11.16.4. Дiамагнетики.

Діамагнетиком називається речовина, яка в зовнішньому магнітному полі намагнічується і її індукція має напрямок, протилежний напрямкові індукції зовнішнього поля. До таких речовин належать Bi, Ag, Au, Cu, смоли, оргсполуки i т.п. В межах деякого об'єму намагніченість можна представити у вигляді

,

де N  число частинок в об'ємі ,n  концентрація атомів,  магнітний момент атома. Величина

є безрозмірним коефіцієнтом пропорційності, що залежить від природи середовища і визначається співвідношенням . У цьому виразі середнє значення проекції площі орбіти на площину, перпендикулярну індукції зовнішнього поля для всіх електронів атома;Z  число електронів в атомі. Цей коефіцієнт визначає магнітну сприйнятливість . Для діамагнетиків величина i , тобто

. (10)

11.16.5. Парамагнетики.

Парамагнетиками називаються речовини, які намагнічуються в зовнішньому магнітному полі за рахунок переорієнтації власних магнітних моментів атомів Р_m із хаотичного в напрямку під дією механічного моменту сили. До парамагнетиків належать рідкоземельні елементи,Pt, Al і т.п. У відсутності поля, внаслідок теплового руху, середнє значення вектора поляризації за рахунок власних магнітних моментів атомів дорівнює нулю. Можна показати, що магнітна сприйнятливість парамагнетиків визначається так

. (11)

За порядком величини, значення  для парамагнетиків практично таке ж, що і для діамагнетиків. Кюрі експериментально встановив, що величина  обернено пропорційна температурі

(12)

і це співвідношення має назву закону Кюрі.

11.16.6. Феромагнетики.

Феромагнетиками називаються тверді тіла, в яких існують макроскопічні області спонтанної намагніченості - домени. До феромагнетиків належать Fe із  = 510³, суперпермалой  =810⁵ та інші. Під дією зовнішнього магнітного поля відбувається переорієнтація доменів у напрямку поля. Унаслідок досить великих значень намагніченості доменів, власне магнітне поле може бути в тисячі разів більше зовнішнього поля.

Подібно сегнетолектрикам у феромагнетиків спостерігається явище магнітного гістерезису (див.Мал.126): перемагнічення феромагнетика на замкненому шляху 1-2-3-4-1 супроводжується залишковими явищами орієнтації доменів, тобто при виключенні зовнішнього поля залишається відмінна від нуля залишкова намагніченість J₀. Для зняття залишкової намагніченості, феромагнетик потрібно помістити в зовнішнє поле, протилежне за напрямком тому полю, яким проводилося попереднє намагнічення. Величина напруженості Н_C, при якій зникає залишкова намагніченість J₀, називається коерцитивною силою. З малюнку видно, що при напруженості магнітного поля відбувається насичення намагніченості до величинJ_S1 i J_S2, причому J_S1=J_S2. Площа петлі гістерезису пропорційна кількості теплоти, яка виділяється в одиниці об'єму феромагнетику за один цикл перемагнічування. Якщо Н_С~(0.88)Ам феромагнетик називається магнітом'яким із малими втратами енергії на перемагнічення. Вони використовуються при виготовленні трансформаторів та електричних машин. Феромагнетики з Н_С~10⁴10⁵ Ам називаються магнітотвердими і вони використовуються для виготовлення постійних магнітів.

При температурі Т > Т_к  температури Кюрі феромагнетик утрачає доменну структуру і має характеристики властиві парамагнетикам. Цей перехід є фазовим переходом другого роду, при якому не затрачується енергія. Наприклад, для заліза Т_К = 1043 К, для кобальту Т_К = 1403 К, для нікелю Т_К = 631 К.

На наведеному графіку (Мал.127) залежності величини індукції магнітного поля В в середині деяких металів від напруженості зовнішнього магнітного поля Н видно, що в діапазоні напруженостей Н від 0 до 500 А/м індукція в середині сірого чавуна B_ч зростає лінійно і досягає значення 0.1 Тл, в той час як індукція в середині стального литва та легованої сталі В_с має значення більше 1 Тл, тобто на порядок більше.

Зауваження.

1. Результат намагнічення феромагнетика залежить від передісторії його стану, функція J=J(H) є неоднозначною.

2. Залежність cправджується лише для головної гілки намагнічування 01, представленої на Мал.49.

3. При намагнічуванні феромагнетика змінюється його форма та розміри  явище магнітострикції.

4. Механічна деформація змінює намагніченість феромагнетика.