36 Ферромагнетики и их свойства

Ферромагнетики – сильномагнитные вещества, обладающие спонтанной намагниченностью (даже в отсутствие внешнего поля), которая подвержена сильному влиянию внешних факторов – изменению температуры, магнитного поля, деформации.

К числу ферромагнетиков относятся железо, никель, кобальт и ряд сплавов, причем ферромагнетизм присущ этим веществам, находящимся только в кристаллическом состоянии.

Ферромагнетики помимо способности сильно намагничиваться, обладают еще и другими свойствами, существенно отличающими их от диа- и парамагнетиков.

Зависимость намагниченности от напряженности магнитного поля. В отличие от диа- и парамагнетиков (слабомагнитных веществ), для которых зависимость J от H линейна, для ферромагнетиков (сильномагнитных веществ) эта зависимость сложная: по мере возрастания

H намагниченность J сначала растет быстро, затем медленнее, достигая магнитного насыщения _. (рис. 12.4). Эта зависимость была впервые изучена в 1878 г. методом баллистического гальванометра для железа русским физиком Столетовым А.Г.

Рис. 12.4

Зависимость магнитной проницаемости ферромагнетика от напряженности магнитного поля. Существенной особенностью ферромагнетиков является наличие зависимости относительной магнитной проницаемости  от величины напряженности Н приложенного магнитного поля. Вначале  быстро растет, достигает максимального значения, а затем убывает, стремясь в случае сильных полей к 1 (рис. 12.5). Максимальные значения  для ферромагнетиков очень велики: Fe – 5000; кремнистое железо (3 % Si) – 10000; сплав супермаллоя (78 % Ni + 22 % Fe) – 800000.

Рис. 12.5

Точка Кюри. Для каждого ферромагнетика существует определенная температура (точка Кюри), при которой он теряет свои магнитные свойства.

При нагревании образца выше точки Кюри ферромагнетик превращается в обычный парамагнетик. Переход вещества из ферромагнитного состояния в парамагнитное, происходящий в точке Кюри, не сопровождается поглощением или выделением теплоты, т.е. в точке Кюри происходит фазовый переход второго рода.

Некоторые значения точек Кюри: для никеля – 631 К; железа – 1042 К; кобальта – 1400 К.

Роль доменов в механизме ферромагнетизма. Согласно теории П. Вейсса ферромагнетики при температурах ниже точки Кюри обладают спонтанной намагниченностью независимо от наличия внешнего намагничивающего поля. Однако, многие ферромагнитные материалы даже при температуре ниже точки Кюри не намагничены. По современным представлениям, ферромагнетик ниже точки Кюри разбивается на большое число малых микроскопических областей – доменов, самопроизвольно намагниченных до насыщения. Линейные размеры доменов составляют

—см. При отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты отдельных доменов ориентированы хаотично и компенсируют друг друга, поэтому результирующий магнитный момент ферромагнетика равен 0 и ферромагнетик не намагничен.

Внешнее магнитное поле в ферромагнетике ориентирует моменты не отдельных частиц, а целых областей – доменов, причем домены поворачиваются по полю скачком.

Природа элементарных носителей ферромагнетизма. Установлено, что магнитные свойства ферромагнетиков определяются спиновыми магнитными моментами электронов (прямым экспериментальным указанием этого служит опыт Эйнштейна и де Гааза). Установлено также, что ферромагнитными свойствами могут обладать только кристаллические вещества, в атомах которых имеются недостроенные электронные оболочки с некомпенсированными спинами. В подобных кристаллах могут возникать силы, не магнитной, а электрической природы, которые вынуждают спиновые магнитные моменты электронов ориентироваться параллельно друг другу, что и приводит к возникновению спонтанного намагничивания. Эти силы, называемые обменными силами, имеют квантовую природу – они обусловлены волновыми свойствами электронов.

