December 03 2016 02:24:32
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
формула Ланжевена
Физические основы информации

В отсутствие внешнего магнитного поля магнитный момент атомов диамагнетика равен нулю. Действие магнитного поля возмущает движение атомных электронов, возникают молекулярные токи, с которыми связаны индуцированные магнитные моменты атомов. В соответствии с правилом Ленца магнитное поле молекулярных токов направлено против внешнего поля, поэтому img602. Согласно формуле Ланжевена, справедливой в области относительно небольших магнитных полей,

img603

где img604 – радиус-вектор i-го электрона атома, угловые скобки означают усреднение. Электроны проводимости металлов и полупроводников также дают свой вклад в диамагнетизм кристаллов, поскольку во внешнем магнитном поле их движение возмущается и происходит по замкнутым траекториям в плоскостях, перпендикулярных к вектору магнитной индукции. Данный вид диамагнетизма называется диамагнетизмом Ландау. Проводники в сверхпроводящем состоянии являются идеальными диамагнетиками с img605. Внешнее магнитное полене не проникает в сверхпроводник img606 благодаря тому, что в тонком поверхностном слое толщиной ~10-5см возбуждаются незатухающие токи проводимости, магнитное поле которых полностью компенсирует внутри сверхпроводника внешнее магнитное поле (эффект Мейснера).

В отсутствие внешнего магнитного поля атомы парамагнетиков обладают отличным от нуля магнитным моментом img607. Хаотическая ориентация этих магнитных моментов дает намагниченность img608. Внешнее магнитное поле стремится выстроить атомные магнитные моменты по полю, где энергия системы принимает минимальное значение. Полному выстраиванию магнитных моментов всех атомов по вектору img609 препятствует тепловое движение атомов. Величина магнитной восприимчивости img610, отнесенная к одному атому, в области не очень больших полей, описывается выражением

img611

где T – температура вещества. Величина магнитной восприимчивости убывает с ростом температуры T как T-1 (закон Кюри). В системе свободных электронов имеет место парамагнетизм Паули, обусловленный снятием в магнитном поле двухкратного вырождения по спину электронов энергетических уровней. Соответствующая магнитная восприимчивость, отнесенная к одному атому,

img612

где img613 – энергия Ферми. Величина img614 не зависит от T.

Ферромагнитные материалы обладают следующими особенностями: 1) способность спонтанно (самопроизвольно) намагничиваться в отсутствие внешнего магнитного поля; 2) нелинейная зависимость намагниченности от напряженности магнитного поля; 3) большие значения img615 (до 105); 4) явление гистерезиса при перемагничивании образца; 5) существование температуры Кюри Tк, при превышении которой ферромагнетик превращается в парамагнетик (с понижением температуры до
T < Tк материал снова становится ферромагнетиком).

Спонтанная намагниченность в отсутствие внешнего магнитного поля наблюдается лишь в относительно небольших областях с линейными размерами ~10img616100 мкм. Эти области, где намагниченность достигает максимального значения IS (область насыщения ферромагнитного материала), называются доменами. Поскольку векторы намагниченности img617 доменов ориентированы случайным образом, полная намагниченность ферромагнетика в отсутствие внешнего магнитного поля равна нулю. При постоянных объеме и температуре реализуются такие доменные структуры, где свободная энергия ферромагнетика img618 U – внутренняя энергия, S – энтропия, минимальна.

Отметим, что сегнетоэлектрики в отсутствии внешнего магнитного поля также разбиваются на домены с однородной максимальной спонтанной поляризованностью PS. Линейные размеры сегнетоэлектрических доменов ~0,1img61910 мкм.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.05 секунд 4,189,943 уникальных посетителей