28. Ферромагнетики

Ферромагнетики – это вещества, которые даже в отсутствии магнитного поля могут обладать самопроизвольной намагниченностью.

В отличии от диамагнетиков и парамагнетиков они обладают сильными магнитными свойствами, в них B_внутр>>B₀ . это связанно с их внутреннем строением.

Ферромагнетики состоят из отдельных областей – доменов. Линейные размеры доменов достигают 10^-2-10^-3см, а иногда и весь кристалл может представлять один домен. В каждом домене магнитные моменты атомов ориентированы в одну сторону, т.е. каждый домен намагничен, имеет макроскопический магнитный момент. При отсутствии магнитного поля магнитные моменты различных доменов ориентированы хаотически, так что результирующий магнитный момент всего тела чаще всего равен нулю (но не всегда). Внешнее магнитное поле ориентирует магнитные моменты доменов преимущественно по направлению поля, так что ферромагнетик в магнитном поле приобретает магнитный момент (намагничивается).

В связи с таким «доменным» строением ферромагнетики обладают рядом свойств, отличающих их от парамагнетиков и диамагнетиков.

Рассмотрим эти свойства

1. Магнитная проницаемость ферромагнетиков может достигать очень больших величин, порядка десятков и сотен тысяч

2. Вектор намагничивания и вектор магнитной индукции зависят от напряженности внешнего магнитного поля.

Вектор J достигает насыщения (когда все домены сориентируются вдоль внешнего поля).

Магнитная индукция вначале растет быстро, а затем рост замедляется , т.е. вначале растет за счет увеличения J, а затем только за счет увеличения .

3. магнитная проницаемость зависит от

Когда J достигает насыщения, достигает максимума, а затем начинает уменьшаться.

4. J и В зависят от предыдущего состояния образца. Это явление называется гистерезисом.

ОА - основная кривая намагничивания

Если провести цикл перемагничивания от +H до –H и обратно, то получается петля гистерезиса.

При Н=0 наблюдается остаточное намагничивание В_ост, обусловленное сохранением преимущественной ориентации магнитных моментов доменов вдоль поля. Чтобы полностью размагнитить образец нужно приложить поле обратного направления с величиной Н=Н_к ,при этом будет В=0.

Н_к называют коэрцитивной силой .

Коэрцитивная сила характеризует свойство ферромагнетика сохранять намагниченность и, наряду с магнитной проницаемостью, определяют его применимость для тех или иных практических целей.

Ферромагнетики, обладающие большой коэрцитивной силой, дающие широкую петлю гистерезиса называются «магнитотвердыми» материалами. Из них изготавливаются постоянные магниты.

Ферромагнетики, обладающие малой коэрцитивной силой и дающие узкую петлю гистерезиса называются «магнитомягкими» материалами. Они используются для изготовления сердечников трансформаторов.

Как видно из рисунка, некоторому значению Н₀ могут соответствовать три значения В. Какое из них будет при данном значении Н зависит от предыдущего состояния образца, это и есть гистерезис.

5. Для каждого ферромагнетика существует определенная температура (температура Кюри), выше которой ферромагнетик теряет свои свойства и превращается в обычный парамагнетик. Это объясняется тем, что с увеличением температуры (T>T_к ) движение частиц ферромагнетика становится столь интенсивным, что области с самопроизвольной намагниченностью, т.е. домены, распадаются.

Fe T_k=780^oC

Ni T_k=350^oC

Co T_k=1150^oC

Пермаллой Т_к=550^оС

45