Диамагнетики (μ немного меньше 1)

(ртуть, медь, серебро, свинец, висмут µ~0,99995)

У атомов диамагнетиков собственный магнитный момент равен нулю. При внесении их в магнитное поле на движущиеся электроны действует сила Лоренца, в результате чего изменяются траектории движения электронов. Возникающая перестройка траекторий приводит к появлению индуцированного магнитного момента, пропорционального внешнему полю. Этот момент направлен навстречу внешнему полю, поэтому внутри диамагнетика поле меньше .

Диамагнитный эффект присущ любому веществу – газообразному, жидкому, твердому. Однако он очень мал и наблюдается только у тех веществ, у которых собственный магнитный момент равен нулю.

Диамагнетиками являются: вода и мрамор, висмут, серебро и свинец, ртуть и медь, а также инертные газы.

Диамагнетики выталкиваются из более сильного поля.

Парамагнетики (μ немного больше 1)

(кислород, алюминий, марганец, хром, полладий µ~1,015)

Молекулы парамагнетиков имеют отличные от нуля собственные магнитные моменты. В отсутствии магнитного поля эти моменты расположены хаотически, поэтому результирующий магнитный момент тела равен нулю.

При внесении парамагнетика в магнитное поле магнитные моменты отдельных атомов или молекул ориентируются вдоль линий _о. Собственное поле парамагнетика усиливает внешнее магнитное поле. Если такой эффект существует, то он играет значительную роль и всегда преобладает над диамагнетизмом. Поэтому для парамагнетиков .

Тепловое движение атомов и молекул разрушает взаимную ориентацию магнитных моментов молекул, поэтому намагниченность парамагнетиков зависит от температуры и относительная магнитная проницаемость парамагнетиков убывает с увеличением температуры.

Парамагнетиками являются щелочные металлы, кислород, алюминий, платина.

Парамагнетики втягиваются в более сильное поле.

Ферромагнетики (μ»1) (железо, кобальт, никель µ>5000)

Основные свойства ферромагнитных материалов обусловлены наличием у них в определенном интервале температур областей спонтанной (самопроизвольной) намагниченности. Эти области называются «домены» и имеют размеры ~ 10^-6 м.

B₀=0 B₀

При отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты отдельных доменов ориентированы хаотически и компенсируют друг друга, поэтому результирующий магнитный момент ферромагнетика равен нулю и ферромагнетик не намагничен. Внешнее магнитное поле ориентирует по полю магнитные моменты не отдельных атомов (как у парамагнетиков), а целые области спонтанной намагниченности – домены. Поэтому магнитная проницаемость ферромагнетиков увеличивается до максимального значения (и может достигать тысяч).

Одним из характерных свойств ферромагнетиков является наличие магнитного гистерезиса (запаздывание). При действии на ферромагнетик переменного магнитного поля магнитная индукция В в веществе изменяется в соответствии с кривой, которая называется в соответствии с кривой, которая называется петлей гистерезиса (ПГ).

C ростом B₀ поле внутри магнетика растет, т.к. происходит ориентация доменов и достигает насыщения B_нас при определенном значении B_0нас, т.к. большинство доменов уже ориентировано вдоль внешнего поля. Если после намагничивания образца до насыщения внешнее поле начнет уменьшаться, то магнитное поле в веществе будет уменьшаться медленнее, т.к. тепловое движение не может быстро разбросать домены и при B₀=0, B=B_ост, вещество остается намагниченным (остаточное намагничивание). Чтобы убрать остаточное намагничивание необходимо изменить направление внешнего магнитного поля на противоположное.

Значение внешнего магнитного поля при котором магнитное поле в веществе обращается в ноль называется коэрцитивной силой (B_к).

Ферромагнетики с малой коэрцитивной силой (1-2 А/см) и узкой ПГ называются мягкими (используются для изготовления сердечников в трансформаторах). Ферромагнетики с большой коэрцитивной силой (10³-10⁵ А/см) и широкой ПГ называются жесткими (используются для изготовления постоянных магнитов).

Ферромагнетики обладают такими свойствами до определенной температуры (точка Кюри). При нагревании выше точки Кюри ферромагнетик превращается в парамагнетик.