Магнитные свойства ферромагнетиков
Ферромагнетики – твердые вещества, обладающие при не слишком высоких температурах самопроизвольной намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий – магнитного поля, деформации, изменения температуры. К ним относятся: сталь, железо, никель, кобальт, их сплавы. Они имеют магнитную проницаемость, превышающую проницаемость вакуума в несколько тысяч раз. Поэтому все электротехнические устройства, использующие магнитные поля для преобразования энергии, обязательно имеют конструктивные элементы, изготовленные из ферромагнитного материала и предназначенные для проведения магнитного потока. Такие элементы называются магнитопроводы.Магнитные свойства веществ зависят от магнитных свойств элементарных носителей магнетизма движущихся внутри атомов электронов, а также от совместного действия их групп. Электроны в атомах, двигаясь по орбитам вокруг ядра атома, образуют элементарные токи или магнитные диполи, которые характеризуются магнитным моментом m. Величина его равна произведению элементарного тока i и элементарной площадки s, ограниченной элементарным контуром m = is. Вектор m направлен перпендикулярно к площадкеs по правилу буравчика. Магнитный момент тела представляет собой геометрическую сумму магнитных моментов всех диполей. Кроме орбитальных моментов, электроны, вращаясь вокруг своих осей, создают еще спиновые моменты, которые играют важнейшую роль в намагничивании ферромагнетиков.
Особенности ферромагнетиков в первую очередь проявляются в положительной магнитной восприимчивости, имеющей значения порядка 10 в 4-5 степени. При увеличении напряженности внешнего поля намагниченность и индукция в таких веществах растут нелинейно. К другим отличительным свойствам ферромагнетиков относят наличие у них собственной намагниченности, проявляющейся даже в отсутствии внешнего магнитного поля. Это присущее им от природы качество объясняется упорядоченным расположением электронных спинов – источников множества микроскопических по величине магнитных полей.
Ферромагнетики – это особый вид твердых веществ, отличающихся возможностью образования в них собственного магнитного поля. Их способность притягивать или отталкивать металлические предметы, проявляющаяся как приобретенное свойство, зависит от целого ряда факторов. К ним относятся сильные деформационные воздействия, колебания температуры, а также наличие внешнего магнитного поля.
Ферромагнетики применяются для изготовления:
Роторов генераторов и электродвигателей
сердечников трансформаторов
электромагнитных реле
электронно-вычислительных машинах (ЭВМ)
телефонов
магнитофонов
на магнитных лентах
Ферромагнитные материалы, прежде всего, различаются по характеру взаимодействия их собственных полей с аналогичными внешними воздействиями. По этому признаку выделяют две большие группы ферромагнетиков, условно названные «магнитно-мягкими» и «магнитно-жесткими» веществами. Первая из этих разновидностей характеризуется способностью полностью лишаться собственного магнитного поля после исчезновения внешнего (как говорится – «размагничиваться»).
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ФЕРРОМАГНЕТИЗМА
В отличие от диамагнетизма и парамагнетизма, которые являются свойствами отдельных атомов или молекул вещества, ферромагнитные свойства вещества объясняются особенностями его кристаллической структуры. Атомы железа, если взять их, например, в парообразном состоянии, сами по себе диамагнитны или лишь слабо парамагнитны. Ферромагнетизм есть свойство железа в твердом состоянии, то есть свойство кристаллов железа. Прежде всего на это указывает зависимость магнитных свойств железа и других ферромагнитных материалов от обработки, изменяющей их кристаллическое строение. Далее оказывается, что из парамагнитных и диамагнитных металлов можно изготовить сплавы, обладающие высокими ферромагнитными свойствами. Таков, например, сплав Гойслера, почти не уступающий по своим магнитным свойствам железу, хотя он состоит из таких слабомагнитных металлов, как медь (60 %), марганец (25 %) и алюминий (15 %). С другой стороны, некоторые сплавы из ферромагнитных материалов, например сплав из 75 % железа и 25 % никеля почти не магнитны.
.png)
