Ферромагнетиктердің негізгі қасиеттері

 

Ферромагнетиктер дегеніміз ішкі өрістері оны тудыратын сыртқы магнит өрісінен көптеген (жүздеген және мыңдаған) есе көп заттар. Оларға , , және жер бетінде сирек кездесетін екі металл және жатады. Таза темірдің магниттік өтімділігінің ең максимал мәні , ал пермаллойдікі (қоспа - 22% және - 78%) . Ферромагнетизм тек қана кристалдарда байқалады, ал аморфтық және бу тәрізді темірде ферромагнетизм болмайды.

1872 жылы А.Г. Столетов докторлық диссертация қорғады, онда ең алғаш рет жұмсақ темірге арналған және тәуелділіктері берілді (5.2-сурет). Мұндағы - темірмен салыстырғанда сыртқы өріс кернеулігі.

 

Ферромагнетизмнің классикалық феноменологиялық теориясын француз ғалымы П. Вейссом (1865–1940 жж.) ашты. Вейсс теориясының негізіне екі гипотезасы жатады: 1) Температурасы Кюри температурасынан кіші фероромагнетиктер сыртқы магнит өрісіне тәуелсіз өздігінен магниттеледі;

2) барлық ферромагнетик өздігінен өздігінен қорытқы магниттік моменті нөлге тең болатындай етіліп магниттелетін аймақтарға (домендер) бөлінеді. Кейіннен домендер эксперимент жүзінде табылды: ең жиі кездесетіндерінің өлшемі 10–100 мкм, көлемі .

Әрбір домен қанығу күйіне дейін магниттеледі, сыртқы магнит өрісі оларды бағыттайды (бұрады), яғни бірден тұтас аймақтарды, сондықтан В тез артады, Н –тың өсуіне байланысты (5.2 а-сурет). Магниттік қанығу барлық домендер өріс әсерінен бағытталып болғанда басталады. Бұл аймақтағы -ның аздап артуы өсуіне байланысты, себебі (7.2 а-сурет). қисығындағы майысу нүктесі -дің максимал мәніне сәйкес келеді (7.2 б-суреттегі нүктесі), болса, кемиді, ол болғанда -тың артуына байланысты: .

Домендердің өлшемдері кристалдық тордағы бұзылулар мен энергетикалық баланстармен анықталады. Кез келген жүйе минимал энергиясы бар күйге ұмтылады. Сондықтан 7.3 - суреттегі а және в құрылымдық типтер қолайсыз, себебі магнит өрісі үлгінің сыртына шығып, қосымша энергияны алып кетеді. Энергия біршама азаяды да, магнит өрісінің күштік сызықтары магнетик ішінде тұйықталады (7.3- суреттегі в және г)

Бір доменді екінші доменнен бөлетін шекара домен қабырғасы деп аталады. Бұл ферромагнетиктің қандай да бір аймағы, онда магниттік моменттердің бір бағыттан екінші бағытқа ауысып бағытталуы өтеді (7.4-сурет).

Домен қабырғасы пайда болу үшін энергия қажет. Жаңа қабырғалардың пайда болуы үлгінің магнит энергиясының артуына алып келеді де, домендерге бөліну тоқталады. Домендер қабырғаларының қалыңдығы минимум энергиямен анықталады, ол 10² – 10³ ангстремді құрайды.

Домендердің магниттік моменттерінің бағытталынуы негізінде екі тәсілмен жүзеге асады:

1) домендер қабырғаларының қозғалысы нәтижесінде сыртқы магнит өрісі баяу өзгергенде: магниттік моменттері өріс бойынша бағытталған домендер өлшемдері көршілес домендер есебінен артады.

2) сыртқы магнит өрісі() тез артқанда, домендердің өлшемдері өзгеріссіз қалады да, атомдардың магниттік моменттерінің домендер ішінде бағытталуы жүреді. Сонымен қоса, бағытталудың аралас механизмі де болуы мүмкін.

7.2 а-суретте көрсетілген қисық магниттелінудің негізгі қисығы деп аталады, ол сыртқы магнит өрісінде болып үлгермеген жаңа үлгілерде алынады. Бірақ та, ең үлкен мәнінен нөлге дейін азайтсақ, онда өзгерісі 2 қисықпен сипатталады (7.5-сурет): болғанда магнит индукциясы шекті оң мәнге ие болады ( -қалдық магниттеліну). Нөлдік магниттелінуді алу үшін коэрцитивті күш деп аталатын кері магниттелінуді жоятын өрісті беру керек. Коэрцитивті күштің шамасына қарай магниттер «қатты» және «жұмсақ» болып екіге бөлінеді (7.5-сурет). «Қатты» магниттерде гистерезис тұзағы іс жүзінде тік бұрышты (7.5 б-сурет), оларды есте сақтау қондырғыларында қолдану ыңғайлы. «Жұмсақ» магниттерде жиі-жиі магниттеліну болады, мысалы, олардан трансформатор темірлерін жасайды.

(гистерезис тұзағы) болуы көршілес домендердің магнит моменттері сыртқы магнит өрісі болмаған кезде домендердің бағытталып орналасуларын өзгертуге кедергі келтіреді. мәні ірі симметриялы емес домендерден тұратын үлгілерде жоғары болады, олар шынында да өте жиі орналасқан көршілес домендердің жанында бұрыла алмайды. Қалдық магниттелінуді бұзу үшін үлгіні соғу немесе қатты шайқау қажет. Сондықтан, тұрақты магниттерді соғуға болмайды. дейін қыздырудың өзі домендердің бағытталынып орналасуларын бұзады және кемиді.