Существуют вещества, в которых обменные силы вызывают антипараллельную ориентацию спиновых магнитных моментов электронов. Такие вещества называются антиферромагнетиками, например,

соединения марганца (МnO, MnF₂), железа (FeO, FeCl₂) и др. Для них также существует антиферромагнитная точка Кюри (точка Нееля), при которой магнитное упорядочение спиновых моментов нарушается и антиферромагнетик превращается в парамагнетик.

Ферриты – полупроводниковые ферромагнетики: МеFe₂O₃, где Me – ион двухвалентного металла (Mn, Co, Cu, Mg, Zn, Cd, Fe). Они отличаются заметными антиферромагнитными свойствами и большим электрическим сопротивлением. Ферриты применяются для изготовления постоянных магнитов, ферритовых антенн, сердечников радиочастотных контуров, для покрытия пленок в магнитофонах и видеомагнитофонов.

Магнитный гестерезис (греч. запаздывание). Рассмотрим намагничивание ферромагнетика (рис 12.6).

Рис. 12.6

Характерная особенность ферромагнетиков состоит в том, что для них зависимость

J от H нелинейная и определяется предысторией намагничивания ферромагнетика. Это явление получило название магнитного гистерезиса.

С увеличением напряженности Н магнитного поля от нуля намагниченность J увеличивается по кривой 0а (основная кривая намагничивания) до некоторого значения насыщения . Если затем уменьшитьН, то J изменится по кривой, лежащей выше основной кривой. При Н = 0 намагниченность не равна нулю, т.е. у образца имеется остаточная намагниченность . Это объясняется тем, что у части доменов сохраняется преимущественная ориентация их магнитных моментов. Чтобы полностью размагнитить образец, нужно создать вокруг него магнитное поле с напряженностью

, направленное в противоположную сторону. Величинаназываетсякоэрцитивной силой. При дальнейшем увеличении магнитного поля, противоположного первоначальному полю, намагниченность снова достигает насыщения (точка b). Возвращаясь постепенно к напряженности , получим замкнутую кривую, которая называетсяпетлей гистерезиса.

Различают мягкие и жесткие ферромагнетики. Мягкие ферромагнетики характеризуются малой коэрцитивной силой (узкой петлей гистерезиса), жесткие – большой коэрцитивной силой (широкой петлей гистерезиса)

Жесткие ферромагнетики (углеродистые и вольфрамовые стали) применяются для изготовления постоянных магнитов, а мягкие (мягкое железо, сплав железа с никелем) – для изготовления сердечников трансформаторов.

Гистерезис приводит к тому, что намагничивание ферромагнетика не является однозначной функцией Н, т.е. одному и тому же значению Н соответствует несколько значений J.

Существование остаточной намагниченности делает возможным изготовление постоянных магнитов, т.е. тел, которые без затрат энергии на поддержание макроскопических токов обладают магнитным моментом и создают в окружающем их пространстве магнитное поле. Постоянный магнит тем лучше сохраняет свои свойства, чем больше коэрцитивная сила материала, из которого он изготовлен. Поэтому постоянные магниты изготавливают из жестких ферромагнетиков с большой коэрцитивной силой и широкой петлей гистерезиса (например, углеродистые и вольфрамовые стали).

Мягкие ферромагнетики с малой коэрцитивной силой и узкой петлей гистерезиса применяют для изготовления сердечников трансформаторов (например, мягкое железо, сплав железа с никелем). Это связано с тем, что работа, совершаемая при перемагничивании, пропорциональна площади петли гистерезиса, а значит, такие сердечники подвержены меньшему нагреву.

Магнитострикция (явление открыто Д. Джоулем в 1842 г) — изменение линейных размеров и объема вещества в процессе намагничивания ферромагнетика. Величина и знак эффекта зависят от напряженности намагничивающего поля, от природы ферромагнетика и ориентации кристаллографических осей по отношению к полю.

studfile.net

Ферромагнетики

      К ферромагнетикам (ferrum – железо) относятся вещества, магнитная восприимчивость которых положительна и достигает значений . Намагниченность  и магнитная индукция  ферромагнетиков растут с увеличением напряженности магнитного поля  нелинейно, и в полях  намагниченность ферромагнетиков достигает предельного значения , а вектор магнитной индукции растет линейно с :

      Ферромагнитные свойства материалов проявляются только у веществ в твердом состоянии, атомы которых обладают постоянным спиновым, или орбитальным, магнитным моментом, в частности у атомов с недостроенными внутренними электронными оболочками. Типичными ферромагнетиками являются переходные металлы. В ферромагнетиках происходит резкое усиление внешних магнитных полей. Причем для ферромагнетиков  сложным образом зависит от величины магнитного поля. Типичными ферромагнетиками являются Fe, Co, Ni, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, а также соединения ферромагнитных материалов с неферромагнитными: , ,  и др.

      Существенным отличием ферромагнетиков от диа- и парамагнетиков является наличие у ферромагнетиков самопроизвольной (спонтанной) намагниченности в отсутствие внешнего магнитного поля. Наличие у ферромагнетиков самопроизвольного магнитного момента  в отсутствие внешнего магнитного поля означает, что электронные спины и магнитные моменты атомных носителей магнетизма ориентированы в веществе упорядоченным образом.

      Ферромагнетики –  это вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий – магнитного поля, деформации, температуры.

           

      Ферромагнетики, в отличие от слабо магнитных диа- и парамагнетиков, являются сильно магнитными веществами: внутреннее магнитное поле в них может в сотни раз превосходить внешнее поле.

      Основные отличия магнитных свойств ферромагнетиков.

       1.                         Нелинейная зависимость намагниченности от напряженности магнитного поля Н (рис. 6.5).

      Как видно из рис. 6.5, при  наблюдается магнитное насыщение.

      2. При   зависимость магнитной индукции В от Н нелинейная, а при  – линейная (рис. 6.6).

         

Рис. 6.5                               Рис. 6.6

      3. Зависимость относительной магнитной проницаемости от Н имеет сложный характер (рис. 6.7), причем максимальные значения μ очень велики ( ).

       

Рис. 6.7                                 Рис. 6.8

      Впервые систематические исследования μ от Н были проведены в 1872 г. А.Г. Столетовым (1839–1896) – выдающимся русским физиком, организатором физической лаборатории в Московском университете. На рис. 6.8. изображена зависимость магнитной проницаемости некоторых ферромагнетиков от напряженности магнитного поля – кривая Столетова.

      4. У каждого ферромагнетика имеется такая температура, называемая точкой Кюри ( ), выше которой это вещество теряет свои особые магнитные свойства.

Наличие температуры Кюри связано с разрушением при  упорядоченного состояния в магнитной подсистеме кристалла – параллельной ориентации магнитных моментов. Для никеля температура Кюри равна 360 °С. Если подвесить образец никеля вблизи пламени горелки так, чтобы он находился в поле сильного постоянного магнита, то не нагретый образец может располагаться горизонтально, сильно притягиваясь к магниту (рис. 6.9). По мере нагрева образца и достижения температуры  ферромагнитные свойства у никеля исчезают и образец никеля падает. Остыв до температуры ниже точки Кюри, образец вновь притянется к магниту. Нагревшись, вновь падает и т.д., колебания будут продолжаться все время, пока горит свеча.

Рис. 6.9

      5. Существование магнитного гистерезиса.

      На рисунке 6.10 показана петля гистерезиса – график зависимости намагниченности вещества от напряженности магнитного поля Н.

Рис. 6.10

      Намагниченность  при  называется намагниченностью насыщения.

      Намагниченность  при  называется остаточной намагниченностью (что необходимо для создания постоянных магнитов).

