Магнітні властивості речовин
Всі речовини в навколишньому нас природі в тій чи іншій мірі володіють магнітними властивостями. Ще в давні часи була відома дивовижна здатність деяких мінералів притягувати залізні предмети. Серед численних навігаційних приладів, необхідних для прокладання курсу корабля або літака, обов’язково присутній магнітний компас.
У найточніших вимірювальних приладах до числа основних деталей відносяться постійні магніти. Відомо, що сильними магнітними властивостями володіє не тільки залізо. Сюди входять кобальт, нікель, сплави на їх основі і деякі рідкоземельні елементи. Всі ці речовини і сплави називають феромагнетиками. Об’єднує їх здатність до мимовільної спонтанної намагніченості.
Це властивість феромагнетиків використовують при створенні постійних магнітів. Наявність в атомах речовини не компенсуються магнітних моментів є необхідною умовою виникнення феромагнетизму.
Під час експерименту Ейнштейна за величиною закручування при намагнічуванні зразка було доведено, що феромагнетизм пов’язаний зі спінові магнітними моментами електронів. Обмінна взаємодія електронів при певних співвідношеннях діаметра атома і внутрішньої незаповненою оболонки призводять до паралельної орієнтації спінів.
Вона можлива тільки при позитивному значенні інтеграла обмінної енергії.
В кінцевому рахунку, в ферромагнетике встановлюється така орієнтація спінів, яка забезпечує мінімальне значення суми енергій магнітного і обмінного взаємодії.
Область з однорідної спонтанної намагніченістю називають доменом. Енергетично найбільш вигідно таке розташування доменів, при якому вони створюють замкнуту магнітну ланцюг.
Між сусідніми доменами з різним напрямком намагніченості є перехідні шари, звані межами або стінками домену. У них відбувається поступовий поворот вектора намагніченості.
Феромагнітні властивості у речовин існують тільки в певній галузі температури. Температура, при якій ферромагнетики повністю втрачають феромагнітні властивості, називають точкою Кюрі. Форму і величину доменів на поверхні феромагнетика можна побачити під мікроскопом
У елементарних кристалічних осередку заліза ребра куба відповідають напрямку найбільш легкого намагнічування кристала заліза. Діагоналі граней визначають напрямок середнього намагнічування.
Напрямок найбільш важкого намагнічування збігається з діагоналями куба. Площа на графіку характеризує енергію магнітної анізотропії.
При відсутності зовнішнього поля магнітні моменти доменів орієнтовані за напрямками легкого намагнічування. В цілому зразок розмагнічений.
У слабких полях відбувається зростання доменів, напрямок намагніченості яких становить менший кут з напрямком зовнішнього поля.
Цей процес звернемо. Якщо зовнішнє поле прибрати, зразок розмагнітиться. При збільшенні зовнішнього поля відбувається подальше зростання доменів, який припиняється через дефекти кристала. Коли поле досягає певної величини, стінки зростаючих доменів стрибком долають перешкоду. За рахунок цього перешкоди крива намагніченості має ступінчастий характер.
Стрибкоподібні зміни намагніченості створюють в котушці соленоїда імпульси напруги. З подальшим збільшенням поля вектор намагніченості повертається від осі легкого намагнічування в сторону зовнішнього поля, поки вони не співпадуть.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)