December 03 2016 15:39:32
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
кривая намагничивания
Основы электростатики

Рассмотрим подробнее свойства ферромагнетиков. Пусть в начальном состоянии ферромагнетик не намагничен. Это означает, что суммарный магнитный момент доменов равен нулю. Управление величиной и направлением намагниченностью образца осуществляется с помощью магнитного поля, создаваемого током проводимости.

Основной характеристикой процесса намагничивания является кривая намагничивания – зависимость магнитной индукции B в ферромагнетики от напряженности магнитного поля H (рис. 8.1).

img687

Рис. 8.1

В области относительно малых значений H намагничивание осуществляется за счет роста тех доменов, у которых вектор спонтанной намагниченности имеет ориентацию, близкую к ориентации вектора img688. Этот этап намагничивания называется процессом смещения границ. Различают обратимый процесс смещения границ, когда при выключении внешнего магнитного поля домены возвращаются к исходным размерам (при малых значениях H), и необратимый процесс смещения границ, когда при выключении внешнего поля домены уже не принимаю начальные размеры (при достаточно больших значениях H).

После процесса необратимого смещения границ происходит поворот доменов таким образом, чтобы ориентации векторов img689 и img690 совпадали. Наконец, в области сильного магнитного поля наблюдается магнитное насыщение, где

img691.                                                                        (8.13)

Здесь img692- максимальная для данного ферромагнетика намагниченность, которая наблюдается в области доменов.

Начальный этап намагничивания описывает кривая ОА. При уменьшении величины H зависимость B(H) не совпадает с начальной зависимостью ОА. В частности, при H=0 образец остается намагниченным. Величина Bост называется остаточной магнитной индукцией. Для полного размагничивания образца необходимо создать магнитное поле определенной величины Нк, которая называется коэрцитивной силой, имеющее направление, противоположное направлению магнитного поля, которое осуществляет начальное намагничивание на участке ОА. При дальнейшем увеличении магнитного поля наблюдаются те же стадии намагничивания, что и в области H>0.

Обратный процесс перенамагничивания, осуществляемый путем уменьшения величины магнитного поля до нуля с последующим изменением его направления и увеличения описывается кривой img693img694DEА. Таким образом, процессы намагничивания и перемагничивания ферромагнетика характеризуются гистерезисом. При этом кривая АСDEА симметрична относительно замены H →-H и B → -B.

Площадь гистерезисной кривой равна энергии, затрачиваемой на полный цикл перемагничивания образца. В конечном итоге эта энергия превращается в энергию теплового движения (образец нагревается).

Ферромагнетик сохраняет свои свойства, если его температура меньше некоторой критической температуры, называемой температурой Кюри. При температуре, равной температуре Кюри (Тк) в материале происходит фазовый переход второго рода, в результате которого ферромагнетик становится парамагнетиком и сохраняет свойства парамагнетика для всех температур выше Тк. Если температуру образца понизить и сделать меньше температуры Кюри, то при температуре, равной Тк происходит обратный фазовый переход и образец снова становится ферромагнетиком. Отметим, что для железа температура Кюри Тк =1043 К.

Величина температуры Кюри сыграла большую роль в понимании физической природы ферромагнетизма, поскольку соответствующая этой температуре тепловая энергия  (k* Тк), где k - постоянная Больцмана, оказалась много больше энергии взаимодействия магнитных моментов двух соседних атомов. Отсюда следует, что ферромагнетизм обусловлен не магнитным взаимодействием атомов, а каким-то другим, более сильным  взаимодействием.

Природа этого взаимодействия, которое называется обменным, получила объяснение с помощью законов квантовой механики. Согласно принципу Паули пространственное распределение электронов соседних атомов и, соответственно, их кулоновская энергия взаимодействия оказывается зависящей от ориентации спинов электронов и, следовательно, ориентации их магнитных моментов. При определенных условиях энергетически выгодной является одинаковая ориентация спинов и, соответственно, связанных с ними магнитных моментов атомных электронов. За ферромагнетизм ответственен только один электрон в атоме. В этом случае материал способен спонтанно намагничиваться, и является ферромагнетиком.

Имеются вещества, для которых энергетически выгодна противоположная ориентация спинов соседних атомов. В этом случае материал является антиферромагнетиком. Реализация ферромагнитных или антиферромагнитных свойств зависит от специфики пространственного распределения атомных электронов, определяющих магнитный момент атомов.

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: 0.07 секунд 4,191,150 уникальных посетителей