Магнетики.

Діамагнетики

Діамагнетики мають магнітне сприйняття < 0

Діа – в перекладі означає розбіжність.

Вони мають властивість намагнічуватися в напрямку протилежному дії зовнішнього магнітного поля. Діамагнетизм властивий всім речовинам.

При внесенні діамагнетика в магнітне поле в електронній оболонці кожного атома в силу дії закону електромагнітної індукції виникають кругові струми, тобто з’являється додатній рух електронів. Ці струми створюють магнітний момент, який в свою чергу згідно правилу Лоренцо направлений протилежно дії зовнішнього магнітного поля.

У діамагнетиків магнітне сприйняття завжди від’ємне.

В однорідному магнітному полі діамагнетик розгортається у поперек силових ліній, а з неоднорідного поля – відштовхується.

Ця намагніченість невелика. Ідеальний діамагнетик – це надпровідник.

Приклади :

• гази (Ne, Xe, He)

• деякі метали (Bi, Sb, Zn).

Парамагнетики .

Парамагнетики,, які намагнічуються в зовнішньому магнітному полі, намагнічуються вздовж напрямку магнітного поля.

У відсутності зовнішнього магнітного поля парамагнетики немагнітні. Атоми пара магнетиків мають власні магнітні моменти, які орієнтовані в просторі хаотично. Під дією зовнішнього магнітного поля частина магнітних моментів орієнтується в напрямку поля в результаті цього парамагнетик набуває намагніченості J , яка пропорційна напруженню магнітного поля.

Магнітне сприйняття > 0 , але має маленькі величини .

Більшість металів – парамагнетики .

Приклади : Al, Li, Na, K, Ti, W, Mo, U.

Феромагнетики .

Феромагнетизм – магніто впорядкований стан речовини.

Всі магнітні моменти атомів у феромагнетиків паралельні.

Феромагнетик має власне поле, навіть без зовнішнього поля.

Магнітне сприйняття >> 0 .

: Fe, Co, Ni, Gd.

Хімічна сполука феромагнетику з металом, коли утворюється інтерметалід – парамагнітна.

Наприклад: .

Хімічна сполука феромагнетику з неметалом – феромагнітна .

Наприклад : .

Необхідною умовою феромагнетизму є наявність постійних магнітних моментів електронних оболонок атомів речовини.

У феромагнетиків є область незалежної намагніченості – домени ( область спонтанної намагніченості), в яких магнітні моменти атомів встановлюються паралельно.

• без дії зовнішнього магнітного поля.

Звичайний розмір доменів .

Магнітні моменти доменів у відсутності зовнішнього магнітного поля орієнтовані так, що результуюча намагніченість дорівнювала нулю.

Фізична сутність намагнічування.

J

с

1 2 3 в

4 5

а

0. Н

Рис. Основна крива намагніченості феромагнетиків.

В точці 0 – магнітні домени компенсують один одного і намагніченість дорівнює нулю: J = 0 , Н = 0.

при Н0

змінюється орієнтація магнітних доменів.

Один з доменів починає зростати по мірі збільшення магнітного поля. Саме той домен буде зростати, який найбільш вигідно орієнтований напрямку магнітного поля, решта – починає зменшуватися.

а – область ступінчатого зростання намагніченості в середині домену. В цій області намагніченість частково обернена.

а в – необмежені зміщення границь між доменами, тобто назад ці явища вже не повертаються. На а в всі домени вистроюються в один домен.

витрати енергії при цьому переходять в тепло.

в- відбуваються процеси обертання магнітних моментів доменів до спів падання з лініями зовнішнього магнітного поля

Н

с – намагніченість вже практично не зростає. Спостерігається намагніченість насичення.

Проводимо розмагнічування феромагнетику :

j,B

()

Н

розмагнічування

- індукція насичення

- намагніченість насичення

- максимальна напруженість магнітного поля при якому відбувається насичення.

При знятті величини зовнішнього магнітного поля (Н) при розмагнічуванні феромагнетику крива зміни магнітної індукції ( або намагнічування) не співпадає з основною кривою намагнічування. По мірі зменшення магнітного поля крива магнітної індукції буде пересікати осі координат.

- відповідає залишковій індукції феромагнетику.

При зростанні величини поля в протилежному напрямку ми знову досягнемо максимуму , але з іншого боку, тобто має місце гістерезисну.

Величина напруженого магнітного поля, що відповідає залишковій індукції , яка дорівнює нулю в цій точці називається коерцитивною силою. Ось в чому полягає намагніченість і поведінка феромагнетику.

Всі магнітні характеристики поділяються на дві групи :

1. структурно-чутливі характеристики

до них відносяться : магнітне сприйняття, магнітна проникливість, коерцитивна сила, залишкова індукція, магнітний момент.

Ці характеристики залежать від структури металу, а саме : від величини зерна, від викривлення кристалічної гратки (дефектів), від способу одержання сплаву, від його механічної або термічної обробки.

Чим більше включень і домішок в сплаві, чим дрібніше зерно, тим більш викривлена гратка, тобто тим більше енергії витрачається на розмагнічування і перемагнічування, тобто тим більше і .

2)структурно-нечутливі

не залежать від структури. До них відносяться : індукція насичення, а також намагніченість.

Намагніченість насичення сплаву лінійно складається з інтенсивностей намагнічення окремих фаз і залежить від кількості феромагнітної фази в сплаві.

Окремо від І-ої і ІІ-ої групи властивостей стоїть точка Кюрі. Вона є функцією складу сплаву.

На аналізі цих властивостей побудовано вибір магнітних сплавів з особливими магнітними властивостями. Вони поділяються на дві групи :

1. магніто-м’які сплави

2. магніто-тверді сплави

Перша група сплавів, тобто магніто-м’які сплави охоплюють цілий ряд електро – технічних і трансформаторних сталей

Э – 1 ; Э – 2 (кремнію від 0.8 до 2.8 % )

Э – 3 ; Э – 4 (кремнію від 2.8 до 4.8 % ) .

Це означає в трансформаторних сталей дуже мала величина коерцитивної сили, тому петля гістерезисну для них дуже вузька.

В

Н

Також відноситься пермалой ( система Fe – Ni ), в якій Ni до 78.5 % і ряд інших сплавів.

Магніто – тверді сплави мають дуже велику коерцитивну силу. До них відносяться : заевтектоїдні сталі,

загартовані сталі,

сталі, які леговані Mo, Cr, W

Fe – C – W - називаються ковкі магніти

Fe – Ni – Co - називаються нековкі магніти

В, Тл В

-0.1 0.1 0.2 0.3 Н, -0.1 0.1 0.2 0.3 Н

Рис. магніто-м’які сплави Рис. магніто-тверді сплави

Антиферомагнетики

В цих матеріалах орієнтація магнітних моментів сусідніх атомів відбувається на зустріч один одному.

Рис. орієнтація магнітних моментів.

Антиферомагнетизм спостерігається при переході речовини в антиферомагнітний стан вище температури Неєля.

елемент	Т, К
Cr	280
- Mn	100
MnO	120
FeO	190
NiO	650

Феримагнетики.

Це речовини в яких магнітні моменти декілька магнітних підграток з магнітними моментами, що направлені в протилежний бік або мають більш складну просторову орієнтацію. Векторна сума магнітних моментів відрізняється від нуля.

Феримагнетизм – це найбільш загальний випадок магнітного упорядкування.

Феромагнетизм – це частковий випадок феримагнетизму.

Приклади:

Феромагнетики широко застосовуються в СВЧ ( струм високої частоти) техніці, оскільки частіше вони є діелектриками і не мають витрат на вихрові струми.