Магнитен момент основната величина, характеризираща магнитните свойства на веществото. Източникът на магнетизъм, според класическата теория на електромагнитните явления, са електрическите макро- и микротокове. Елементарният източник на магнетизъм се счита за затворен ток. От опита и класическата теория на електромагнитното поле следва, че магнитните действия на затворен ток (верига с ток) се определят, ако продуктът е известен ( М) сила на тока азпо площ на контура σ ( М = азσ /° Св системата от единици CGS (Вижте системата от единици CGS), с -
скоростта на светлината). вектор Ми по дефиниция е М. м. Може да се напише и в друга форма: М = m l, Където м-еквивалентен магнитен заряд на веригата и л- разстоянието между „зарядите“ с противоположни знаци (+ и -
). М. м. имат елементарни частици, атомни ядра, електронни обвивки на атоми и молекули. Механичната маса на елементарните частици (електрони, протони, неутрони и други), както показва квантовата механика, се дължи на съществуването на техния собствен механичен момент - Spin a. Ядрените маси са съставени от присъщите (спинови) маси на протоните и неутроните, които образуват тези ядра, както и масите, свързани с тяхното орбитално движение в ядрото. Молекулните маси на електронните обвивки на атомите и молекулите са съставени от спинови и орбитални магнитни маси на електрони. Спиновият магнитен момент на електрон m sp може да има две равни и противоположно насочени проекции върху посоката на външното магнитно поле Н.Абсолютна величина на проекцията където μ in = (9,274096 ±0,000065) 10 -21 ерг/гс -Борен магнетон, h-
Планкова константа , дИ м e - заряд и маса на електрона, с- скоростта на светлината; S H -проекция на спиновия механичен момент върху посоката на полето з. Абсолютната стойност на спина M. m. Където с= 1 / 2 - спиново квантово число (Вижте Квантови числа). Съотношението на спиновия магнетизъм към механичния момент (спин) тъй като спин Изследванията на атомните спектри показват, че m H sp всъщност е равно не на m in, а на m in (1 + 0,0116). Това се дължи на ефекта върху електрона на така наречените нулеви трептения на електромагнитното поле (вижте Квантова електродинамика, Радиационни корекции).
Орбиталният импулс на електронно m кълбо е свързан с механичния орбитален импулс чрез съотношението ж opb = |m кълбо | / | кълбо | = | д|/2мд ° С, тоест магнитомеханичното съотношение ж opb е два пъти по-малко от ж cp. Квантовата механика позволява само дискретна поредица от възможни проекции на m кълба върху посоката на външното поле (така нареченото пространствено квантуване): m Н кълбо = m l m в ,
където m l -
магнитно квантово число като 2 л+ 1 стойности (0, ±1, ±2,..., ± л, Където л-
орбитално квантово число). В многоелектронните атоми орбиталният и спиновият магнетизъм се определят от квантови числа ЛИ Собщи орбитални и спинови моменти. Добавянето на тези моменти се извършва съгласно правилата на пространственото квантуване. Поради неравенството на магнитомеханичните отношения за спина на електрона и неговото орбитално движение ( ж cn¹ ж opb) получената ММ на атомната обвивка няма да бъде успоредна или антипаралелна на получения механичен момент Дж.
Следователно компонентът на общия MM често се разглежда в посока на вектора Дж, равна на Където ж J е магнитомеханичното съотношение на електронната обвивка, Дж- общо ъглово квантово число. Молекулната маса на протон, чийто спин е равен на Където т.т- протонна маса, която е 1836,5 пъти по-голяма м e, m отрова - ядрен магнетон, равен на 1/1836.5m in. Неутронът не трябва да има магнетизъм, тъй като няма заряд. Опитът обаче показва, че молекулната маса на протона е m p = 2,7927m отрова, а тази на неутрона е m n = -1,91315m отрова. Това се дължи на наличието на мезонни полета в близост до нуклони, които определят техните специфични ядрени взаимодействия (вижте Ядрени сили, Мезони) и влияят на техните електромагнитни свойства. Общите молекулни маси на сложните атомни ядра не са кратни на m или m p и m n. По този начин, М. м. калиеви ядра За характеризиране на магнитното състояние на макроскопичните тела се изчислява средната стойност на резултантната магнитна сила на всички микрочастици, образуващи тялото. Намагнитването на единица обем на тялото се нарича намагнитване. За макротела, особено в случай на тела с атомно магнитно подреждане (феро-, фери- и антиферомагнетици), се въвежда понятието средно атомно M. m. като средна стойност на M. m. на един атом (йон) - носителят на М. м. в тялото. При вещества с магнитен ред тези средни атомни магнетизми се получават като частно от разделянето на спонтанното намагнитване на феромагнитни тела или магнитни подрешетки във фери- и антиферомагнетици (при абсолютна нулева температура) на броя на атомите, които носят магнетизми на единица сила на звука. Обикновено тези средни атомни молекулни маси се различават от молекулните маси на изолирани атоми; техните стойности в магнетоните на Бор m се оказват дробни (например в преходните d-метали Fe, Co и Ni, съответно 2,218 m in, 1,715 m in и 0,604 m in) Тази разлика се дължи на промяна в движението на d-електрони (носители на M. m.) в кристал в сравнение с движението в изолирани атоми. В случай на редкоземни метали (лантаниди), както и неметални феро- или феримагнитни съединения (например ферити), незавършените d- или f-слоеве на електронната обвивка (основните атомни носители на M. m.) на съседните йони в кристала се припокриват слабо, следователно, забележима колективизация на тях няма слоеве (както в d-метали), а молекулните маси на такива тела се променят малко в сравнение с изолираните атоми. Директното експериментално определяне на MM върху атоми в кристал стана възможно в резултат на използването на магнитна неутронна дифракция, радиоспектроскопия (NMR, EPR, FMR и др.) и ефекта на Mössbauer. За парамагнетиците също е възможно да се въведе концепцията за среден атомен магнетизъм, който се определя чрез константата на Кюри, открита експериментално, която е включена в израза за закона на Кюри a или закона на Кюри-Вайс a (виж Парамагнетизъм). Лит.:Тамм I.E., Основи на теорията на електричеството, 8 изд., М., 1966; Ландау Л.Д. и Лифшиц Е.М., Електродинамика на непрекъснати среди, М., 1959 г.; Дорфман Я. Г., Магнитни свойства и структура на материята, М., 1955; Вонсовски С.В., Магнетизъм на микрочастиците, М., 1973. С. В. Вонсовски. Велика съветска енциклопедия. - М.: Съветска енциклопедия.
1969-1978
.
Вижте какво е „магнитен момент“ в други речници:
Размерност L2I SI единици A⋅m2 ... Wikipedia
Основното количество, характеризиращо магнита. имоти във ва. Източникът на магнетизъм (М. м.), според класиката. теории на ел. маг. явления, явления макро и микро(атомно) електричество. течения. Елем. Източникът на магнетизъм се счита за затворен ток. От опит и класика....... Физическа енциклопедия
Голям енциклопедичен речник
МАГНИТЕН ВЪРТЯЩ МОМЕНТ, измерване на силата на постоянен магнит или намотка с ток. Това е максималната сила на завъртане (въртящ момент), приложена към магнит, бобина или електрически заряд в МАГНИТНО ПОЛЕ, разделена на силата на полето. Зареден...... Научно-технически енциклопедичен речник
МАГНИТЕН МОМЕНТ- физически количество, характеризиращо магнитните свойства на телата и частиците на материята (електрони, нуклони, атоми и др.); колкото по-голям е магнитният момент, толкова по-силно (вижте) тялото; магнитен момент определя магнитен (виж). Тъй като всеки електрически... ... Голяма политехническа енциклопедия
- (Магнитен момент) произведението на магнитната маса на даден магнит и разстоянието между неговите полюси. Самойлов K.I. Морски речник. M. L.: Държавно военноморско издателство на NKVMF на СССР, 1941 г. ... Морски речник
магнитен момент- Хар ка маг. св в тялото, арб. експресен. производство магн. заряд във всеки полюс до разстояние между полюсите. Теми: металургията като цяло EN магнитен момент... Ръководство за технически преводач
Векторна величина, характеризираща вещество като източник на магнитно поле. Макроскопичният магнитен момент се създава от затворени електрически токове и подредено ориентирани магнитни моменти на атомни частици. Микрочастиците имат орбитални... енциклопедичен речник
Може да се докаже, че въртящият момент M, действащ върху верига с ток I в еднородно поле, е право пропорционален на площта, обиколена от тока, силата на тока и индукцията на магнитното поле B. В допълнение, въртящият момент M зависи от положение на веригата спрямо полето. Максималният въртящ момент Miax се получава, когато равнината на веригата е успоредна на линиите на магнитна индукция (фиг. 22.17) и се изразява по формулата
(Докажете това, като използвате формула (22.6a) и фиг. 22.17.) Ако го означим, получаваме
Величина, характеризираща магнитните свойства на токопроводяща верига, които определят нейното поведение във външно магнитно поле, се нарича магнитен момент на тази верига. Магнитният момент на веригата се измерва чрез произведението на силата на тока в нея и площта, обиколена от тока:
Магнитният момент е вектор, чиято посока се определя от правилото на десния винт: ако винтът е завъртян по посока на тока във веригата, тогава транслационното движение на винта ще покаже посоката на вектора (Фиг. 22.18, а). Зависимостта на въртящия момент M от ориентацията на контура се изразява с формулата
където a е ъгълът между векторите и B. От фиг. 22.18, b е ясно, че равновесието на веригата в магнитно поле е възможно, когато векторите B и Pmag са насочени по една и съща права линия. (Помислете в кой случай това равновесие ще бъде стабилно.)
