27. Ферромагнетики. Домены. Гистерезис. Точка Кюри.

Ферромагнетики - это вещества, обладающие спонтанной намагниченностью, то есть они сохраняют намагниченность при отсутствии внешнего магнитного поля.

К ферромагнетикам относятся, например, кристаллы железа, никеля, кобольта.

Название ферромагнетики произошло от латинского наименования важнейшего представителя этого класса вещества: железа (ferrum).

Ферромагнитные свойства вещества существенно зависят от температуры. С повышением температуры остаточная намагниченность ферромагнетика уменьшается. При достаточно высокой температуре, называемой точкой Кюри, она исчезает полностью. При нагревании выше точки Кюри ферромагнетик превращается в обычный парамагнетик.

Домен — макроскопическая область в магнитном кристалле, в которой ориентация вектора спонтанной однородной намагниченности (при температуре ниже точки Кюри) определенным образом повернута или сдвинута относительно направлений вектора в соседних доменах.

Магнитный гистерезис — явление зависимости вектора намагничивания и вектора напряженности магнитного поля в веществе не только от приложенного внешнего поля, но и от предыстории данного образца. Магнитный гистерезис обычно проявляется в ферромагнетиках — Fe, Co, Ni и сплавах на их основе. Именно магнитным гистерезисом объясняется существование постоянных магнитов.

Явление магнитного гистерезиса наблюдается не только при изменении поля H по величине и знаку, но также и при его вращении (гистерезис магнитного вращения), что соответствует отставанию (задержке) в изменении направления M с изменением направления H. Гистерезис магнитного вращения возникает также при вращении образца относительно фиксированного направления H.

Теория явления гистерезиса учитывает конкретную магнитную доменную структуру образца и её изменения в ходе намагничивания и перемагничивания. Эти изменения обусловлены смещением доменных границ и ростом одних доменов за счёт других, а также вращением вектора намагниченности в доменах под действием внешнего магнитного поля. Всё, что задерживает эти процессы и способствует попаданию магнетиков в метастабильные состояния, может служить причиной магнитного гистерезиса.

28. Основы теории Максвелла для электромагнитного поля. Уравнения Максвелла в интегральной форме. Ток смещения.

Основы теории Максвелла - это гипотеза, что всякое переменное магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве электрическое поле, которое и является причиной возникновения индукционного тока в контуре.

Из закона Фарадея E =dФ/dt следует, что любое изменение  сцепленного с контуром потока магнитной индукции приводит к возникновению электродвижущей силы индукции и вследствие этого появляется индукционный ток. Следовательно, возникновение э.д.с. электромагнитной индукции возможно и в неподвижном контуре, находящемся в переменном магнитном поле. Однако э.д.с. в любой цепи возникает только тогда, когда в ней на носители тока действуют сторонние силы — силы не электростатического происхождения. Поэтому возникает вопрос о природе сторонних сил в данном случае.  Опыт показывает, что эти сторонние силы не связаны ни с тепловыми, ни с химическими процессами в контуре; их возникновение также нельзя объяснить силами Лоренца, так как они на неподвижные заряды не действуют. Согласно основам теории Максвелла , контур, в котором появляется э.д.с., играет второстепенную роль, являясь своего рода лишь «прибором», обнаруживающим это поле.

Система уравнений Максвелла заключается в том, что: электромагнитное поле можно разделить на электрическое и магнитное лишь относительно; изменяющееся магнитное поле порождает электрическое поле, и изменяющееся электрическое поле порождает магнитное, причем эти поля взаимосвязаны.

Из системы уравнений Максвелла следует, что электромагнитное поле способно существовать в отсутствие электрических зарядов и токов.

При помощи формул Остроградского — Гаусса и Стокса дифференциальным уравнениям Максвелла можно придать форму интегральных уравнений:

Название	СИ	Примерное словесное выражение
Закон Гаусса		Поток электрической индукции через замкнутую поверхность   пропорционален величине свободного заряда, находящегося в объёме  , который окружает поверхность  .
Закон Гаусса для магнитного поля		Поток магнитной индукции через замкнутую поверхность равен нулю (магнитные заряды не существуют).
Закон индукции Фарадея		Изменение потока магнитной индукции, проходящего через незамкнутую поверхность  , взятое с обратным знаком, пропорционально циркуляции электрического поля на замкнутом контуре  , который является границей поверхности  .
Теорема о циркуляции магнитного поля		Полный электрический ток свободных зарядов и изменение потока электрической индукции через незамкнутую поверхность  , пропорциональны циркуляции магнитного поля на замкнутом контуре  , который является границей поверхности  .

В вакууме, а также в любом веществе, в котором можно пренебречь поляризацией либо скоростью её изменения, током смещения   (с точностью до универсального постоянного коэффициента) называется поток вектора быстроты изменения электрического поля   через некоторую поверхность  :

 

В диэлектриках (и во всех веществах, где нельзя пренебречь изменением поляризации) используется следующее определение: