Электричество и магнетизм, изучение свойств ферромагнетиков

Иначе происходит намагничивание веществ, молекулы которых при отсутствия. внешнего поля не имеют магнитного момента. Если полный магнитный момент каждой молекулы в отсутствие поля равен нулю, то вещество, состоящее из таких молекул, называется диамагнитным.

Внесение таких веществ во внешнее поле индуцирует элементарные круговые токи в молекулах, которые, молекулы, а вместе с ними и все веще

ство, приобретают магнитный момент, направленный в сторону, противоположную внешнему магнитному полю.

То есть, возникающее внутреннее поле в диамагнетике ослабляет внешнее магнитное поле. Диа - и парамагнетики при внесении во внешнее магнитное поле намагничиваются слабо.

Степень намагничивания магнетика характеризуется магнитным моментом единицы объема.

Эту величину называют намагниченностью и обозначают .

По определению

, (5.2)

где - объем магнетика

- магнитный момент отдельной молекулы.

Суммирование проводится по всем молекулам в объеме .

Внешнее магнитное поле можно характеризовать не только вектором индукции , но также и вектором напряженности магнитного поля , т.к напряженность магнитного поля, созданного в некотором контуре, Определяется только силой тока в контуре, его формой и размерами.

Вектор индукции намагничивающего поля связан с вектором напряженности соотношением:

, (5.3)

где - магнитная постоянная (В системе CИ =l.26 10 Гн/М)

- магнитная проницаемость среды.

Векторы и пропорциональны друг другу:

, (5.4)

где коэффициент пропорциональности, называемый магнитной восприимчивостью вещества. Это безразмерная величина, характерная для каждого данного магнетика.

Магнетики, подчиняющиеся зависимости (5.4), подразделяют на парамагнетики и диамагнетики. У парамагнетиков , у диамагнетиков .

По определению векторы и связаны соотношением

, (5.5)

где .

Подставляя (5.4) в (5.5), получим

, откуда , (5.6) и следовательно,

У парамагнетиков , у диамагнетиков , причем как у тех так и у других магнитная проницаемость отличается от единицы весьма мало, т.е. магнитные свойства этих магнетиков выражены очень слабо.

Ферромагнетики. Ферромагнетными называют вещества, которые могут обладать спонтанной намагниченностью, т.е. намагничены уже при отсутствии внешнего магнитного поля.

Характерной особенностью ферромагнетиков является нелинейная зависимость или (рис.5.1) и (рис.5.2).

На рис.5.1 приведена кривая намагничения ферромагнетика, намагниченность которого при =0 также равна нулю, ее называют основной кривой намагничения. Уже при сравнительно небольших значениях намагниченность достигает насыщения , магнитная индукция также растет с увеличением . После достижения состояния насыщения продолжает расти с увеличением по линейному закону , где . На рис.5.2

Рис.5.1 Рис.5.2

приведена основная кривая намагничения на диаграмме - , Ввиду нелиненой зависимости для ферромагнетиков нельзя ввести магнитную проницаемость как определенную постоянную величину, характеризующую магнитное свойства каждого данного ферромагнетика. Однако по-прежнему считают, что при этом является функцией . Магнитная проницаемость для ферромагнетиков может достигать очень больших значений. Так, например, для чистого железа равна 5OOO, для сплава супермаллой - 800000. Заметим, что понятие магнитное проницаемости применяется только к основной кривой намагничения,. т.к зависимость неоднозначна. Рассмотрим эту зависимость. Кроме нелинейной зависимости или для ферромагнетиков характерно также явление магнитного гистерезиса. Связь между и или и оказывается неоднозначной и определяется предшествующей историей намагничивания ферромагнетика. Если первоначально ненамагниченный ферромагнетик намагничивать, увеличивая от нуля до значения, при котором наступает насыщение (точка 1 на рис.5. З), а затем уменьшать от до - , то кривая намагничения пойдет не по первоначальному пути 10, а выше - но пути 1234. Если дальше изменять в обратном направлении от до , то кривая намагничения пройдет ниже - по пути 4561. Получившуюся замкнутую кривую называют петлей гистерезиса. В том случае, когда в точках 1 и 4 достигается насщенние, получается максимальная петля гистерезиса. Когда же в крайних точках 1 и 4 насыщения нет, получатся аналогичные петли гистерезиса, но меньшего размера, как бы вписанные в максимальную петлю.

 Скачать реферат