Лекция №13.
Раздел 5. Материалы специального назначения Тема: Магнитные материалы.
•1. Классификация веществ по магнитным свойствам
•2. Основные параметры магнитных материалов
Природа магнетизма
• Магнетон Бора |
B |
h |
e |
9,27 10 24 A м2 |
|
4 c |
|||||
|
|
m |
|
•Орбитальный магнитный момент электрона
•Спиновый механический момент
•Орбитальный механический момент электрона
орб n B
1 h
спин 2 2π
K n 2h
•Магнетизм атома порождается:
•1. Орбитальным движением электронов в
атоме, создающим орбитальный магнитный момент и орбитальный механический момент, или наличием магнитного момента пространственного движения электронного облака вокруг ядра.
•2.Наличием у электрона спинового магнитного
момента, связанного с |
механическим |
моментом электрона. |
|
•3.Магнитным моментом атомного ядра, создаваемым спиновыми моментами протонов и нейтронов.
Классификация веществ по магнитным свойствам
•Диамагнетики
•Парамагнетики
•Ферромагнетики
•Антиферромагнетики
•Ферримагнетики
Диамагнетизм
•Диамагнетики – это вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в
направлении, противоположном направлению внешнего поля.
•В отсутствие поля диамагнетик немагнитен.
•Инертные газы: Ar, He, Ne, Kr
•Металлы: Cu, Ag, Au, Be, Zn, Cd, Hg, Ga, Pb
•H2O, некоторые органические соединения
Парамагнетизм
•Парамагнетики – это вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле по направлению внешнего поля.
•В отсутствие внешнего поля векторы магнитных моментов разориентированы, и суммарный магнитный момент равен нулю. Под действием внешнего магнитного поля возникает преимущественная ориентация магнитных моментов вдоль него.
•Pt, Pd, Na, K, Li, Mg, Ca, Al, Cr, Mo, Mn
•Соли Fe, Ni, Co, редкоземельные металлов- РЗМ.
а) Преимущественная ориентация в магнитном поле; б) Магнитное насыщение
Ферромагнетизм
•Ферромагнетики – это вещества, в которых ниже определенной температуры (точка Кюри) устанавливается ферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов (в неметаллических кристаллах) или магнитных моментов коллективизированных электронов (в металлических кристаллах), т. е. даже в
отсутствие внешнего поля существует ферромагнитный атомный порядок.
Ферримагнетизм
•Ферримагнетики обладают атомным антиферромагним порядком, при котором энергетически выгодно в отсутствие внешнего поля антипараллельное расположение спинов соседних атомов и ионов.
•Суммарный магнитный момент не равен нулю. Нескомпенсированные антиферромагне-тики.
•Некоторые особенности
•-меньшая намагниченность насыщения в сравнении с
ферромагнетиками;
• -аномальная температурная зависимость намагниченности
Основные положения теории ферромагнетизма
•1.Элементарными носителями ферромагнетизма являются электронные спины.
•2. Ферромагнетизм присущ тем элементам, в которых:
•- имеются внутренние незаполненные слои;
•- отношение диаметра атома в кристаллической решетки к диаметру незаполненного слоя больше 1,5 (т.е. интеграл обменного взаимодействия положителен).
•3. Доменная структура.
•4. Нелинейная зависимость магнитной проницаемости
имагнитной восприимчивости ферромагнетиков от Н
итемпературы, и магнитный гистерезис, т. е. отставание намагниченности от внешнего поля.