; Елементарният източник на магнетизъм се счита за затворен ток). Елементарните частици, атомните ядра и електронните обвивки на атомите и молекулите имат магнитни свойства. Магнитният момент на елементарните частици (електрони, протони, неутрони и други), както показва квантовата механика, се дължи на съществуването на собствен механичен момент - спин.
| Магнитен момент | |
|---|---|
| m → = I S n → (\displaystyle (\vec (m))=IS(\vec (n))) | |
| Измерение | L 2 I |
| Единици | |
| SI | ⋅ 2 |
| Бележки | |
| векторно количество | |
Магнитният момент се измерва в ⋅ 2, или във Wb * m, или J / T (SI), или erg / G (SGS), 1 erg / G = 10 −3 J / T. Специфичната единица за елементарен магнитен момент е магнетонът на Бор.
Формули за изчисляване на магнитен момент
В случай на плоска верига с електрически ток, магнитният момент се изчислява като
m = I S n (\displaystyle \mathbf (m) =IS\mathbf (n) ),Където аз (\displaystyle аз)- сила на тока във веригата, S (\displaystyle S)- контурна зона, n (\displaystyle \mathbf (n) )- единичен вектор нормален към контурната равнина. Посоката на магнитния момент обикновено се намира според правилото на гимлета: ако завъртите дръжката на гимлета по посока на тока, тогава посоката на магнитния момент ще съвпадне с посоката на транслационното движение на гимлета.
За произволен затворен контур магнитният момент се намира от:
m = I 2 ∮ [ r , d l ] (\displaystyle \mathbf (m) =(I \over 2)\oint [\mathbf (r) ,d\mathbf (l) ]),Където r (\displaystyle \mathbf (r) )- радиус вектор, изтеглен от началото до елемента на дължината на контура d l (\displaystyle d\mathbf (l) ).
В общия случай на произволно разпределение на тока в среда:
m = 1 2 ∫ V [ r , j ] d V (\displaystyle \mathbf (m) =(1 \over 2)\int \limits _(V)[\mathbf (r) ,\mathbf (j) ]dV ),Където j (\displaystyle \mathbf (j) ) -
Опитът показва, че всички вещества са магнитни, т.е. са способни под въздействието на външно магнитно поле да създават собствено вътрешно магнитно поле (придобиват собствен магнитен момент, намагнитват се).
За да обясни намагнитването на телата, Ампер предположи, че в молекулите на веществата циркулират кръгови молекулярни токове. Всеки такъв микроток I i има свой собствен магнитен момент и създава магнитно поле в околното пространство (фиг. 1). При отсъствието на външно поле молекулярните токове и тези, свързани с тях, са ориентирани произволно, така че полученото поле вътре в веществото и общият момент на цялото вещество са равни на нула. Когато дадено вещество се постави във външно магнитно поле, магнитните моменти на молекулите придобиват предимно ориентация в една посока, общият магнитен момент става различен от нула и магнитът се магнетизира. Магнитните полета на отделните молекулярни токове вече не се компенсират взаимно и вътре в магнита се появява собствено вътрешно поле.
Нека разгледаме причината за това явление от гледна точка на структурата на атомите въз основа на планетарния модел на атома. Според Ръдърфорд в центъра на атома има положително заредено ядро, около което отрицателно заредени електрони се въртят в стационарни орбити. Електронът, който се движи по кръгова орбита около ядрото, може да се разглежда като кръгов ток (микроток). Тъй като посоката на тока условно се приема за посока на движение на положителните заряди, а зарядът на електрона е отрицателен, посоката на микротока е противоположна на посоката на движение на електрона (фиг. 2).
Големината на микротока I e може да се определи, както следва. Ако по време на t електронът направи N завъртания около ядрото, тогава зарядът беше прехвърлен през платформа, разположена навсякъде по пътя на електрона - зарядът на електрона).
Според дефиницията на силата на тока,
където е честотата на въртене на електрона.
Ако ток I тече в затворена верига, тогава такава верига има магнитен момент, чийто модул е равен на
Където С- зона, ограничена от контур.
За микроток тази област е орбиталната област S = p r 2
(r е радиусът на орбитата), а неговият магнитен момент е равен на
където w = 2pn е цикличната честота, е линейната скорост на електрона.
Моментът се причинява от движението на електрона по неговата орбита и затова се нарича орбитален магнитен момент на електрона.
Магнитният момент p m, притежаван от електрона поради орбиталното му движение, се нарича орбитален магнитен момент на електрона.
Посоката на вектора образува дясна система с посоката на микротока.
Като всяка материална точка, движеща се в кръг, електронът има ъглов момент:
Ъгловият момент L, притежаван от електрона поради неговото орбитално движение, се нарича орбитален механичен ъглов момент. Той образува дясна система с посоката на движение на електрона. Както се вижда от фиг. 2, посоките на векторите и са противоположни.
Оказа се, че в допълнение към орбиталните моменти (т.е. причинени от движение по орбитата), електронът има свои механични и магнитни моменти.
Първоначално те се опитват да обяснят съществуването, като разглеждат електрона като топка, въртяща се около собствената си ос, поради което собственият механичен ъглов импулс на електрона се нарича спин (от английското spin - да се върти). По-късно се установява, че подобна концепция води до редица противоречия и хипотезата за „въртящ се“ електрон е изоставена.
Вече е установено, че въртенето на електрона и свързаният с него присъщ (спин) магнитен момент са неделима характеристика на електрона, подобно на неговия заряд и маса.
Магнитният момент на електрона в атома се състои от орбиталния и спиновия момент:
Магнитният момент на атома се състои от магнитните моменти на електроните, включени в неговия състав (магнитният момент на ядрото се пренебрегва поради неговата малка стойност):
.
Намагнитване на материята.
Атом в магнитно поле. Диа- и парамагнитни ефекти.
Нека разгледаме механизма на действие на външно магнитно поле върху електрони, движещи се в атом, т.е. към микротокове.
Както е известно, когато тоководеща верига се постави в магнитно поле с индукция, се появява въртящ момент
под въздействието на което веригата е ориентирана по такъв начин, че равнината на веригата е перпендикулярна, а магнитният момент е по посока на вектора (фиг. 3).
Електронният микроток се държи по подобен начин. Обаче ориентацията на орбиталния микроток в магнитно поле не се случва точно по същия начин като верига с ток. Факт е, че електронът, който се движи около ядрото и има ъглов импулс, е подобен на върха, следователно има всички характеристики на поведението на жироскопите под въздействието на външни сили, по-специално жироскопичния ефект. Следователно, когато, когато атом е поставен в магнитно поле, въртящ момент започне да действа върху орбиталния микроток, стремейки се да установи орбиталния магнитен момент на електрона по посока на полето, възниква прецесия на векторите около посоката на вектора (поради жироскопичния ефект). Честотата на тази прецесия
Наречен Ларморовачестота и е еднаква за всички електрони на атома.
Така, когато всяко вещество е поставено в магнитно поле, всеки електрон на атома, поради прецесията на своята орбита около посоката на външното поле, генерира допълнително индуцирано магнитно поле, насочено срещу външното и отслабващо го. Тъй като индуцираните магнитни моменти на всички електрони са насочени по един и същ начин (противоположно на вектора), общият индуциран момент на атома също е насочен срещу външното поле.
