2) Применение парамагнетиков

К парамагнетикам относятся все постоянные магниты (а это все элементы с нескомпенсированной внешней электронной оболочкой), имеющие широчайшую область применения, т. к. к ним также относятся ферромагнетики и ферриты.

В основном магниты в электроприборах и электрооборудовании. Например, они используются в качестве сердечников катушек индуктивности (увеличивают ее). Из парамагнетиков с высокой магнитной проницаемостью делаются магнитопроводы – детали или их комплекты, предназначенных для прохождения с определенными потерями магнитного потока, возбуждаемого электрическим током, протекающим в обмотках устройств, в состав которых эти магнитопроводы и входят. Магнитопроводы являются составными частями схемотехнических элементов РЭА: трансформаторов, дросселей, пускателей, контакторов, магнитных головок, фильтров, контуров, запоминающих устройств, генераторов и электродвигателей. В магнитных проводах магнитное поле как бы втягивается в них почти полностью, и позволяет его направить куда угодно.

Такие материалы как медь и алюминий очень широко используются в электронике и электротехнике, но в основном из-за того что они хорошие проводники электричества и тепла, а не из-зи пара и диамагнитных свойств.

Диамагнетики

1) Основные свойства и природа диамагнетиков

Диамагнетизм — вид магнетизма, проявляющийся в намагничивании вещества навстречу направлению действующего на него внешнего магнитного поля.

При внесении какого-либо тела в магнитное поле в электронной оболочке каждого его атома, в силу закона электромагнитной индукции, возникают индуцированные круговые токи, т. е. добавочное круговое движение электронов вокруг направления магнитного поля. Эти токи создают в каждом атоме индуцированный магнитный момент, направленный, согласно правилу Ленца, навстречу внешнему магнитному полю (независимо от того, имелся ли первоначально у атома собственный магнитный момент или нет и как он был ориентирован). У чисто диамагнитных веществ (диамагнетиков) электронные оболочки атомов (молекул) не обладают постоянным магнитным моментом. Магнитные моменты, создаваемые отдельными электронами в таких атомах, в отсутствие внешнего магнитного поля взаимно скомпенсированы. В частности, это имеет место в атомах, ионах и молекулах с целиком заполненными электронными оболочками, например в атомах инертных газов, в молекулах водорода, азота.

Удлинённый образец диамагнетика в однородном магнитном поле ориентируется перпендикулярно силовым линиям поля (вектору напряжённости поля). Из неоднородного магнитного поля он выталкивается в направлении уменьшения напряжённости поля.

Индуцированный магнитный момент I, приобретаемый 1 молем диамагнитного вещества, пропорционален напряжённости внешнего поля Н, т. е. l = cH. Коэффициент c называется молярной диамагнитной восприимчивостью и имеет отрицательный знак (т.к. I и Н направлены навстречу друг другу). Обычно абсолютная величина c мала (~ 10^-6), например для 1 моля гелия c = - 1,9×10^-6.

В металлах и полупроводниках часть валентных электронов атомов имеет возможность перемещаться от атома к атому по всему образцу (в металлах число таких "свободных" электронов не зависит от температуры и очень велико, в полупроводниках оно сравнительно мало при низких температурах и быстро растёт с нагреванием). Под воздействием внешнего магнитного поля свободные электроны двигаются по спиральным квантованным орбитам, что также вызывает небольшой диамагнетизм. В некоторых веществах диамагнетизм Ландау особенно велик, например в висмуте и графите восприимчивость достигает — (200—300)×10^-6 на 1 моль.

Во всех рассмотренных выше случаях диамагнитная восприимчивость слабо зависит от напряжённости магнитного поля. Однако при очень низких температурах у металлов (например, Be, Bi, Zn) и полупроводников в сильных полях наблюдается периодическое (осцилляционное) изменение восприимчивости при плавном увеличении напряжённости поля.

Наибольшее по абсолютной величине значение диамагнитной восприимчивости имеют идеальные диамагнетики, или сверхпроволнки.