Исследование магнитных свойств ферромагнетиков методом баллистического гальванометра: Методическое пособие к лабораторной работе № 10, страница 4

§ 5. Понятие об антиферромагнетиках

и ферритах

Силы обменного взаимодействия вызывают в ферромагнети-ках параллельную ориентировку электронных спинов. Однако, обменные силы зависят от структуры вещества и поэтому, харак-тер вызываемой ими ориентировки спинов может быть различен. Оказывается, что существуют вещества, в которых также возни-кает сильная ориентировка электронных спинов, но, в отличие от ферромагнетиков, электронные спины ориентированы в них по-парно антипараллельно.

В простейшем случае электронные спины образуют как бы две пространственные подрешётки, вставленные друг в друга и намагниченные в противоположных направлениях (РИС.10).

Вещества, в которых намагничение обеих под-решёток одинаково по величине, но противополож-но по направлению, получили название антиферро-магнетиков. Их существование было предсказано теоретически Л.Д.ЛАНДАУ в 1933 г. Антиферро-магнетиками являются некоторые соединения мар-ганца, хрома, ванадия и др. Подобные вещества при низких температурах имеют ничтожно малую магнитную воспри-имчивость. При повышении температуры строгая попарная анти-параллельность электронных спинов нарушается и магнитная восприимчивость увеличивается. При некоторой температуре (антиферромагнитная температура Кюри или температура Нее-ля) области самопроизвольной ориентировки электронных спи-нов разрушаются и антиферромагнетик превращается в парамаг-нетик. При дальнейшем повышении температуры магнитная вос-приимчивость, как у всякого парамагнетика, уменьшается, а, сле-довательно, при температуре Нееля магнитная восприимчивость имеет максимум.

Если намагничение обеих подрешёток не одинаково по величине и противоположно по направлению (РИС.11), то появляется неком-пенсированный антиферромагнетизм и ве-щество может приобрести значительный маг-нитный момент. Такой характер намагничения имеет место в ферритах (ферримагнетиках).

§ 6. Процессы намагничивания

ферромагнетиков

Кривая намагничивания ферромагнетиков имеет вид, показа-нный на РИС.12. Для построения этой кривой (основной кривой намагничения) необходимо, чтобы образец находился в размагни-ченном состоянии. При этом магнитные моменты областей само-произвольной намагниченности распределены совершенно хаоти-чно и образец характеризуется равенством нулю напряжённости (Н=0) и намагниченности (J=0), а значит и индукции (B=μ_oJ).

Кривую намагниченности феррромагнетика можно разде-лить на несколько участков, ко-торые характеризуются опреде-лёнными процессами намагни-чивания. В области начального или обратимого намагничива-ния (участок I) магнитная восприимчивость и проницае-мость являются постоянными величинами. Изменение намаг-ниченности в этой области происходит в основном за счёт обратимых процессов, которые обусловлены упругим смещени-ем границ между областями произвольной намагниченности (РИС.13).

Вторая область кривой на-магничивания (область Релея) характеризуется тем, что в этой области намагничивания проис-ходит ступенчатое изменение направления вектора самопроиз-вольного намагничивания внут-ри домена (РИС.14), причём процесс изменения намагничен-ности не является полностью обратимым.

Третья область кривой (РИС.15) соответствует быстро-му возрастанию намагниченнос-ти, изменение которой имеет здесь ступенчатый вид (скачки Баркгаузена), что связано с необратимым поворотом целых доменов.

В области приближения к насыщению (область IV) изме-нение намагниченности объяс-няется, главным образом, проце-ссом вращения, когда направле-ние вектора намагниченности доменов приближается к направ-лению внешнего поля (РИС.16).

На последнем участке кри-вой намагниченности (V) имеет место явление насыщения, ког-да магнитные моменты всех до-менов полностью сориентирова-ны по направлению внешнего магнитного поля.

§ 7. Теория баллистического метода

измерений магнитных свойств вещества

При исследовании магнитных свойств вещества можно ис- пользовать различные экспериментальные методы. В данной ла-бораторной работе мы воспользуемся баллистическим методом, разработанным А.Г.СТОЛЕТОВЫМ. Метод даёт возможность определить основную кривую индукции и намагниченности, пет-лю гистерезиса, остаточную намагниченность и коэрцитивную силу, магнитную восприимчивость и проницаемость.

В основе метода лежит закон электромагнитной индукции ФАРАДЕЯ-МАКСВЕЛЛА-ЛЕНЦА: