая определяет напряжённость электрического поля Е внутри проводника. Для изотропного проводника постоянного сечения Е = —V/L, где L — длина проводника. Плотность тока j зависит от значения Е в данной точке и в изотропных проводниках совпадает с ним по направлению. Эта зависимость выражается Ома законом: j = σЕ; постоянный (не зависящий от Е) коэффициент σ и называется Э., или удельной Э. Величина, обратная σ, называется удельным электрическим сопротивлением (См. Электрическое сопротивление): ρ = 1/σ. Для проводников разной природы значения σ (и ρ) существенно различны (см. рис.). В общем случае зависимость j от Е нелинейна, и σ зависит от Е; тогда вводят дифференциальную Э. σ = dj/dE. Э. измеряют в единицах (ом·см)^-1 или (в СИ) в (ом·м)^-1.

         В анизотропных средах, например в монокристаллах, σ — Тензор второго ранга, и Э. для разных направлений в кристалле может быть различной, что приводит к неколлинеарности Е и j.

         В зависимости от величины Э. все вещества делятся на проводники с σ > 10⁶ (ом·м)^—1, диэлектрики с σ < 10^—8(ом·м)^—1 и полупроводники с промежуточными значениями σ. Это деление в значит. мере условно, т. к. Э. меняется в широких пределах при изменении состояния вещества. Э. σ зависит от температуры, структуры вещества (агрегатного состояния, дефектов и пр.) и от внешних воздействий (магнитного поля, облучения, сильного электрического поля и т. п.).

Вопрос7

. Классификация веществ по магнитным свойствам

Диамагнетики — вещества, в которых в "чистом" виде проявляется диамагнитный

эффект, являющийся результатом воздействия внешнего магнитного поля на

молекулярные токи. Происходит небольшое изменение угловой скорости орбитального

вращения электронов при внесении атома в магнитное поле. Магнитный момент,

возникающий при этом эффекте, направлен навстречу внешнему полю.

mk – слабо изменяется от температуры (т.к. диамагнетизм обусловлен

внутриатомными процессами, на которые тепловое движение частиц не оказывает

влияния). Диамагнетизм присущ всем веществам, однако в большинстве случаев он

маскируется другими типами магнитного состояния.

Примеры диамагнетиков: все вещества с ковалентной химической связью,

щелочно-галоидные кристаллы, неорганические стекла, полупроводниковые соединения

А3В5, А2В6, кремний, германий, бор и другие. Ряд металлов: медь, серебро, золото, цинк,

ртуть, галлий и другие, водород, азот, вода и другие.

Парамагнетики – вещества, которые намагничиваются в направлении вектора

магнитной индукции внешнего магнитного поля.

k – в большинстве случаев сильно зависит от температуры (т.к. тепловая энергия

препятствует противодействует созданию магнитной упорядоченности).

При отсутствии внешнего магнитного поля атомы в парамагнетиках обладают

магнитным моментом, но из-за теплового движения магнитные моменты распределены

хаотично и намагниченность вещества

Примеры парамагнетиков: щелочные и щелочно-земельные металлы, некоторые

переходные металлы, соли железа, кобальта, никеля, редкоземельных металлов, кислород,

окись азота. Al, Na, Mg, Ta, W, CaO, CoO и другие.

Ферромагнетики — магнитные моменты атомов расположены не беспорядочно, а

в результате обменного взаимодействия ориентированы параллельно друг другу с

образованием магнитных доменов.

k сильно зависят от Н внешнего магнитного поля и температуры.

Ферромагнетики легко намагничиваются уже в слабых магнитных полях.

Примеры ферромагнетиков: железо, никель, кобальт, их соединения и сплавы,

некоторые сплавы марганца, серебра, алюминия и др. При низких температурах

некоторые редкоземельные элементы — гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий,

тулий. Сплавы RCo5, где R редкоземельный элемент (Sm, Ce или Pr)

Антиферромагнетики — это материалы, атомы (ионы) которых обладают

магнитным моментом, обусловленным некомпенсированными спиновыми магнитными

моментами электронов. Но у антиферромагнетиков магнитные моменты атомов под

действием обменного взаимодействия приобретают не параллельную ориентацию, как у

ферромагнетиков, а антипараллельную, и полностью компенсируют друг друга

поэтому антиферромагнетики не обладают магнитным моментом.

Антиферромагнитный порядок

разрушается и материал переходит в парамагнитное состояние.

Примеры антиферромагнетиков: хром, марганец, цезий, неодим, самарий и другие.

Химические соединения на основе металлов переходной группы типа окислов,

галогенидов, сульфидов, карбонатов и др. MnSe, FeCl2, FeF2, CuCl2, MnO, FeO, NiO.

Ферримагнетики имеют доменную структуру, состоящую из двух или более

подрешеток, связанных антиферромагнитно (антипараллельно). Подрешетки образованы

атомами (ионами) различных химических элементов или неодинаковым их количеством в

связи с чем они имеют различные по величине магнитные моменты, направленные

антипараллельно и отличная от нуля разность магнитных моментов подрешеток приводит

к спонтанному намагничиванию кристалла, поэтому ферримагнетики можно

рассматривать как некомпенсированные антиферромагнетики.

материал переходит парамагнитное состояние.

К ферримагнетикам относятся некоторые упорядоченные металлические и

различные оксидные соединения, наибольший интерес среди которых представляют

ферриты MnO*Fe2O3, BaO*6Fe2O3, (NiO*ZnO)Fe2O3, Li2O*Fe2O3 и другие.

Ферро- и ферримагнетики относятся к сильномагнитным материалам, остальные

группы к слабомагнитным веществам.

Рис. 9.1. Ориентация магнитных моментов в веществах разной магнитной природы

Аморфные магнитные материалы. Магнитный порядок наблюдается и в

некоторых химических соединениях в аморфном состоянии, в которых имеет место

обменное взаимодействие (обмен энергией) между ближайшими соседними атомами.

Металлические магнитомягкие аморфные сплавы состоят из одного или нескольких

переходных металлов (Fe, Co, Ni), сплавленных со стеклообразователем — бором,

углеродом, кремнием или фосфором.

Спиновые магнитные стекла. Это сильномагнитные вещества с ферромагнитным

порядком, если магнитные свойства в них возникают в результате косвенных обменных

взаимодействий через электроны проводимости и с антиферромагнитным порядком, если

возбуждение происходит через промежуточные немагнитные атомы. Такими структурами

могут быть также проводящие сплавы с малым содержанием переходных элементов.