6. Применение ферромагнетиков

Ферромагнитные материалы, способные усиливать магнитные поля в десятки тысяч раз, широко применяются в современной технике. Стальной сердечник является одной из основных деталей электрогенератора и электродвигателя, электромагнита и трансформатора. Тонкий слой ферромагнитного порошка на гибкой пленке используется для магнитной записи и воспроизведения звука.

Таким образом, мы видим, что благодаря своим уникальным диэлектрическим магнитным свойствам: высокой намагниченности и полупроводниковые – ферриты получили широкое применение как магнитные материалы в радиотехнике, радиоэлектронике, вычислительной технике.

Парамагнетики

1) Основные свойства и природа парамагнетиков

Следующим видом магнитных веществ являются парамагнетики — вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего.

Парамагнетизм –это свойство тел, помещенных во внешнее магнитное поле, приобретать магнитный момент (намагничиваться) в направлении, совпадающем с направлением этого поля. Таким образом, внутри парамагнетика к действию внешнего поля прибавляется действие возникшей намагниченности J. В отсутствие внешнего поля намагниченность парамагнетиков равна нулю и они не обладают магнитной структурой. Термин "парамагнетизм" ввёл в 1845 М. Фарадей, который разделил все вещества (кроме ферромагнитных) на диа- и парамагнитные. Парамагнетизм характерен для веществ, частицы которого (атомы, молекулы, ионы, ядра атомов) обладают собственным магнитным моментом, но в отсутствие внешнего поля эти моменты ориентированы хаотически, так что J = 0. Во внешнем поле магнитные моменты атомов парамагнитных веществ ориентируются преимущественно по полю. В слабых полях намагниченность парамагнетиков растет с ростом поля по закону 

J = c Н

где c — магнитная восприимчивость 1 моля вещества, для парамагнетиков всегда положительная и обычно равная по порядку величины 10^-5 — 10^-3. Если поле очень велико, то все магнитные моменты парамагнитных частиц ориентируются строго по полю. Другими словами, достигается магнитное насыщение. С повышением температуры при неизменной напряжённости поля возрастает дезориентирующее действие теплового движения частиц и магнитная восприимчивость убывает — в простейшем случае по Кюри закону

c = С/Т

(С — постоянная Кюри, зависящая от природы вещества, Т –повышение температуры).

Отклонения от закона Кюри в основном связаны с взаимодействием частиц (влиянием кристаллического поля). Парамагнетиками становятся ферро- и антиферромагнитные вещества при температурах, превышающих, соответственно, температуру Кюри или Нееля (температуру фазового перехода в парамагнитное состояние).

Существование у атомов (ионов) магнитных моментов, обусловливающих парамагнетизм веществ, может быть связано с движением электронов в оболочке атома (орбитальный парамагнетизм), со спиновым моментом самих электронов (спиновый парамагнетизм), с магнитными моментами ядер атомов (ядерный парамагнетизм). Магнитные моменты атомов, ионов, молекул создаются в основном спиновыми и орбитальными моментами их электронных оболочек. Они примерно в тысячу раз превосходят магнитные моменты атомных ядер. Парамагнетизм металлов слагается в основном из парамагнетизма, свойственного электронам проводимости, и парамагнетизма электронных оболочек атомов (ионов) кристаллической решётки металла. Поскольку движение электронов проводимости металлов практически не меняется при изменении температуры, парамагнетизм, обусловленный электронами проводимости, от температуры не зависит. А в тех веществах, у которых нет электронов проводимости и магнитным моментом обладает лишь ядро (например, у изотопа гелия ³He), он крайне мал (c~10^-9—10^-12) и может наблюдаться лишь при сверхнизких температурах (Т < 0,1К).

Изучение П. различных веществ, а также электронного парамагнитного резонанса (резонансного поглощения парамагнетиками энергии электромагнитного поля) позволяет определять магнитные моменты отдельных атомов, ионов, молекул, ядер, изучать строение сложных молекул и молекулярных комплексов, а также осуществлять тонкий структурный анализ материалов, применяемых в технике.