Феноменът на появата в магнитите на индуцирано магнитно поле (причинено от прецесията на електронните орбити във външно магнитно поле), насочено противоположно на външното поле и отслабващо го, се нарича диамагнитен ефект. Диамагнетизмът е присъщ на всички природни вещества.
Диамагнитният ефект води до отслабване на външното магнитно поле в магнитите.
Въпреки това може да възникне и друг ефект, наречен парамагнитен. При липса на магнитно поле магнитните моменти на атомите са произволно ориентирани поради топлинно движение и резултантният магнитен момент на веществото е нула (фиг. 4а).
Когато такова вещество се въведе в еднообразно магнитно поле с индукция, полето се стреми да установи магнитните моменти на атомите по протежение на него, следователно векторите на магнитните моменти на атомите (молекулите) прецесират около посоката на вектора. Топлинното движение и взаимните сблъсъци на атомите водят до постепенно отслабване на прецесията и намаляване на ъглите между посоките на векторите на магнитните моменти и вектора.Комбинираното действие на магнитното поле и топлинното движение води до преференциалната ориентация на магнитни моменти на атомите по протежение на полето
(фиг. 4, b), колкото по-голяма е, толкова по-висока е и колкото по-малка е, толкова по-висока е температурата. В резултат на това общият магнитен момент на всички атоми на веществото ще стане различен от нула, веществото ще се магнетизира и в него ще възникне собствено вътрешно магнитно поле, насочено съвместно с външното поле и усилващо го.
Явлението на появата в магнитите на собственото им магнитно поле, причинено от ориентацията на магнитните моменти на атомите по посока на външното поле и усилването му, се нарича парамагнитен ефект.
Парамагнитният ефект води до увеличаване на външното магнитно поле в магнитите.
Когато всяко вещество се постави във външно магнитно поле, то се магнетизира, т.е. придобива магнитен момент поради диа- или парамагнитния ефект, в самото вещество възниква собствено вътрешно магнитно поле (поле на микроток) с индукция.
За да се опише количествено намагнитването на дадено вещество, се въвежда понятието намагнитване.
Намагнитването на магнита е векторно физическо количество, равно на общия магнитен момент на единица обем на магнита:
В SI намагнитването се измерва в A/m.
Намагнитването зависи от магнитните свойства на веществото, величината на външното поле и температурата. Очевидно намагнитването на магнита е свързано с индукцията.
Както показва опитът, за повечето вещества и не в много силни полета намагнитването е право пропорционално на силата на външното поле, причиняващо намагнитване:
където c е магнитната чувствителност на веществото, безразмерна величина.
Колкото по-голяма е стойността на c, толкова по-магнетизирано е веществото за дадено външно поле.
Може да се докаже, че
Магнитното поле в дадено вещество е векторната сума на две полета: външно магнитно поле и вътрешно или вътрешно магнитно поле, създадено от микротокове. Векторът на магнитната индукция на магнитно поле в веществото характеризира полученото магнитно поле и е равен на геометричната сума на магнитните индукции на външните и вътрешните магнитни полета:
Относителната магнитна проницаемост на дадено вещество показва колко пъти се променя индукцията на магнитното поле в дадено вещество.
Какво точно се случва с магнитното поле в това конкретно вещество - дали е усилено или отслабено - зависи от големината на магнитния момент на атома (или молекулата) на това вещество.
Диа- и парамагнетици. Феромагнетици.
Магнитисе наричат вещества, които са способни да придобиват магнитни свойства във външно магнитно поле - да се магнетизират, т.е. създайте свое собствено вътрешно магнитно поле.
Както вече споменахме, всички вещества са магнитни, тъй като собственото им вътрешно магнитно поле се определя от векторното сумиране на микрополетата, генерирани от всеки електрон на всеки атом:
Магнитните свойства на дадено вещество се определят от магнитните свойства на електроните и атомите на даденото вещество. Според техните магнитни свойства магнитите се разделят на диамагнетици, парамагнетици, феромагнетици, антиферомагнетици и ферити. Нека разгледаме тези класове вещества последователно.
Открихме, че когато дадено вещество се постави в магнитно поле, могат да възникнат два ефекта:
1. Парамагнитни, водещи до увеличаване на магнитното поле в магнита поради ориентацията на магнитните моменти на атомите по посока на външното поле.
