Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
ФЕРРОМАГНЕТИКИВ ферромагнитных веществах намагничение обусловлено не ориентацией электронных орбит по Известно следующее свойство ферромагнетиков: при температуре, называемой точкой Кюри, они скачком теряют свои ферромагнитные свойства и превращаются в парамагнитное вещество. В опытах А. Ф. Иоффе и П. Л. Капицы намагниченный сердечник
Рис. III.74 быстро нагревался до этой температуры; при размагничивании суммарный механический момент упорядоченно расположенных векторов рмех изменялся от Отдельные атомы (например, железа) не имеют ферромагнитных свойств; эти свойства наблюдаются только у кристаллов ферромагнитных веществ при температурах ниже точки Кюри. Измерения показали, что работа, затрачиваемая на намагничение кристалла, различна в различных направлениях; существуют направления, вдоль которых эта работа имеет минимальные значения (анизотропия кристалла ферромагнетика оценивается разностью работ намагничения по различным направлениям); монокристалл кобальта имеет одну, железо — три, никель — четыре оси легчайшего намагничения. Каждый кристалл имеет большое число областей, намагниченных до насыщения в одном из направлений легчайшего намагничения. Эти области «спонтанного» (т. е. самопроизвольного) намагничения называются доменами. Определенная ориентация векторов При наложении внешнего магнитного поля на электроны начинают действовать механические моменты, ориентирующие их по полю. По мере увеличения напряженности внешнего поля сначала происходит сравнительно легкий процесс поворота векторов Изучение зависимости намагничения от температуры привело к следующим представлениям. При температуре абсолютного нуля в пределах каждого домена все вектора спинов той или иной оси легчайшего намагничения (такое состояние называется «абсолютным насыщением»). При повышении температуры некоторые электроны под действием теплового движения переходят в антипараллельное состояние, т. е. их вектор магнитного момента ориентируется против направления намагниченности домена, вследствие чего общая намагниченность каждого домена несколько уменьшается. С повышением температуры число таких электронов растет, особенно резко при приближении к температуре Кюри, при которой число параллельных и антипараллельных спинов становится равным и спонтанная намагниченность домена исчезает. Выше температуры Кюри
где С — постоянная величина (для данного вещества). При температурах
Рис. 111.75 Перечислим важнейшие свойства ферромагнетиков: 1) ферромагнетики (в отличие от парамагнетиков) намагничиваются до насыщения уже в слабых полях; 2) магнитные проницаемости 3) ферромагнитные тела сохраняют состояние намагничения после удаления их из пределов намагничивающего поля (остаточный магнетизм, постоянные магниты); 4) при намагничивании и размагничивании ферромагнитные тела изменяют свои размеры; это явление называется магнитострикцией. Относительное изменение длины тела в направлении внешнего доля пропорционально квадрату намагниченности
Магнитострикция (как и электрострикция) используется для получения и измерения ультразвука; 5) при перемагничивании обнаруживается «магнитный гистерезис», т. е. намагничивание происходит при одной зависимости В от
Рис. III.76 При дальнейшем увеличении напряженности (обратного направления) происходит намагничивание по кривой 4—5. Участок 5—6—1 снова соответствует размагничиванию. Таким образом, повторное намагничивание в перво-» начальном (положительном) направлении осуществляется уже не по кривой Площадь петли гистерезиса в масштабе чертежа означает работу, которую затрачивает внешнее поле для одного перемагничивания тела, преодолевая силы, препятствующие переориентировкам «областей намагничивания»; эта работа выделяется в виде тепла. Очевидно, для уменьшения потерь на это перемагничивание, например в сердечнике трансформатора, необходимо использовать «мягкие» ферромагнетики (рис. 111.76, б), для которых работа перемагничивания мала. Наоборот, для изготовления постоянных магнитов подходят «жесткие» ферромагнетики с большим значением коэрцитивной силы. Кроме ферромагнитного состояния, наблюдаются также антиферромагнитные и ферритные (или ферримагнитные) состояния. Схематическое расположение спиновых моментов в элементарных магнитных ячейках этих веществ при очень низких температурах ( указаны на рис. III.77. Для всех этих состояний характерна правильная ориентация спиновых магнитных моментов атомов, молекул или ионов данного вещества в ячейках его кристаллической решетки. У ферромагнитов спиновые моменты атомов в каждой элементарной ячейке кристалла направлены в одну сторону и создают некоторую намагниченность этой ячейки. У антиферромагнетиков такая намагниченность отсутствует, так как спиновые моменты соседних атомов равны по величине и направлены в противоположные стороны. У ферритов ориентация спиновых моментов соответствует антиферромагнитному, но магнитные моменты соседних атомов, направленные в противоположные стороны, не компенсируются.
Рис. III.77 К антиферромагнетикам относятся
|
1 |
Оглавление
|