18 Магнитное поле в веществе, магнитные моменты и моменты импульсов атомов. Спин электрона. Элементарная теория диамагнетизма и парамагнетизма.

Описание магнитного поля в веществе.

Для количественного описания намагничения вводят векторную величину – намагниченость, определяемую магнитным моментом на единицу объёма. J=p_m/V

н амагниченость прямо пропорциональна напряжённости поля вызывающего намагничение J=H,  - магнитная восприимчивость вещества.

Спин электрона.

Электрон обладает собственным механическим моментом импульса (спином) Спин является неотъёмлемым свойством электрона подобно заряду и массе. Спину электрона соответствует собственный магнитный момент .

Элементарная теория диамагнетизма.

вещества намагничивающиеся во внешнем магнитном поле против направления поля, называются диамагнетиками. ( Наведенные состовляющие магнитных полей атомов складываются и образуют собственное магнитное поле вещества ослабляющее внешнее магнитное поле. В отсутствие внешнего поля диамагнетик немагнитен.

Элементарная теория парамагнетизма.

Парамагнетики – вещества намагничивающиеся по направлению поля. Они всегда обладают магнитным моментом. Парамагнетик намагничевается создавая собственное магнитное поле совпадающее с внешним и усиливающем его.

Ферриты – ферромагнитические полупроводники, обладают малой проводимостью.

Т ам, где пунктир – насыщение.

19. Ферромагнетизм. Кривая намагничивания. Магнитный гистерезис. Точка Кюри. Домены. Спиновая природа ферромагнетизма.

J=H; [J]=A/м²=[H]

J- намагниченность J=∑P_m /∆V, P_mISn-магнитный момент

Н- вектор напряженности _J

-спиновый магнитный момент(в отсутствии эл поля- хаотически ориентированы, что суммарный магнитный момент=0.

Под действием поля - установка в одном направлении)

Силы которые вынуждают спиновые магнитные моменты электронов ориентироваться параллельно друг другу что приводит к возникновению областей спонтанного намагничивания называются обменными силами.

-магнитная восприимчивость. =-1, -отн магнитная проницаемость

В зависимости от  вещества подразделяются на:

-диамагнетики(<0, 10^-5-10^-6)

-парамагнетики (>0, 10^-3-10^-4)

-ферромагнетики (>0, 10³-10⁴ а так же (Н) !)

Ферромагнетики – особый класс веществ(сильных магнетиков), обладающих большим намагничиванием даже в отсутствии поля.

( Fe, Ni , Co и другие)

Домены – малые макроскопические области самопроизвольно намагниченые до насыщения.

за магнитные свойства вещества ответственны собственные магнитные моменты электрона .

В слабых полях происходит смещение границ доменов -'поедание' доменами , направленных в направлении поля других.В сильных полях-поворот в направлении поля Н

Для каждого ферромагнетика существует определённая температура ( точка Кюри ) при которой он теряет свои магнитные свойства. Ферромагнитные материалы сильно притягиваются магнитами. Они теряют свои магнитные свойства при температурах выше точки Кюри (770° С для Fe, 358° С для Ni, 1120° С для Co) и ведут себя как парамагнетики, для которых индукция B вплоть до очень высоких значений напряженности H пропорциональна ей – в точности так же, как это имеет место в вакууме.

Магнитный гистерезис-отставание изменения величины намагниченности(J) ферромагнетика от изменения внешнего магнитного поля вследствие (Н) вследствие сил 'внутреннего трения' между доменами.

Рис. 2. ТИПИЧНАЯ ПЕТЛЯ ГИСТЕРЕЗИСА для магнитно-твердого ферромагнитного материала. В точке 2 достигается магнитное насыщение. Отрезок 1–3 определяет остаточную магнитную индукцию, а отрезок 1–4 – коэрцитивную силу, характеризующую способность образца противостоять размагничиванию.

Она характеризует неоднозначную зависимость намагниченности магнитоупорядоченного материала от напряженности намагничивающего поля. С увеличением напряженности магнитного поля от исходной (нулевой) точки (1) намагничивание идет по штриховой линии 1–2, причем величина m существенно изменяется по мере того, как возрастает намагниченность образца. В точке 2 достигается насыщение, т.е. при дальнейшем увеличении напряженности намагниченность больше не увеличивается. Если теперь постепенно уменьшать величину H до нуля, то кривая B(H) уже не следует по прежнему пути, а проходит через точку 3, обнаруживая как бы «память» материала о «прошлой истории», откуда и название «гистерезис». Очевидно, что при этом сохраняется некоторая остаточная намагниченность (отрезок 1– 3). После изменения направления намагничивающего поля на обратное кривая В (Н) проходит точку 4, причем отрезок (1)–(4) соответствует коэрцитивной силе, препятствующей размагничиванию. Дальнейший рост значений (-H) приводит кривую гистерезиса в третий квадрант – участок 4–5. Следующее за этим уменьшение величины (-H) до нуля и затем возрастание положительных значений H приведет к замыканию петли гистерезиса через точки 6, 7 и 2.