Диа-, пара- и ферромагнетики

По значению магнитной проницаемости вещества различают диамагнетики (m <1), парамагнетики (m >1) и ферро­магнетики (m >> 1).

Диамагнетики. У большинства атомов диамагнетиков нет собствен­ного магнитного момента, его магнитный момент индуцирован внешним полем. Во внешнем поле атомы приобретают магнитные моменты, направленные противоположно внешнему полю (m <1). Так как = m _0, то поле внутри вещества будет ослабляться. Диамагнетиками являются вода, мрамор, некоторые металлы, на­пример золото, ртуть, медь, инертные газы.

Парамагнетики. Молекулы парамагнетиков имеют отличные от нуля собственные магнитные моменты. В отсутствие магнитного поля эти моменты расположены хаотически, поэтому вектор намагничения равен нулю. При внесении парамагнетика в магнитное поле магнитные моменты отдельных атомов или молекул ориентируются вдоль линий В, так что собственное поле парамагнетика усиливает внешнее магнитное поле. Если такой эффект су­ществует, то он играет значительную роль и всегда преобладает над диа­магнетизмом (m > 1). Парамагнетиками являются щелочные металлы, кислород, алюми­ний, платина, оксиды марганца, азота.

Ферромагнетики. Предельным случаем парамагнетизма является ферромагнетизм. В соответствии с квантовой теорией в некоторых веществах возникают области, имеющие значительные магнит­ные моменты. Эти области получили название доменов. В отсутствие поля распределение направлений маг­нитных моментов доменов имеет случайный ха­рактер.

У ферромагнетиков m зависит от внешнего магнитного поля, т. е. между В и Н, связанных между собой соотношением , существует нелинейная зависимость. Зависимость В от Н для ферромагнетиков можно изобразить кривой, называемой «петля гистерезиса» (рис. 16.2).

В_r –остаточная индукция (индукция при Н =0). Напряженность магнитного поля, при которой В= 0, называют за­держивающей или коэрцитивной силой H_К. В зависимости от значения коэрцитивной силы ферромагнетики де­лят на мягкие и жесткие.

Мягкие ферромагнетики имеют узкую петлю гистерезиса и малые значения коэрцитивной силы. Для жестких ферромагнетиков характер­ны широкая петля гистерезиса и соответственно большие значения коэр­цитивной силы. К мягким ферромагнетикам относят железо, пермаллой и другие ма­териалы. Из мягких ферромагнетиков изготовляют сердечники трансформаторов, генерато­ров, электродвигателей. Из жестких ферромагнетиков, к которым отно­сятся сталь и ее сплавы, изготовляют постоянные магниты.

При возрастании температуры намагничение ферромагнетиков уменьшается, они теряют свои ферромагнитные свойства и превраща­ются в парамагнитные вещества.

Для каждого ферромагнитного материала есть своя температура пе­рехода, называемая точкой Кюри, так, например, для Fe – 1043 К, Со –1393K, Ni –631K.