Характеристики магнитных материалов.
Любое вещество, помещённое в магнитное поле приобретает магнитный момент М. Магнитные момент единицы объёма называют намагниченностью jm, [А/м]:
.
При неравномерном намагничивании оценивают величину Jm:
.
Связь намагниченности с напряжённостью магнитного поля:
, где 
- магнитная восприимчивость, Н – напряжённость магнитного поля.
Магнитная восприимчивость – способность вещества намагничиваться. Намагниченное тело, находящееся во внешнем поле, создаёт собственное магнитное поле, направленное в изотропных средах параллельно или антипараллельно внешнему полю. Вследствие этого величина магнитной индукции вещества будет равна алгебраической сумме внешнего и внутреннего полей:
где 
- относительная магнитная проницаемость – показывает, во сколько раз магнитная индукция в веществе больше чем в вакууме.
Классификация веществ по магнитным свойствам
По реакции на внешнее магнитное поле и характеру внутреннего магнитного упорядочения все вещества делятся на 5 групп:
· Диамагнетики
· Парамагнетики
· Ферромагнетики
· Антиферромагнетики
· Ферримагнетики
Классификация веществ по магнитным свойствам.
· Диамагнетики
· Парамагнетики
· Ферромагнетики
· Антиферромагнетики
· Ферримагнетики
Диамагнетики
К ним относятся вещества, у которых магнитная восприимчивость отрицательна и не зависит от напряжённости внешнего магнитного поля.
|
|
|
Диамагнетизм обусловлен небольшим изменением угловой скорости орбитального вращения электронов в атоме при попадании этого атома в магнитное поле. Изменение скорости – проявление закона электромагнитной индукции на атомарном уровне. При этом орбита электрона рассматривается как некий замкнутый контур, по которому течёт ток, и этот контур не имеет активного сопротивления.
Можно провести параллель с диэлектриками: электронная поляризация маскируется более сильными видами поляризации]
К чистым диамагнетикам относят инертные газы, многие жидкости (вода, нефть и её производные), ряд металлов (Cu, Ag, Au, Zn, Hg,…), большинство полупроводников (элементарные, соединения AIIIBV, AIIBVI), органические соединения и неорганические стёкла и многие другие.
Парамагнетики
К ним относят вещества с положительной магнитной восприимчивостью, не зависящей от внешнего магнитного поля.
В парамагнетике атомы обладают элементарным магнитным моментом даже в отсутствии внешнего магнитного поля. Но из-за теплового движения суммарный заряд без внешнего магнитного поля равен нулю. Внешнее поле, накладываемое на парамагнетик, создаёт преимущественную ориентацию, которая, тем не менее, не является строгой.
|
|
|
Температура сильно влияет на магнитную восприимчивость материала. Зависимость магнитной восприимчивости от температуры определяется законом Кюри – Вейса.
Физическое проявление парамагнетизма – втягивание парамагнетика в неоднородное магнитное поле.
К числу парамагнетиков относят кислород, окись азота, щелочные и щелочноземельные металлы, некоторые переходные металлы (Al), соли железа, кобальта, никеля.
[аналог дипольно-релаксационной поляризации]
Ферромагнетики
К ним относят вещества с большим положительным значением магнитной восприимчивости (до 106), которая сильно зависит от температуры и напряжённости внешнего магнитного поля.
Им присуща внутренняя магнитная упорядоченность, которая характеризуется наличием макроскопических областей с параллельно ориентированными магнитными моментами атомов (доменов).
Важнейшей особенностью является способность намагничиваться до насыщения в слабых магнитных полях. Намагниченность до насыщения ведёт к переходу в однодоменное состояние.
[аналог спонтанной поляризации]
Антиферромагнетики
К ним относят вещества, в которых ниже некоторой температуры спонтанно возникает антипараллельная ориентация элементарных магнитных моментов одинаковых атомов или ионов кристаллической решетки.
|
|
|
Для антиферромагнетиков характерна небольшая положительная магнитная восприимчивость: у разных веществ от 10-3 до 10-5, она сильно зависит от температуры. При нагревании, как и ферромагнетики, испытывают фазовый переход в парамагнетическое состояние. У ферромагнетиков такой переход происходит в точке Кюри, а у антиферромагнетиков – в точке Нееля (или антиферромагнитной точке Кюри).
При комнатной температуре к ним относят хром, марганец, редкоземельные элементы (цезий, неодим, самарий, таллий и др.). Типичные антиферромагнетики – простейшие химические соединения на основе металлов переходной группы: оксиды, галогениды, сульфиды, карбонаты и тому подобные. Всего около 1000 химических соединений.
Ферримагнетики
К ним относятся вещества, с нескомпенсированным антиферромагнетизмом. Подобно ферромагнетикам они обладают высокой магнитной восприимчивостью, которая существенно зависит от температуры и напряжённости внешнего магнитного поля. Имеются некоторые различия.
Свойствами ферримагнетиков обладают некоторые упорядоченные сплавы металлов, но главным образом – оксидные соединения, среди которых наибольший интерес представляют ферриты (именно от них и получила название группа).
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 153; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!