2. Диамагнитни, водещи до отслабване на полето поради прецесията на електронните орбити във външно поле.
Как да определим кой от тези ефекти ще се прояви (или и двата едновременно), кой от тях ще се окаже по-силен, какво в крайна сметка се случва с магнитното поле в дадено вещество - усилено ли е или отслабено?
Както вече знаем, магнитните свойства на веществото се определят от магнитните моменти на неговите атоми, а магнитният момент на атома се състои от орбиталните и присъщите спинови магнитни моменти на електроните, включени в неговия състав:
.
За атомите на някои вещества векторната сума на орбиталните и спиновите магнитни моменти на електроните е нула, т.е. магнитният момент на целия атом е нула , Когато такива вещества се поставят в магнитно поле, парамагнитният ефект естествено не може да възникне, тъй като възниква само поради ориентацията на магнитните моменти на атомите в магнитното поле, но тук те не съществуват.
Но прецесията на електронните орбити във външно поле, което причинява диамагнитния ефект, винаги се случва, следователно диамагнитният ефект възниква във всички вещества, когато са поставени в магнитно поле.
По този начин, ако магнитният момент на атом (молекула) на вещество е нула (поради взаимна компенсация на магнитните моменти на електроните), тогава, когато такова вещество се постави в магнитно поле, в него ще възникне само диамагнитен ефект . В този случай собственото магнитно поле на магнита е насочено срещу външното поле и го отслабва. Такива вещества се наричат диамагнитни.
Диамагнетиците са вещества, в които при липса на външно магнитно поле магнитните моменти на техните атоми са равни на нула.
Диамагнитите във външно магнитно поле се намагнетизират срещу посоката на външното поле и следователно го отслабват
B = B 0 - B¢, m< 1.
Отслабването на полето в диамагнитен материал е много малко. Например, за един от най-силните диамагнитни материали, бисмут, m » 0,99998.
Много метали (сребро, злато, мед), повечето органични съединения, смоли, въглерод и др. са диамагнетици.
Ако при липса на външно магнитно поле магнитният момент на атомите на дадено вещество е различен от нула, когато такова вещество се постави в магнитно поле, в него ще възникнат както диамагнитни, така и парамагнитни ефекти, но диамагнитният ефект е винаги много по-слаб от парамагнитния и е практически незабележим на неговия фон. Собственото магнитно поле на магнита ще бъде подравнено с външното поле и ще го усили. Такива вещества се наричат парамагнетици. Парамагнетиците са вещества, в които при липса на външно магнитно поле магнитните моменти на атомите са различни от нула.
Парамагнитите във външно магнитно поле се магнетизират в посоката на външното поле и го усилват. За тях
B = B 0 +B¢, m > 1.
Магнитната проницаемост за повечето парамагнетици е малко по-голяма от единица.
Парамагнитните материали включват редкоземни елементи, платина, алуминий и др.
Ако диамагнитният ефект, B = B 0 -B¢, m< 1.
Ако има диа- и парамагнитни ефекти, B = B 0 +B¢, m > 1.
Феромагнетици.
Всички диа- и парамагнетици са вещества, които са много слабо намагнетизирани, тяхната магнитна проницаемост е близка до единица и не зависи от силата на магнитното поле Н. Наред с диа- и парамагнетиците има вещества, които могат да бъдат силно намагнетизирани. Те се наричат феромагнетици.
Феромагнитите или феромагнитните материали са получили името си от латинското име на основния представител на тези вещества - желязо (ferrum). Феромагнитите, в допълнение към желязото, включват кобалт, никел-гадолиний, много сплави и химични съединения. Феромагнетиците са вещества, които могат да бъдат много силно намагнетизирани, в които вътрешното (присъщо) магнитно поле може да бъде стотици и хиляди пъти по-високо от външното магнитно поле, което го е причинило.
Свойства на феромагнетиците
1. Способността да бъде силно магнетизиран.
Стойността на относителната магнитна проницаемост m в някои феромагнетици достига стойност от 10 6.
2. Магнитна наситеност.
На фиг. Фигура 5 показва експерименталната зависимост на намагнитването от силата на външното магнитно поле. Както може да се види от фигурата, от определена стойност H числената стойност на намагнитването на феромагнетиците практически остава постоянна и равна на J us. Това явление е открито от руския учен А.Г. Столетов и наречено магнитно насищане.
 |
3. Нелинейни зависимости на B(H) и m(H).