      Напряженность  магнитного поля, полностью размагниченного ферромагнетика, называется коэрцитивной силой. Она характеризует способность ферромагнетика сохранять намагниченное состояние.

      Большой коэрцитивной силой (широкой петлей гистерезиса) обладают магнитотвердые материалы. Малую коэрцитивную силу имеют магнитомягкие материалы.

      Измерение гиромагнитного отношения для ферромагнетиков показали, что элементарными носителями магнетизма в них являются спиновые магнитные моменты электронов.

      Самопроизвольно, при , намагничиваются лишь очень маленькие монокристаллы ферромагнитных материалов, например никеля или железа. Для того чтобы постоянным магнитом стал большой кусок железа, необходимо его намагнитить, т.е. поместить в сильное магнитное поле, а затем это поле убрать. Оказывается, что при  большой исходный кусок железа разбит на множество очень маленьких ( ), полностью намагниченных областей – доменов. Векторы намагниченности доменов в отсутствие внешнего магнитного поля ориентированы таким образом, что полный магнитный момент ферромагнитного материала равен нулю. Если бы в отсутствие поля кристалл железа был бы единым доменом, то это привело бы к возникновению значительного внешнего магнитного поля, содержащего значительную энергию (рис. 6.11, a). Разбиваясь на домены, ферромагнитный кристалл уменьшает энергию магнитного поля. При этом, разбиваясь на косоугольные области (рис. 6.11, г), можно легко получить состояние ферромагнитного кристалла, из которого магнитное поле вообще не выходит. В целом в монокристалле реализуется такое разбиение на доменные структуры, которое соответствует минимуму свободной энергии ферромагнетика. Если поместить ферромагнетик, разбитый на домены, во внешнее магнитное поле, то в нем начинается движение доменных стенок. Они перемещаются таким образом, чтобы областей с ориентацией вектора намагниченности по полю стало больше, чем областей с противоположной ориентацией (рис. 6.11, б, в, г). Такое движение доменных стенок понижает энергию ферромагнетика во внешнем магнитном поле. По мере нарастания магнитного поля весь кристалл превращается в один большой домен с магнитным моментом, ориентированным по полю (рис. 6.11, а).

Рис. 6.11

      Ферромагнитные материалы играют огромную роль в самых различных областях современной техники. Магнитомягкие материалы используются в электротехнике при изготовлении трансформаторов, электромоторов, генераторов, в слаботочной технике связи и радиотехнике; магнитожесткие материалы применяют при изготовлении постоянных магнитов.

      Широкое распространение в радиотехнике, особенно в высокочастотной радиотехнике, получили ферриты ( ) сочетающие ферромагнитные и полупроводниковые свойства.

      Магнитные материалы широко используются в традиционной технологии записи информации в винчестере (рис. 6.12).

                                

Рис. 6.12                                                       Рис. 6.13

      Магнитное вещество 2 (рис. 6.13) нанесено тонким слоем на основу твердого диска 3. Каждый бит информации представлен группой магнитных доменов (в идеальном случае – одним доменом). Для перемагничивания домена (изменения направления вектора его намагниченности) используется поле записывающей головки 4 (5 – считывающая головка). Наличие дополнительных стабилизирующих слоев, препятствует самопроизвольной потере информации. Записью на вертикально ориентированные домены достигается плотность до 450 Гбайт/см².

                

         Рис. 6.14                                                   Рис. 6.15

На рисунке 6.14 изображены первые магнитные диски созданные в 1955 г, имевшие название IBM 350 Disk File, с обьемом 5 Мб и размером 24 дюймов.

      В 1971 г. было произведено первое применение IBM3330 магнитного диска, созданного в 1957 г. с использованием магнитной головки и слота (рис. 6.15).

---

ens.tpu.ru

Ферромагнетики и доменная структура

В статье ниже рассмотрим такой вид магнетиков как ферромагнетики. Разберём их основные свойства и доменную структуру.

