Исследование магнитных свойств ферромагнетиков методом баллистического гальванометра: Методическое пособие к лабораторной работе № 10, страница 3

Мы видим, что значение индукции в ферромагнетике определяется не только существующим магнитным полем, но ещё зависит от предыдущих состояний намагничения, причём происходит своеобразное отставание изменения индукции от изменения напряжённости поля. Это явление получило название магнитного гистерезиса, а петлеобразная кривая зависимости  В  от  Н  при циклическом перемагничивании называется петлёй гистерезиса. Магнитный гистерезис подобен диэлектрическому гистерезису в сегнетоэлектриках.

На РИС.7 видно, что при при устранении намагничивающего поля ферромагнетик сохраняет остаточное намагничение, причём внутри магнетика существует некоторая остаточная индукция. При увеличении амплитуды намагничивающего поля она стремится к предельному значению  В_К. Чтобы уничтожить это остаточное намагничивание внутри ферромагнетика необходимо создать определённое поле, направленное против первоначального поля, изображаемого отрезком  ОН_К. Это поле называется задерживающей или коэрцитивной силой ферромагнетика.

В связи со сказанным выше, находится практический приём, употребляемый для размагничивания ферромагнетика. Для этого ферромагнетик помещают внутри катушки, питаемой переменным током, и силу тока постепенно уменьшают до нуля. При этом ферромагнетик подвергается сильным многократным циклическим перемагничиваниям, соответствующим различным петлям гистерезиса, которые, постепенно уменьшаясь, стягиваются к точке О (РИС.7), где намагничение равно нулю.

Гистерезис зависит в сильнейшей степени от состава ферро-магнетика и его обработки. Для чистого мягкого железа, т.е. отож-жённого и затем медленно охлаждённого, гистерезис выражен весьма слабо и петля гистерезиса очень узкая, но у закалённой стали гистерезис значителен.

Способность пара- и ферромагнетиков намагничиваться раз-лична при разных температурах, т.е. их магнитная восприимчивость зависит от температуры. Она уменьшается с увеличением температуры. Напротив, магнитная восприимчи-вость диамагнетиков практически не зависит от температуры. Для многих парамагнитных веществ магнитная восприимчивость монотонно уменьшается с увеличением температуры. Зависи-мость магнитной восприимчивости от температуры для ферромагнетиков имеет более сложный характер. При повыше-нии температуры способность ферромагнетиков намагничивать-ся уменьшается. При этом падают значения их магнитной воспри-имчивости и проницаемости при любом значении магнитного по-ля, ослабляется гистерезис и уменьшается намагничение насыще-ния. При некоторой температуре, называемой температурой Кюри, ферромагнитные свойства исчезают вовсе. При температурах более высоких нежели температура Кюри, ферромагнетик превращается в парамагнетик.

Ферромагнитные свойства не обусловлены наличием магнит-ного момента атома в целом подобно парамагнетизму. Современ-ные надёжно обоснованные на опыте представления, при-водят к следующему пониманию сущности ферромагнетизма.

1.  Намагничение ферромагнетиков обуславливается очень сильной ориентировкой собственных магнитных момен-тов электронов (электронных спинов), но не магнитных моментов атомов в целом.

2.  Сильная ориентировка элементарных магнитных мо-ментов возникает в ферромагнетиках независимо от внеш-него магнитного поля, так что ферромагнетик намагничен до насыщения, отвечающего данной температуре, уже без всякого магнитного поля (РИС.8).

Наличие такого самопроизвольного или спонтанного намагничения является наиболее характерным свойством ферромагнетиков (В.Л.РОЗИНГ, 1922г.).

3.  Так как опыт показывает, что ферромаг-нетики в отсутствие внешнего магнитного поля могут быть и не-намагничены, то для объяснения этого кажущегося противоречия ВЕЙС (1907г.) выдвинул основную гипотезу, в настоящее время подтверждённую различными опытами, согласно которой ферро-магнетик разбивается на большое число малых (но макроско-пических) областей или доменов. Каждая из этих областей при температурах ниже температуры Кюри намагничена очень силь-но, но направления намагничения в отдельных доменах различ-ны, а именно таковы, что полный магнитный момент ферромаг-нетика равен нулю (РИС.9).

Вопрос о физической причине самопроизволь-ного намагничивания был принципмально разре-шён в 1928 г. Я.И.ФРЕНКЕЛЕМ и затем ГЕЙЗЕН-БЕРГОМ, которые показали, что сильная ориенти-ровка электронных спинов вызывается силами об-менного взаимодействия. Наличие этого нового класса сил, необъяснимого в классической физике, было выяснено лишь с развитием квантовой физи-ки атома.