Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Парамагнетики и диамагнетики. Намагниченность и магнитная восприимчивость вещества. Вектор магн.индук. результирующего поля в магнетиках.Феромагнетики

Всякое вещество является магнетиком, т. е. оно способно под действием магнитно­го поля приобретать магнитный момент (намагничиваться). На­веденные составляющие магнитных полей атомов (молекул) складываются и обра­зуют собственное магнитное поле вещест­ва, ослабляющее внешнее магнитное по­ле. Этот эффект получил название диа­магнитного эффекта, а вещества, на­магничивающиеся во внешнем магнитном поле против направления поля, называют­ся диамагнетиками парамагнитные — вещества, намагничивающиеся во внеш­нем магнитном поле по направлению поля.

атомы (молекулы) парамагнети­ков всегда обладают магнитным момен­том. Однако вследствие теплового движе­ния молекул их магнитные моменты ори­ентированы беспорядочно, поэтому парамагнитные вещества магнитными свой­ствами не обладают. парамагнетик намагничивается, со­здавая собственное магнитное поле, со­впадающее по направлению с внешним полем и усиливающее его. Этот эффект называется парамагнитным. При ослабле­нии внешнего магнитного поля до нуля ориентация магнитных моментов вследст­вие теплового движения нарушается и па­рамагнетик размагничивается. К парамаг­нетикам относятся редкоземельные эле­менты, Pt, Al и т. д. Ес­ли магнитный момент атомов велик, то парамагнитные свойства преобладают над диамагнитными и вещество является па­рамагнетиком; если магнитный момент атомов мал, то преобладают диамагнит­ные свойства и вещество является диамагнетиком. для количественного описания намагничения магнетиков вводят векторную величину — намагниченность, определяемую магнит­ным моментом единицы объема магнетика: J = p _m/V=S p _a/V, где p _m=S р _а— магнитный момент маг-нетика, представляющий собой векторную сумму магнитных моментов отдельных мо­лекул. вектор магнитной индукции результирующего магнитного поля в магнетике равен век­торной сумме магнитных индукций внеш­него поля В ₀ (поля, создаваемого намаг­ничивающим током в вакууме) и поля микротоков В' (поля, создаваемого моле­кулярными токами): В = В ₀ +В', где В ₀=m₀ Н. В' = m₀ I'/l

где I' — сила молекулярного тока, l — длина рассматриваемого цилиндра, а маг­нитная проницаемость m принята равной единице. С другой стороны, I '/l — ток, приходя­щийся на единицу длины цилиндра, или его линейная плотность, поэтому магнит­ный момент этого тока p=I'lS/l=I'V/l, где V — объем магнетика. Если Р — маг­нитный момент магнетика объемом V, то P/V — намагниченность магнетика J. Та­ким образом, J= I'/l.

B'=m ₀ J, или в векторной форме B' =m₀ J.

Подставив выражения для В ₀ и В', получим В =m₀ Н +m₀ J, или B /m₀= H + J.

сильномагнитные вещест­ва — ферромагнетики — вещества, обла­дающие спонтанной намагниченностью, т. е. они намагничены даже при отсутствии внешнего магнитного поля. К ферромагне­тикам кроме основного их представите­ля — железа (от него и идет название «ферромагнетизм») — относятся, напри­мер, кобальт, никель, гадолиний, их спла­вы и соединения.

По мере возрастания Н намагниченность J сначала растет быст­ро, затем медленнее и, наконец, достигает­ся так называемое магнитное насыщение J _нас, уже не зависящее от напряженности поля. Большие значения m. Вначале m растет с увеличением Н, затем, достигая макси­мума, начинает уменьшаться, стремясь в случае сильных полей к 1 (m= В/(m ₀ Н)= 1 +J/Н, поэтому при J = J _нас=const с ростом Н отношение J/H->0, а m. ->1).

Если намагнитить ферромагнетик до насыщения (точка 1,), а за­тем начать уменьшать напряженность Н намагничивающего поля, то, как по­казывает опыт, уменьшение J описывает­ся кривой 1 — 2, лежащей выше кривой 1 —0. При H =0 J отличается от нуля, т. е. в ферромагнетике наблюдается оста­точное намагничение J_oc. С наличием оста­точного намагничения связано существо­вание постоянных магнитов. Намагничение обращается в нуль под действием поля Н_C, имеющего направление, противо­положное полю, вызвавшему намагниче­ние.

Напряженность H_C называется ко­эрцитивной силой.

При дальнейшем увеличении проти­воположного поля ферромагнетик перемагничивается (кривая 3—4), и при H=-H_нас достигается насыщение (точ­ка 4). Затем ферромагнетик можно опять размагнитить (кривая 4—5 — 6) и вновь перемагнитить до насыщения (кривая 6- 1).

Таким образом, при действии на фер­ромагнетик переменного магнитного поля намагниченность J изменяется в соответ­ствии с кривой 1 — 2—3—4—5—6—1, кото­рая называется петлей гистерезиса