Определение 1

Ферромагнетики – это особый класс магнетиков, способных обладать намагниченностью при отсутствии внешнего магнитного поля (спонтанная намагниченность).

Основные свойства ферромагнетиков

Отметим, что ферромагнетизм присущ веществам лишь в кристаллическом состоянии. Самыми известными примерами ферромагнетиков являются: железо, кобальт, соединения хрома и другие. Ферромагнетики относятся к сильномагнитным веществам, при этом их намагниченность находится в зависимости от напряженности внешнего поля нелинейно и достигает насыщения. Учитывая сказанное, магнитная восприимчивость (χ) и магнитная проницаемость (μ) для ферромагнетиков непостоянны. Так же имеет место запись:

J→=χH→ и B→=μμ0H→,

но при этом μ и χ рассматриваются как функции от напряженности поля. С ростом напряжённости поля данные функции также получают рост, проходят через максимум, а в сильном поле (при достижении насыщения) μ стремится к единице, а χ – к нулю. Значение μ в максимуме достигает сотни тысяч единиц для большинства ферромагнетиков в условиях обычной температуры.

Монокристаллы ферромагнетиков являются анизотропными по отношению к магнитным свойствам. Каждый монокристалл содержит одно или несколько направлений, вдоль которых магнитная восприимчивость особо значима. Также имеются направления, в которых кристалл плохо намагничивается. Заметим, что, если вещество, являющееся ферромагнетиком, состоит малых поликристаллов, то оно является изотропным.

Рассмотрим еще одну отличительную черту ферромагнетиков: зависимости B→ H→ и J→H→ являются неоднозначными, определенными предшествующей историей – для ферромагнетиков характерен магнитный гистерезис.

Определение 2

Для рассматриваемого класса магнетиков имеет место определенная температура, при которой вещество осуществляет фазовый переход второго рода. Такая температура носит название температуры Кюри (Tk) и

zaochnik.com

ферромагнитные материалы и их применение

Ферромагнетики – твердые вещества, обладающие при не слишком высоких температурах самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий – магнитного поля, деформации, изменения температуры Ферромагнитные материалы играют огромную роль в самых различных областях современной техники. Магнитомягкие материалы используются в электротехнике при изготовлении трансформаторов, электромоторов, генераторов, в слаботочной технике связи и радиотехнике; магнитожесткие материалы применяют при изготовлении постоянных магнитов. При выключении внешнего магнитного поля ферромагнетик остается намагниченным, т. е. создает магнитное поле в окружающем пространстве. Упорядоченная ориентация элементарных токов не исчезает при выключении внешнего магнитного поля. Благодаря этому существуют постоянные магниты. Постоянные магниты находят широкое применение в электроизмерительных приборах, громкоговорителях и телефонах, звукозаписывающих аппаратах, магнитных компасах и т. д. Широкое распространение в радиотехнике, особенно в высокочастотной радиотехнике, получили ферриты ( ) сочетающие ферромагнитные и полупроводниковые свойства. Из ферритов изготавливают сердечники катушек индуктивности, магнитные ленты, пленки и диски. Магнитные материалы широко используются в традиционной технологии записи информации в винчестере.

Ферромагнитные материалы

Ферромагнитные это те которые не притягиваются магнитом а то ученные наплели столько слов ненужных что бы людям голову забить

touch.otvet.mail.ru

Ферромагнитный материал — это… Что такое Ферромагнитный материал?



Ферромагнитный материал

Ferromagnetic material — Ферромагнитный материал.

Материал, который проявляет явления гистерезиса и насыщения и чья проницаемость зависит от напряженности магнитного поля. Микроскопически элементарные магниты выстраиваются параллельно в объемах, называемых доменами. Ненамагниченное состояние ферромагнитного материала обусловлено полной нейтрализацией намагничивания доменов, создающее нулевое внешнее намагничивание.

(Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО «Профессионал», НПО «Мир и семья»; Санкт-Петербург, 2003 г.)

.

• Ferromagnetic material
• Ferromagnetism

Смотреть что такое «Ферромагнитный материал» в других словарях:

• ферромагнитный материал — магнитный материал Металлический материал в твердом состоянии, способный намагничиваться под действием внешнего магнитного поля и частично сохранять приобретенную намагниченность после удаления внешнего поля. Примечание Ферромагнитные материалы… …   Справочник технического переводчика

• ферромагнитный материал — feromagnetinė medžiaga statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. ferromagnetic material; ferromagnetic substance vok. ferromagnetischer Stoff, m rus. ферромагнитный материал, m pranc. substance ferromagnétique, f …   Automatikos terminų žodynas

• ферромагнитный материал — feromagnetinė medžiaga statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Medžiaga, kurios atomams, jonams arba kolektyviniams elektronams žemesnėje negu Kiuri temperatūroje būdinga magnetinių momentų lygiagrečioji tvarka ir vienoda… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

• ферромагнитный материал — Магнитный материал, обладающий свойствами ферромагнетика …   Политехнический терминологический толковый словарь

• ферромагнитный порошок — магнитный порошок Сухие измельченные окись закись железа, гамма окись железа, чистое железо, никель или другой магнитный материал, используемый в качестве магнитного индикатора. [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология… …   Справочник технического переводчика

• Магнитно-твердый материал — Permanent magnet material Магнитно твердый материал. Ферромагнитный сплав, способный к постоянному намагничиванию; сплав с высокой коэрцетивной силой и высокой остаточной индукцией. Название основано на том факте, что качество ранних постоянных… …   Словарь металлургических терминов

• Магнитомягкий материал — Soft magnetic material Магнитомягкий материал. Ферромагнитный сплав, который легко намагничивается при приложении поля и возвращается в фактически немагнитное состояние при удалении этого поля; сплав со свойствами высокой магнитной проницаемости …   Словарь металлургических терминов

• магнитно-твердый материал — Ферромагнитный сплав, способный к постоянному намагничиванию; сплав с высокой коэрцетивной силой и высокой остаточной индукцией. Название основано на том факте, что качество ранних постоянных магнитов было связано с их твердостью.… …   Справочник технического переводчика

• магнитомягкий материал (металлургия) — магнитомягкий материал Ферромагнитный сплав, который легко намагничивается при приложении поля и возвращается в фактически немагнитное состояние при удалении этого поля; сплав со свойствами высокой магнитной проницаемости, низкой коэрцитивной… …   Справочник технического переводчика

• МАГНИТЫ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА — Простейшие проявления магнетизма известны очень давно и знакомы большинству из нас. Однако объяснить эти, казалось бы, простые явления на основе фундаментальных принципов физики удалось лишь сравнительно недавно. Существуют магниты двух разных… …   Энциклопедия Кольера

dic.academic.ru

Феромагнетики — Вікіпедія

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Схематичне зображення паралельної орієнтації магнітних моментів атомів в основному стані феромагнетика

Феромагне́тики — це речовини, елементарні структурні складові яких (атоми, іони ядра або колективізовані електрони) мають власні магнітні моменти, спонтанно орієнтовані паралельно один до одного або складнішим чином, внаслідок чого утворюються макрообласті (домени) з відмінним від нуля сумарним магнітним моментом^[1]. Такі властивості мають деякі метали (залізо, нікель, кобальт, гадоліній, манган, хром та їхні сплави) з великою магнітною проникністю, що проявляють явище гістерезису; розрізняють м’які феромагнетики з малою коерцитивною силою та тверді феромагнетики з великою коерцитивною силою. Феромагнетики використовуються для виробництва постійних магнітів, осердь електромагнітів та трансформаторів.

