Методические указания по лабораторным работам по электричеству и магнетизму. Магнитное поле и магнетики. Алиджанов Э.К - 43 стр.

магниченность J (см. рис. 1) и магнитная индукции В уже в довольно слабых
полях растут очень быстро. Этим объясняется также увеличение µ ферромагне-
тиков до максимального значения в слабых полях (рисунок 2). Эксперименты
показали, что зависимость В от H не является такой плавной, а имеет ступенча-
тый вид. Это свидетельствует о том, что внутри ферромагнетика домены пово-
рачиваются по полю скачком (скачки Баркгаузена).
        При ослаблении внешнего магнитного поля до нуля ферромагнетики со-
храняют остаточную намагниченность, так как тепловое движение не в состоя-
нии быстро дезориентировать магнитные моменты столь крупных образований,
какими являются домены. Поэтому и наблюдается явление магнитного гистере-
зиса (рисунок 3). Для того чтобы ферромагнетик размагнитить, необходимо
приложить коэрцитивную силу; размагничиванию способствуют также встря-
хивание и нагревание ферромагнетика. Точка Кюри оказывается той темпера-
турой, выше которой происходит разрушение доменной структуры.
        Существование доменов в ферромагнетиках доказано экспериментально.
Прямым экспериментальным методом их наблюдения является метод порош-
ковых фигур. На тщательно отполированную поверхность ферромагнетика на-
носится водная суспензия мелкого ферромагнитного порошка (например, маг-
нетита). Частицы оседают преимущественно в местах максимальной неодно-
родности магнитного поля, т. е. на границах между доменами. Поэтому осев-
ший порошок очерчивает границы доменов и подобную картину можно сфото-
графировать под микроскопом. Линейные размеры доменов оказались равными
10-4 - 10-2 см.
        Дальнейшее развитие теории ферромагнетизма Френкелем и Гейзенбер-
гом, а также ряд экспериментальных фактов позволили выяснить природу эле-
ментарных носителей ферромагнетизма. В настоящее время установлено, что
магнитные свойства ферромагнетиков определяются спиновыми магнитными
моментами электронов (прямым экспериментальным указанием этого служит
опыт Эйнштейна и де Гааза,). Установлено также, что ферромагнитными свой-
ствами могут обладать только кристаллические вещества, в атомах которых
имеются недостроенные внутренние электронные оболочки с нескомпенсиро-
ванными спинами. В подобных кристаллах могут возникать силы, которые вы-
нуждают спиновые магнитные моменты электронов ориентироваться парал-
лельно друг другу, что и приводит к возникновению областей спонтанного на-
магничивания. Эти силы, называемые обменными силами, имеют квантовую
природу - они обусловлены волновыми свойствами электронов.
        Так как ферромагнетизм наблюдается только в кристаллах, а они облада-
ют анизотропией, то в монокристаллах ферромагнетиков должна иметь место
анизотропия магнитных свойств (их зависимость от направления в кристалле).
Действительно, опыт показывает, что при одних направлениях в кристалле его
намагниченность при данном значении напряженности магнитного поля наи-
большая (направление легчайшего намагничивания), в других-наименьшая (на-
правление трудного намагничивания). Из рассмотрения магнитных свойств
ферромагнетиков следует, что они похожи на сегнетоэлектрики .

     43