2. Диамагнетики.

Диамагнетиками называются вещества, которые намагничиваются во внешнем поле в направлении, противоположном вектору магнитной индукции. Магнитные моменты атомов или молекул диамагнетиков в отсутствии внешнего магнитного поля равны нулю Это означает, что магнитные моменты электронов компенсируют друг друга.

Диамагнетиками являются инертные газы, большинство органических соединений, многие металлы (висмут, цинк, золото, медь, серебро, ртуть), смолы, вода, стекло.

Для понимания механизма диамагнетизма рассмотрим действие магнитного поля

на движущиеся в атоме электроны. Если орбита электрона ориентирована относительно вектора произвольным образом, составляя с ним угол, то можно доказать, что вся орбита приходит в такое движение вокруг направленияпри котором вектор магнитного момента, сохраняя неизменным уголсвоего наклона к полю, вращается вокруг направленияс угловой скоростью. Такое движение в механике называется прецессией. Прецессию вокруг вертикальной оси совершает диск волчка при замедленном движении. Таким образом, электронные орбиты атома под действием внешнего магнитного

Рис.2.

поля совершают прецессионное движение, которое эквивалентно круговому току. Так как этот микроток индуцирован внешним магнитным полем, по правилу Ленца вектор магнитной индукции поля создаваемый микротоком направлен против внешнего поля . Наведенные магнитные поля атомов складываются, образуя собственное поле, направленное противоположно внешнему,

.

В результате в диамагнетике происходит ослабление магнитного поля.

3. Парамагнетики.

Парамагнетиками называются вещества, которые намагничиваются во внешнем поле в направлении вектора . Парамагнетики – это кислород, щелочные и щелочноземельные металлы ( Na, K, Pb, Cs, Mg, Al, Mn), растворы солей железа.

Опыт показывает, что парамагнетиков зависит от температуры по закону Кюри

,

где - постоянная,- термодинамическая температура.

Атомы и молекулы парамагнетика обладают собственным магнитным моментом , но они ориентированы совершенно беспорядочно из-за теплового движения. При внесении их в магнитное поле они ориентируются по полю, возникает внутреннее поле и суммарное поле в веществе становится равным

	В очень сильных полях 10 2Тл пропорциональность междуинарушается и при некоторомнаступает насыщение. В этом случае все моменты ориентированы по полю. У парамагнетиков наряду с поворотом электронных орбит имеет место и прецессия орбит, то есть на парамагнитный эффект накладывается диамагнитный, но он намного слабее парамагнитного.
Рис. 3.

4. Ферромагнетизм.

Ферромагнетики – вещества, способные намагничиваться очень сильно (их внутреннее поле может в 10 ²– 10⁶раз превышать внешнее поле). К ним относятся Fe, Co, Ni, ферриты (ферромагнитные полупроводники).

Ферромагнетики в 10 ¹⁰раз превосходят намагничивание диа- и парамагнетиков. Намагничивание отзависит сложным образом (см. рис.3).

Характерной особенностью ферромагнетиков является то, что зависимость отопределяется предысторией намагничивания ферромагнетика. Это явление получило название магнитного гистерезиса (запаздывания), рис.4.

	Если намагнитить ферромагнетик до насыщения, а затем начать уменьшать напряженность , то уменьшениеописывается кривой 1-2, лежащей выше кривой 1-0. При= 0,0 наблюдается остаточная намагниченность. С наличием остаточного намагничивания связано существование постоянных магнитов. Намагничиваниеобращается в ноль под действием поля, имеющего
Рис.4.

противоположное направление. называется коэрцитивной силой. При дальнейшем увеличении поля, ферромагнетик перемагничивается. Под действием переменного магнитного поля намагниченностьизменяется в соответствии с кривой 1-2-3-4-5-6-1, которая называется петлей гистерезиса. Одному и тому жесоответствует несколько значений.

Различные ферромагнетики дают разные гистерезисные петли. Ферромагнетики с коэрцитивной силой = 1А/см с узкой петлей гистерезиса называются мягкими ферромагнетиками, с большой - от нескольких 10 до 1000 А/см, называются жесткими.

Величины определяют применимость ферромагнетиков для тех или иных целей.

Жесткие ферромагнетики (углеродистые и вольфрамовые стали) применяются для изготовления постоянных магнитов. Мягкие: мягкое железо, сплав железа с никилем, – для изготовления сердечников трансформаторов.

Для каждого ферромагнетика существует температура, называемая точкой Кюри, при которой он теряет свои магнитные свойства. При нагревании образца выше точки Кюри ферромагнетик превращается в обычный парамагнетик.

Процесс намагничивания ферромагнетика сопровождается изменением его линейных размеров и объема. Это явление получило название магнитострикции.

Ферромагнетик имеет доменную структуру(рис.5).

Выше температуры Кюри доменная структура разрушается. В последнее время приобрели большое значение полупроводниковые ферромагнетики – ферриты. Химические соединения типа MeO Fe2O3, где MeO – ион двухвалентного металла (Mn, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, Cd, Fe). Они отличаются заметными ферромагнитными свойствами и большим удельным электросопротивлением ( в 10 9раз больше, чем у металлов). Ферриты применяются для изготовления постоянных

Рис.5.

магнитов, ферритовых антенн, сердечников радиочастотных контуров, для покрытия пленок в магнитофонах и видеомагнитофонах, элементов оперативной памяти ЭВМ.