Властивості феромагнетизму[ред. | ред. код]

Найтиповішою властивістю є нелінійний характер процесу намагнічування

• Феромагнетики сильно втягуються в область сильнішого магнітного поля.^{[джерело?]}
• Магнітна сприйнятливість феромагнетиків позитивна і значно більше одиниці.^{[джерело?]}
• При не дуже високих температурах феромагнетики характеризуються спонтанною намагніченістю, яка сильно змінюється під впливом зовнішніх дій^{[джерело?]}.

Властивості феромагнетиків пов’язані з наявністю у їхній структурі груп атомів, які називаються доменами, котрі вже мають узгоджену орієнтацію елементарних магнітних полів. Орієнтація полів самих доменів, яка відбувається при намагнічуванні, створює власне поле речовини значно сильніше, ніж у інших магнетиків, у яких відбувається лише часткова орієнтація елементарних полів атомів речовини. Орієнтація полів доменів значною мірою зберігається і після припинення дії зовнішнього поля. Така суть залишкового намагнічування. Проте інтенсивний тепловий рух може зруйнувати цю орієнтацію, тому за високої температури феромагнітні речовини втрачають свої магнітні властивості.

Також ферромагнетикам притаманний Ефект Барнета — намагнічування під час обертання навіть у відсутності зовнішнього магнітного поля.

Фізична природа феромагнетизму[ред. | ред. код]

Феромагнетизм виникає в речовинах, у яких як наслідок обмінної взаємодії, спінам електронів вигідно орієнтуватися паралельно. В результаті такої узгодженої орієнтації спінів виникає макроскопічний магнітний момент, який може існувати навіть без зовнішнього магнітного поля. При температурі, яка перевищує певну критичну (температура Кюрі), зумовлене тепловим рухом хаотичне розупорядкування бере гору над обмінною взаємодією й феромагнетик переходить в парамагнітний стан.

Напрямок намагніченості[ред. | ред. код]

Завдяки спін-орбітальній взаємодії орієнтація спінів у неізотропних середовищах не є довільною. Кристали феромагнітних речовин характеризуються так званими осями легкого намагнічення — кристалографічними напрямками, в яких орієнтується магнітний момент феромагнетика при відсутності зовнішнього магнітного поля. У слабкому магнітному полі, якщо його напрямок не збігається з віссю легкого намагнічування, індукований магнітний момент може не збігатися з напрямком магнітного поля. В сильних магнітних полях вплив осі легкого намагнічування повністю придушується.

При температурі, нижчій за температуру Кюрі, магнітні моменти електронів сусідніх атомів у феромагнетику орієнтовані паралельно, проте зазвичай ця орієнтація не поширюється на все тіло. Слабка магнітна взаємодія між окремими сумарними моментами значних областей стає на заваді їхньому зростанню. Тому феромагнетик розбивається на окремі області повної намагніченості, так звані магнітні домени. Магнітні домени можуть орієнтуватися довільним чином, тому для феромагнетика існує розмагнічений стан. У цьому стані, незважаючи на локальне намагнічення, тіло з феромагнітної речовини не є магнітом. Окрім розмагніченого стану, феромагнітне тіло може перебувати в намагніченому стані, коли переважна кількість доменів має однакову орієнтацію магнітних моментів. Намагнічений стан може зберігатися, коли зовнішнє магнітне поле відсутнє.

Представники феромагнетиків[ред. | ред. код]

Серед хімічних елементів феромагнетні властивості мають перехідні елементи (див. Таблиця 1). Для 3d-металів і Ґадолінію характерна колінеарна феромагнетна атомна структура, для решти рідкісноземельних феромагнетиків — неколінеарна (спіральна й інші; див. Магнетна структура).

