46. Магнетики. Их классификация. Природа магнетизма. Структура магнетиков.

Магнетик - это вещество, основным свойством которого является способность намагничиваться.

Магнитные свойства вещества зависят от магнитных свойств атомов. Электрон, движущийся вокруг ядра, обладает орбитальным и спиновым магнитными моментами, которые, геометрически складываясь, создают результирующий момент атома.

Суммарный магнитный момент всех атомов в единице объёма называется намагниченностью (J). Если вещество ненамагничено, то J=0. При помещении вещества в магнитное поле напряжённостью H происходит ориентация магнитных моментов атомов и намагниченность определяется:

J=k_μ*H , где k_μ - магнитная восприимчивость, H - напряжённость.

Способность вещества намагничиваться характеризуется магнитной проницаемостью μ. Чем больше μ, тем сильнее намагничивается материал.

Классификация магнетиков. В зависимости от величины μ магнетики делятся на следующие виды: 1)Диамагнетики - это вещества, обладающие отрицательной магнитной восприимчивостью (μ<1), т.е. их магнитный момент направлен противоположно направлению внешнего магнитного поля и гони ослабляют его. К ним относятся: водород, кислород, инертные газы, цветные благородные металлы - медь, алюминий, серебро, золото.

2) Парамагнетики - намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении поля, но очень слабо. К ним относятся: щелочные и щелочноземельные металлы (μ>1) : кальций, калий, литий.

3) Ферромагнетики - вещества, в которых даже в отсутствии внешнего поля существует ферромагнитный атомный порядок, т.е. они находятся в состоянии самопроизвольного намагничивания, и если их внести во внешнее магнитное поле, то они его усиливают (μ>>1). К ним относятся: железо, никель, кобальт, кадмий, их соединения и сплавы, а также некоторые сплавы марганца, серебра и алюминия.

Ферромагнетики характеризуются: 1)кристаллическим строением доменной структурой 2)Нелинейной зависимостью μ от напряжённости внешнего поля H и от температуры 3)Способностью даже в слабых полях намагничиваться до насыщения 4)Магнитным гистерезисом, т.е. отставание в намагниченности от внешнего поля напряженностью H. 5)Температурой Кюри, выше которой теряются магнитные свойства, т.е. разрушается ферромагнитный атомный порядок.

Особенностью всех магнитных материалов является их доменная структура. Домен - микрокристалл, в котором все элементарные магнитные поля складываются и образуют значительное магнитное поле домена. Домен - это элементарный магнитик вещества.

Домены отделены друг от друга переходными слоями, называемыми стенками. В этих переходных слоях ориентация магнитных моментов постепенно меняется от одного направления к другому, соответствующему соседнему домену.

Размеры домена: от 10^-2 до 10^-6 мм³ (0,1 мм по ширине и от 1 до 10мм по длине). В отсутствие внешнего поля домены расположены хаотически. Их моменты взаимокомпенсированы и результирующий магнитный момент равен нулю.

47. Кривая намагничивания магнетика.

Домены отделены друг от друга переходными слоями, называемыми стенками. В этих переходных слоях ориентация магнитных моментов постепенно меняется от одного направления к другому, соответствующему соседнему домену.

Размеры домена: от 10^-2 до 10^-6 мм³ (0,1 мм по ширине и от 1 до 10мм по длине). В отсутствие внешнего поля домены расположены хаотически. Их моменты взаимокомпенсированы и результирующий магнитный момент равен нулю.

Если магнетик поместить во внешнее магнитное поле, то он намагнитится. Кривая намагничивания показана на рисунке.

1. Участок I - при слабых внешних полях намагничивание происходит за счёт ориентации доменов, имеющих минимальный угол с направлением внешнего поля. На этом участке процесс намагничивания обратимый, т.е. при снятии внешнего поля домены возвращаются в исходное состояние.

2. Участок II - все домены ориентируются в направлении поля. После снятия внешнего поля часть доменов вернётся в исходное состояние, а те домены, у которых отклонение от внешнего поля было большим, не могут вернуться в исходное состояние, что характеризует остаточную намагниченность.

3. Участок II - на этому участке наступает насыщение, т.е. все домены повернулись в направлении поля и после снятия внешнего поля остаются в этом положении (направление поля).