С увеличаване на напрежението индукцията първоначално нараства, но с намагнитването на магнита нарастването й се забавя, а при силни полета нараства с нарастване по линеен закон (фиг. 6).
Поради нелинейната зависимост B(H),
тези. магнитната проницаемост m зависи по сложен начин от силата на магнитното поле (фиг. 7). Първоначално, с увеличаване на напрегнатостта на полето, m нараства от първоначалната стойност до определена максимална стойност, след което намалява и асимптотично клони към единица.
4. Магнитен хистерезис.
Друга отличителна черта на феромагнетиците е тяхната
способността да се поддържа магнетизация след отстраняване на магнетизиращото поле. Когато силата на външното магнитно поле се промени от нула към положителни стойности, индукцията се увеличава (фиг. 8, раздел
При намаляване до нула магнитната индукция изостава в намалението и когато стойността е равна на нула, тя се оказва равна (остатъчна индукция), т.е. Когато външното поле се премахне, феромагнетикът остава намагнетизиран и е постоянен магнит. За пълно размагнитване на пробата е необходимо да се приложи магнитно поле в обратна посока - . Големината на силата на магнитното поле, 
който трябва да се приложи към феромагнетик, за да го демагнетизира напълно, се нарича принудителна сила.
Феноменът на изоставане между промените в магнитната индукция във феромагнетик и промените в интензитета на външно магнетизиращо поле, което е променливо по големина и посока, се нарича магнитен хистерезис.
В този случай зависимостта от ще бъде изобразена с крива с форма на бримка, наречена хистерезисни вериги,показано на фиг. 8.
В зависимост от формата на хистерезисната верига се разграничават магнитно твърди и меки магнитни феромагнетици. Твърдите феромагнетици са вещества с висока остатъчна намагнитност и голяма коерцитивна сила, т.е. с широка хистерезисна верига. Използват се за производството на постоянни магнити (въглеродни, волфрамови, хромирани, алуминиево-никелови и други стомани).
Меките феромагнетици са вещества с ниска коерцитивна сила, които много лесно се ремагнетизират, с тесен хистерезис. (За да се получат тези свойства, специално е създадено така нареченото трансформаторно желязо, сплав от желязо с малка добавка на силиций). Тяхната област на приложение е производството на трансформаторни ядра; Те включват меко желязо, сплави от желязо и никел (пермалой, супермалой).
5. Наличие на температура на Кюри (точка).
Точка на Кюри- това е температурната характеристика на даден феромагнетик, при която феромагнитните свойства напълно изчезват.
Когато пробата се нагрее над точката на Кюри, феромагнетикът се превръща в обикновен парамагнетик. Когато се охлади под точката на Кюри, той възвръща своите феромагнитни свойства. Тази температура е различна за различните вещества (за Fe - 770 0 C, за Ni - 260 0 C).
6. Магнитострикция- феноменът на деформация на феромагнетици по време на намагнитване. Големината и знакът на магнитострикцията зависят от силата на магнетизиращото поле и природата на феромагнетика. Това явление се използва широко за проектиране на мощни ултразвукови излъчватели, използвани в сонари, подводни комуникации, навигация и др.
При феромагнетиците се наблюдава и обратното явление - промяна в намагнитването по време на деформация. Сплави със значителна магнитострикция се използват в инструменти, използвани за измерване на налягане и деформация.
Природата на феромагнетизма
Дескриптивната теория на феромагнетизма е предложена от френския физик П. Вайс през 1907 г. и последователна количествена теория, основана на квантовата механика, е разработена от съветския физик Й. Френкел и немския физик В. Хайзенберг (1928 г.).
Според съвременните концепции магнитните свойства на феромагнетиците се определят от спиновите магнитни моменти (завъртания) на електроните; Само кристални вещества, чиито атоми имат незавършени вътрешни електронни обвивки с некомпенсирани спинове, могат да бъдат феромагнетици. В този случай възникват сили, които принуждават спиновите магнитни моменти на електроните да се ориентират успоредно един на друг. Тези сили се наричат сили на обменно взаимодействие, те са от квантово естество и се дължат на вълновите свойства на електроните.
Под въздействието на тези сили при липса на външно поле феромагнетикът се разделя на голям брой микроскопични области - домени, чиито размери са от порядъка на 10 -2 - 10 -4 cm. Във всеки домейн завъртанията на електроните са ориентирани успоредно един на друг, така че целият домен е намагнетизиран до насищане, но посоките на намагнитване в отделните домейни са различни, така че общият (общият) магнитен момент на целия феромагнетик е нула . Както е известно, всяка система има тенденция да бъде в състояние, при което нейната енергия е минимална. Разделянето на феромагнетика на домейни възниква, защото енергията на феромагнетика намалява по време на образуването на доменна структура. Оказва се, че точката на Кюри е температурата, при която настъпва разрушаването на домените и феромагнетикът губи своите феромагнитни свойства.
Експериментално е доказано съществуването на доменна структура на феромагнетиците. Директен експериментален метод за тяхното наблюдение е методът на праховите фигури. Ако водна суспензия от фин феромагнитен прах (например магнит) се нанесе върху внимателно полирана повърхност на феромагнит, тогава частиците се утаяват главно в места с максимална нехомогенност на магнитното поле, т.е. на границите между домейни. Следователно утаеният прах очертава границите на домейните и подобна картина може да се снима под микроскоп.
| |
| |
|
 |
- намагнитване на целия магнит в състояние на насищане
|
Тъй като, както е известно, всяка система се стреми към минимална енергия, възниква процес на изместване на границите на домейни, при който обемът на домейните с по-ниска енергия се увеличава, а с по-висока енергия намалява (фиг. 9, б). В случай на много слаби полета тези гранични премествания са обратими и следват точно промените в полето (ако полето е изключено, намагнитването отново ще бъде нула). Този процес съответства на участъка от кривата B(H) (фиг. 10). С нарастването на полето изместванията на границите на домейна стават необратими.
Когато магнетизиращото поле е достатъчно силно, енергийно неблагоприятните области изчезват (фиг. 9, c, част от фиг. 7). Ако полето се увеличи още повече, магнитните моменти на домейните се въртят по протежение на полето, така че цялата проба се превръща в един голям домен (фиг. 9, d, раздел на фиг. 10).
Много интересни и ценни свойства на феромагнетиците им позволяват да бъдат широко използвани в различни области на науката и технологиите: за производство на трансформаторни ядра и електромеханични ултразвукови излъчватели, като постоянни магнити и др. Феромагнитните материали се използват във военното дело: в различни електрически и радио устройства; като източници на ултразвук - в сонари, навигация, подводни комуникации; като постоянни магнити - при създаване на магнитни мини и за магнитометрично разузнаване. Магнитометричното разузнаване ви позволява да откривате и идентифицирате обекти, съдържащи феромагнитни материали; използвани в системата за борба с подводници и мини.
- Магнитен момент - Вижте Магнетизъм. Енциклопедичен речник на Брокхаус и Ефрон
- магнитен момент - МАГНИТНИЯТ МОМЕНТ е векторна величина, характеризираща магнитното поле. свойства на материята. Ммм всички елементарни частици и образуваните от тях системи (атомни ядра, атоми, молекули) притежават. Ммм атоми, молекули и др. Химическа енциклопедия
- МАГНИТЕН МОМЕНТ - Основната величина, характеризираща магнитния момент. свойства на острова. Източникът на магнетизъм (М. м.), според класиката. теория на ел.-магн. явления, явления макро- и микро(атомни) - електрически. течения. Елем. Източникът на магнетизъм се счита за затворен ток. От опит и класика. Физически енциклопедичен речник
- МАГНИТЕН ВЪРТЯЩ МОМЕНТ - МАГНИТЕН ВЪРТЯЩ МОМЕНТ, измерване на силата на постоянен магнит или намотка с ток. Това е максималната сила на завъртане (въртящ момент), приложена към магнит, бобина или електрически заряд в МАГНИТНО ПОЛЕ, разделена на силата на полето. Заредените частици и атомните ядра също имат магнитен момент. Научно-технически речник
- МАГНИТЕН МОМЕНТ - МАГНИТНИЯТ МОМЕНТ е векторна величина, която характеризира веществото като източник на магнитно поле. Макроскопичният магнитен момент се създава от затворени електрически токове и подредено ориентирани магнитни моменти на атомни частици. Голям енциклопедичен речник