Феромагнетні також численні металеві бінарні та складніші (багатокомпонентні) стопи та сполуки згаданих металів між собою та з іншими неферомагнетними елементами:

Таблиця 2 — Феромагнетні сполуки
Сполуки Tc† Fe3Al 743 Ni3Mn 773 FePd3 705 MnPt3 350 CrPt3 580 ZnCMn3 353	Сполуки Tc TbN 743 DyN 773 EuO 705 MnB 350 ZrZn2 580 Au4V 353
Примітка: †Tc — точка Кюрі — критична температура, вище якої феромагнітні властивості зникають і речовина стає парамагнетиком; К.

При кімнатній температурі можна зробити такі діамагнетичні матеріали як мідь та парамагнетичні матеріали, як манган феромагнетиками, при розміщені їх між тонкими шарами C60. Такий ефект залишається недовгим, лише декілька днів.^[3][4]

• І.М. Кучерук, І.Т. Горбачук, П.П. Луцик (2006). Загальний курс фізики: Навчальний посібник у 3-х т. Київ: Техніка. 
• Вакуленко М. О. Російсько-український словник фізичної термінології / За ред. проф. О. В. Вакуленка (додаток: «Російсько-український фізичний словник»: Близько 6 000 термінів). — К., 1996. — 236 с.
• Біленко І. І. Фізичний словник. — К.: Вища школа, Головне видав. 1979. — 336 с.
• Гірничий енциклопедичний словник : у 3 т / за ред. В. С. Білецького. —  : Східний видавничий дім, 2001—2004.

• Виготовлення феромагнітних осердь електротехнічних пристроїв : Навч. посіб. для студ. електромех. спец. вищ. навч. закл. / Ю. І. Чучман; Нац. ун-т «Львів. політехніка». — Л., 2003. — 246 c. — Бібліогр.: с. 239-242.

uk.wikipedia.org

Ферримагнетики — это… Что такое Ферримагнетики?

Ферримагнитное упорядочивание.

Ферримагне́тики — материалы, у которых магнитные моменты атомов различных подрешёток ориентируются антипараллельно, как и в антиферромагнетиках, но моменты различных подрешёток не равны, и, тем самым, результирующий момент не равен нулю. Ферримагнетики характеризуются спонтанной намагниченностью. Различные подрешётки в них состоят из различных атомов или ионов, например, ими могут быть различные ионы железа, Fe²⁺ и Fe³⁺. Свойствами ферримагнетиков обладают некоторые упорядоченные металлические сплавы, но, главным образом, различные оксидные соединения, среди которых наибольший практический интерес представляют ферриты.

Ферримагнетики имеют доменную структуру, состоящую из двух или более подрешеток, связанных антиферромагнитно (антипараллельно). Поскольку подрешетки образованы атомами (ионами) различных химических элементов или неодинаковым их количеством, они имеют различные по величине магнитные моменты, направленные антипараллельно. В результате появляется отличная от нуля разность магнитных моментов подрешеток, приводящая к спонтанному намагничиванию кристалла. Таким образом, ферримагнетики можно рассматривать как нескомпенсированные антиферромагнетики (у них магнитные моменты атомов не компенсированы). Свое название эти материалы получили от ферритов — первых некомпенсированных антиферромагнетиков, а магнетизм ферритов назвали ферримагнетизмом. У ферритов доменная структура, как и у ферромагнетиков, образуется при температурах ниже точки Кюри. К ферритам применимы все магнитные характеристики, введенные для ферромагнетиков. В отличие от ферромагнетиков, они имеют высокое значение удельного сопротивления, меньшую величину индукции насыщения, более сложную температурную зависимость индукции. Ферромагнетизм в металлах объясняется наличием обменного взаимодействия, которое образуется между соприкасающимися атомами, а также взаимной ориентацией спиновых магнитных моментов. В ферримагнетиках магнитные моменты ионов ориентированы антипараллельно, и обменное взаимодействие происходит не непосредственно, а через ион кислорода О²⁻. Такое обменное взаимодействие называют косвенным обменом или сверхобменом. Оно усиливается по мере приближения промежуточного угла от 0° к 180°.

Литература

См. также

dic.academic.ru