2.3.3. ТИПЫ МАГНИТНЫХ ВЕЩЕСТВ

По типу взаимодействия с внешним магнитным полем все вещества делятся на: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики.

У диамагнетиков наведенные составляющие магнитных полей атомов (молекул) складываются и образуют собственное магнитное поле вещества, которое ослабляет внешнее магнитное поле. Этот эффект называется диамагнитным, а вещества, намагничивающиеся во внешнем магнитном поле против направления поля, называются диамагнетиками. В отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетик немагнитен, суммарный магнитный момент равен нулю.

Парамагнетики – вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле по направлению поля, тем самым увеличивая его. У парамагнитных веществ при отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты электронов не компенсируют друг друга, и атомы (молекулы) парамагнетиков всегда обладают магнитным моментом. Однако вследствие теплового движения молекул их магнитные моменты ориентированы беспорядочно, поэтому в отсутствие внешнего магнитного поля суммарный магнитный момент равен нулю.

Помимо двух классов веществ – диа- и парамагнетиков, называемых слабомагнитными веществами, существуют еще сильномагнитные вещества – ферромагнетики. Это вещества, обладающие спонтанной намагниченностью, т.е. они намагничены даже при отсутствии внешнего магнитного поля в определенном интервале температур. Характерной особенностью ферромагнетиков является непропорциональная зависимость  от  (а следовательно и от  (рис. 2.12,а)). При изменении внешнего поля наблюдается некоторое запаздывание, изменение внутреннего поля – гистерезис (рис.


2.12,б).

Если ферромагнетик намагнитить до насыщения (Jнас), а затем уменьшать напряженность () намагничивающего поля, то при  = 0 наблюдается остаточная намагниченность (Jос). С наличием остаточного намагничения связано существование постоянных магнитов. Намагниченность обращается в нуль под действием поля , имеющего направление, противоположное полю, вызвавшему намагничение. Напряженность называется коэрцитивной силой. Ферромагнетики с малой (в пределах от нескольких тысячных до 1 – 2 А/см) коэрцитивной силой (с узкой петлей гистерезиса) называются мягкими, с большой (от нескольких десятков до нескольких тысяч ампер на сантиметр) коэрцитивной силой (с широкой петлей гистерезиса) – жесткими.

Процесс намагничивания ферромагнетиков сопровождается изменением его линейных размеров и объема. Это явление получило название магнитострикции.

Природа ферромагнетизма объясняется доменной структурой, каждый домен – это макроскопическая область, которая самопроизвольно намагничена до насыщения. При отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты отдельных доменов ориентированы хаотически и компенсируют друг друга, поэтому ферромагнетик не намагничен. При наличии внешнего магнитного поля домены ориентируются по полю, ориентация доменов происходит скачкообразно.

Если ферромагнетик нагреть до определенной температуры (точки Кюри), то он перейдет в парафазу и станет парамагнетиком. Ферромагнетики отличаются малым удельным электрическим сопротивлением. Существуют полупроводниковые ферромагнетики – ферриты. Они отличаются заметными ферромагнитными свойствами и большим удельным электрическим сопротивлением (в миллиарды раз большим, чем у металлов).