Исследование магнитных свойств ферромагнетиков методом баллистического гальванометра: Методическое пособие к лабораторной работе № 10, страница 2

Суммируя сказанное выше, мы можем также понять, почему одни вещества являются парамагнетиками, а другие – диамагне-тиками. Так как ларморову прецессию в магнитном поле (и допо-лнительные индукционные токи) испытывают все электроны лю-бого атома, то атомы всех веществ являются носителями диамаг-нитных свойств. Однако это ещё не значит, что вещество будет диамагнетиком, так как атомы имеют и постоянный магнитный момент, который обуславливает их парамагнитные свойства. Если магнитный момент атома велик, то парамагнитные свойства преобладают над диамагнитными и вещество оказывается пара-магнетиком. Если магнитный момент атома мал, то преобладают диамагнитные свойства, и вещество является диамагнетиком.       В частности, атомы всех инертных газов имеют полный магнит-ный момент  Р_ат, равный нулю. Поэтому для них имеется только один диамагнитный эффект и все инертные газы диамагнитны.

§ 4. Ферромагнетизм

Наряду с диа-  и парамагнетиками имеются вещества, способ-ные намагничиваться весьма сильно. Они получили название ферромагнетиков.

Магнитная проницаемость большинства ферромагнетиков при обычных температурах измеряется многими сотнями и тыся-чами единиц, а у некоторых специально приготовленных и обра-ботанных ферромагнетиков она достигает миллиона.

Ферромагнетики, промимо способности сильно намагничива-ться, обладают рядом свойств существенно отличающих их от диа- и парамагнетиков.

1.  Характерной особенностью ферромагнетиков является сложная нелинейная зависимость между индукцией  В  и напряжённостью поля  Н. Эта зависимость была установлена в классических рабо-тах А.Г.Столетова на примере мягкого (отожжённого) железа. Эта зависимость имеет вид, показанный на РИС.3. По значениям индукции  В  и напряжённости магнитного поля  Н  можно опре-делить намагничивание (магнитный момент единицы объёма) магнетика  J:

Характер зависимости  Jот  Н  для ферромагнетиков изображён на РИС.4.  Намагничивание, подоб-но индукции, сначала быстро воз-растает, но затем наступает магни-тное насыщение, при котором на-магничение достигает насыщения J_S .

Вследствие нелинейной зави-симости  В  от  Н  магнитная про-ницаемость  μ = В / μ_o^.H  зависит от напряжённости магнитного поля. Кривая зависимости  μ  от Н  (РИС.5) возрастает с увеличением поля от начального значения до не-которой максимальной величины, но затем, после прохождения через максимум  μ  уменьшается и ассимптотически стремится к еди-нице.

Указанные особенности намаг-ничивания ферромагнетиков по-казывают, что в случае очень силь-ных  полей применение ферромаг-нетиков делается бесполезным для создания сильных магнитных полей.

2.  Все ферромагнетики в магнитном отношении анизотропны. Однако, если ферромагнетик имеет мелкокристаллическую стру-ктуру и отдельные кристаллики в нём расположены совершенно беспорядочно, то эта анизотропия не проявляется и его намагни-чение не зависит от направления намагничивающего поля. Если же ферромагнетик представляет собой единый кристалл, то намагничение оказывается различным и зависит от направления намагничивающего поля относительно осей кристалла.

Предположим, что мы намагничиваем первоначально ненамаг-ниченный ферромагнетик, поместив его внутрь намагничиваю-щей катушки (РИС.6) и увеличиваем магнитное поле от нуля до некоторого значения  Н₁  (РИС.7). Значение индукции в магнетике при этом определяется соответствующим точками кривой индукции 01. Если теперь начать уменьшать магнитное поле от Н₁ до нуля, то умень-шение индукции будет изображаться кривой индук-ции  1В^/  и когда поле сделается опять равным нулю, индкуция не обращается в нуль, а выражается отрез-ком  ОВ^/.  Ферромагнетик в этом состоянии является постоянным магнитом. При последующихизменениях направления и величины на-магничивающего поля индук-ция изменяется в соответ-ствии с кривой В^/ 2 B^// 1. Таким образом, при циклическом перемагничивании ферромаг-нетика изменение индукции в нём изображается петлеобраз-ной замкнутой кривой  1 B^/ 2 B^// 1. При большой амплитуде намагничивающего поля  Н  мы получим петлеобразную замкнутую кривую, охватывающую большую площадь, и т.д.