Магнитное поле и его свойства. Магнитная индукция. Сила Ампера. Работа при перемещении проводника в магнитном поле. Намагничивание веществ, страница 18

Поскольку тепловое движение молекул вещества тела нарушает их упорядоченное расположение, намагниченность при повышении температуры уменьшается. Если это тело удалить из внешнего поля, то хаотическое движение молекул приведет к его полному размагничиванию.

Из описанного выше следует, что относительная магнитная проницаемость такого магнитика больше единицы. (Так, у марганца , у алюминия у азота ) Вещества, у которых магнитная проницаемость немного больше называются парамагнетиками.

Итак; парамагнитные свойства вещества объясняются орбитальным движением электронов вокруг ядер атомов, создающих собственное магнитное поле молекул. Заметим, что парамагнетики намагничиваются очень слабо.

По-иному ведут себя во внешнем магнитном поле вещества, молекулы которых не имеют собственного магнитного поля. Тело из такого вещества намагничивается так, что внутри тела его собственное магнитное поле направленно навстречу внешнему полю (рис. 30а). Следовательно, внутри вещества поле несколько слабее, чем снаружи; линии индукции как бы вытесняются из тела (рис. 30б). Относительная магнитная проницаемость таких магнитиков немного меньше единицы. (Например, у висмута  у кремния  у воды у водорода )

Вещества, у которых магнитная проницаемость немного меньше называют диамагнетиками. Диамагнитные свойства вещества проявляются еще слабее, чем парамагнитные свойства. Типичным представителем диамагнетиков является висмут. Из рисунка 22а, 22б видно, что диамагнетик должен выталкиваться из внешнего магнитного поля, поскольку одноименные полюсы магнитов отталкиваются. Причина диамагнитных свойств веществ будет рассмотрена в следующей главе. Кроме описанных выше, имеется небольшая группа веществ, у которых относительная магнитная проницаемость во много раз больше единиц. Вещества, у которых магнитная проницаемость во много раз больше  называют ферромагнетиками. Наиболее ярким представителем этих веществ является железо. Оно может увеличивать внешнее магнитное поле в тысячи раз. Ферромагнетиками также являются сталь, чугун, никель, кобальт, редкий металл гадолиний и некоторые сплавы ферромагнитных металлов. Эффект «втягивания» линий индукции внешнего поля в ферромагнетик выражен очень сильно (рис. 31).

Изучение строения ферромагнетиков с помощью микроскопа показало, что ферромагнетик состоит из множество самопроизвольно (спонтанно) намагниченных областей размерами около 0.001 мм, которые стали называть доменами. В каждом из доменов магнитные моменты всех его молекул направлены в одну сторону.

Если ферромагнетик не намагничен, то домены в нем расположены хаотически (32а). Когда ферромагнетик помещают во внешнее магнитное поле, то его домены перемагничиваются таким образом, что их магнитные моменты оказываются направленными по линиям индукции внешнего поля (ориентируются по направлению поля) и этим усиливают его во много раз (рис. 32б).

К ферромагнетикам принадлежат только такие вещества, которые состоят из доменов. Когда направления магнитных поле всех доменов совпадают с направлением внешнего поля, ферромагнетик будет намагничен до предела. Такое состояние ферромагнетика называют магнитным насыщением. Отметим, что каждый отдельный домен всегда намагничен до насыщения.

Объяснение ферромагнитных свойств было найдено после того как установили, что электроны, кроме орбитального движения вокруг ядер, вращаются вокруг своей оси, т. е. имеют собственный момент количества движения, получивший название «спин» (английское слово, означает «верчение»). Поскольку электрон заряжен, то он должен иметь и собственный магнитный момент. Магнитные моменты электронов в атоме могут иметь только два взаимно противоположных направления: параллельное и антипараллельное. В большинстве случаев магнитные моменты электронов в атомах имеют попарно противоположные направления, поэтому их магнитные поля скомпенсированы.

У ферромагнетиков в атомах имеется по несколько электронов, магнитные моменты которых не скомпенсированы, так как направлены в одну сторону. Эти электроны усиливают магнитное поле вокруг атомов. Так как соседние атомы взаимодействуют друг с другом, обмениваясь валентными электронами, то магнитные моменты этих атомов располагаются параллельно, т, е. в веществе возникают домены.