Магнитные свойства веществ. Магнитные взаимодействия и намагниченность. Процессы намагничивания ферромагнетика. Гистерезис

магнитного поля в данном веществе: m_а=m_а*m, где m_о-магнитная постоянная (m_о=4*p*10^-7 Г/м), m-относительная магнитная проницаемость.

Усиление или ослабление магнитного поля внутри вещества происходит за счет магнитных моментов атомов этого вещества. Все частицы атома совершают вращательные движения, которые можно считать эквивалентными круговым токам, если частицы имеют электрический заряд. Магнитное поле кругового тока характеризуется магнитным моментом, определяемым по правилу правоходового винта. Магнитные моменты протонов значительно меньше магнитных моментов электронов. Поэтому считают, что магнитные свойства атома обусловлены в основном магнитными свойствами его электронов. Электроны обладают орбитальным и спиновым магнитными моментами, которые могут быть направлены либо в одну, либо в разные

стороны. Если атом внести во внешнее магнитное поле, то возникает процессия орбит электронов вокруг вектора этого поля. Ее можно представить как появление дополнительных замкнутых круговых токов. При этом независимо от того, обладал атом собственным моментом или нет, во внешнем поле возникает индуцированный магнитный момент, направление которого согласно правилу Ленца всегда противоположно направлению внешнего магнитного поля. Суммарный магнитный момент единицы объема вещества (с учетом собственных и наведенных моментов) называют намагниченностью.

Существует несколько условий существования ферромагнетизма. Одно из них: наличие у атомов внутренней недостроенной электронной оболочки, в результате чего магнитные спиновые моменты электронов не полностью взаимно скомпенсированы. Также условием возникновения ферромагнетизма является наличие сильного электростатического взаимодействия между электронами соседних атомов, способного ориентировать их не скомпенсированные спиновые магнитные моменты одинаковым образом. Эти моменты, складываясь, вызывают появление самопроизвольной намагниченности вещества даже в отсутствие внешнего магнитного поля, что является наиболее характерным признаком ферромагнетизма.

По магнитным свойствам все вещества подразделяют на диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, антиферромагнетики, и ферримагнетики.

Ферромагнетики – это сильномагнитные вещества, у которых относительная магнитная проницаемость m >>1 и может достигать десятков и даже сотен тысяч. Из химически чистых элементов ферромагнитными свойствами обладают только девять: железо, никель, кобальт, гадолиний и при температурах значительно ниже 0 ^о С пять редкоземельных элементов (эрбий, диспродий, тулий, гольмий и тербий).

Однако число ферромагнитных материалов очень велико, потому что к ферромагнитным материалам относятся сплавы с неферромагнитными элементами.

2. Магнитные взаимодействия и намагниченность

Обменные взаимодействия, носящие электростатический, квантовый характер, обеспечивают существование самопроизвольной намагниченности и определяют такие важнейшие параметры ферромагнетика, как намагниченность