Магнитные свойства веществ

Известно (п.5.2.2.4), что силовые свойства полей, создаваемых одним и тем же источником в среде и вакууме, отличаются в m раз, т. е. .

· Разные вещества имеют разное значение m.

По магнитным свойствам вещества можно разделить на три группы:

1) ферромагнетики (п.5.2.4.1); 2) парамагнетики; 3) диамагнетики.

Электроны в атомах движутся по орбитам, что эквивалентно замкнутому контуру тока, который характеризуется магнитным моментом . Каждая орбита характеризуется своим . Тогда  атома (молекулы) будет равен сумме  электронных орбит.

Диамагнетик – вещество, магнитный момент  атома (молекулы) которого при отсутствии внешнего магнитного поля равен нулю.

При внесении диамагнетика в магнитное поле  в каждом его атоме наводится магнитный момент, направленный противоположно , что приводит к незначительному ( ) ослаблению поля (  ).

Примеры: Ag, Pb, Si и т. д. Самый «сильный» диамагнетик – висмут
(m = 0, 999824), остальные ослабляют магнитное поле ещё меньше.

Парамагнетик – вещество, магнитный момент  атома (молекулы) которого в отсутствии внешнего магнитного поля не равен нулю.

При внесении в магнитное поле  магнитные моменты атомов парамагнетика ориентируются по направлению , что приводит к усилению поля. Для парамагнетиков m > 1 (платина m = 1, 00036; жидкий кислород (m = 1, 0034).

Ферромагнетики

Возьмем две катушки с током и расположим их так, чтобы они притягивались друг к другу. Если ввести в катушку железный стержень, то сила взаимодействия  резко возрастёт. Значит, у железа m > > 1.

Ферромагнетик – вещество, значительно усиливающее внешнее магнитное поле (железо, никель, кобальт и их соединения).

· Ферромагнетики применяют в электродвигателях, генераторах, трансформаторах, магнитных головках и др.

Природа ферромагнетизма

Явление ферромагнетизма объясняют так: электроны обладают «собственным вращением» (как бы вращаются вокруг своей оси) и создают вследствие этого магнитное поле, наряду с полем, появляющимся от их движения вокруг ядра.

В некоторых металлах (Fe, Ni, Co и др.) существуют малые области размером 10^–2–10^–4 см – домены, в которых собственные вращения всех электронов одинаково ориентированы. Они создают магнитные поля с некоторой индукцией. Сами же домены располагаются хаотически, поэтому индукция результирующего поля .

При внесении кристалла в магнитное поле  поля доменов упорядочиваются и общее поле . После того, как все домены сориентированы, общее поле прекращает расти – достигает насыщения. При снятии внешнего поля значительная часть доменов сохраняет ориентацию и образец становится намагниченным. На этом явлении построено производство постоянных магнитов. Для их изготовления используют сталь, оксиды железа, сплав железа с алюминием, никель, кобальт и др.

 

Температура Кюри

При нагревании ферромагнетика ориентация доменов нарушается.

Температура Кюри (t_к) – температура перехода ферромагнетика в парамагнетик.

· Для железа t_кFe = 770⁰С; для кобальта t_кСо = 1130⁰С; для никеля
t_кNi = 356⁰С.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: