ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Классическая теория парамагнетизма была развита П. Ланжевеном (Франция) в 1905 г.
Парамагнетизм свободных электронов
(
парамагнетизм Паули
)
.
Электронный газ благодаря наличию спиновых магнитных моментов является парамагнитным. В
магнитном поле собственные магнитные моменты электронов ориентируются преимущественно по по-
лю, создавая тем самым определенную намагниченность. С классической точки зрения в намагничива-
нии должны принимать участие все свободные электроны. Это означает, что восприимчивость элек-
тронного газа должна зависеть от температуры. Опыт, однако, показывает, что восприимчивость элек-
тронного газа (в металлах) практически не зависит от температуры и, кроме того, значительно меньше
того значения, которое предсказывает классическая теория. Дело, однако, в том, что парамагнетизм
свободных электронов – эффект квантовый.
Как известно, все глубокие энергетические уровни зоны проводи- мости металлов заполнены пара-
ми электронов с противоположно на- правленными спинами. Частично или полностью свободные уров-
ни имеются только вблизи уровня Ферми и выше уровня Ферми. Электрон, изменяющий ориентацию
своего спина, должен покинуть уровень, который он до этого занимал (в противном случае на этом
уровне окажутся два электрона с одинаково направленными спинами – принципом Паули это запреще-
но). Для перехода на новый уровень требуется энергия. Та энергия, которую электроны получают при
включении магнитного поля, невелика. Это приводит к тому, что переходят на новые энергетические
уровни и ориентируют свои магнитные моменты по полю лишь электроны, заполняющие уровни вблизи
уровня Ферми. Подавляющее же большинство электронов не меняет ориентации своих моментов и не
вносит вклада в намагниченность. Вот почему парамагнитная восприимчивость электронного газа неве-
лика. Поскольку уровень Ферми почти не зависит от температуры, практически от температуры не за-
висит и восприимчивость электронного газа
4.7. ФЕРРОМАГНЕТИЗМ
1. Ферромагнетики – вещества, способные намагничиваться очень сильно (внутреннее поле в таких
веществах может в 10
2
…10
6
раз превышать внешнее магнитное поле):
.1,0
>>
µ
>>
χ
Ферромагнетиками являются Fe, Co, Ni, Gd, сплавы и соединения этих элементов, а также некото-
рые сплавы и соединения Mn и Cr с не- ферромагнитными элементами, например MnAlCu, MnBi, CrTe
и др.
Ферромагнетики, кроме способности сильно намагничиваться, обладают рядом свойств, сущест-
венно отличающих их от других магнетиков.
1)
Нелинейная зависимость намагниченности
J
r
, а следовательно, и индукции результирующего по-
ля
B
r
от намагничивающего внешнего поля
0
B
r
.
Обычно на графиках предпочитают изображать зависимость намагниченности и индукции в ферро-
магнетиках не от
0
B
r
, а от
H
r
(
H
r
, как известно, так же как и
,
0
B
r
пропорционально макротоку, создающе-
му намагничивающее поле).
Графики зависимости
J
от
H
и
B
от
H
ферромагнетика (железо), магнитный момент которого пер-
воначально был равен нулю, изображены на рис. 4.15.
Как видно из графиков, намагниченность при некотором значении
H
достигает насыщения. По дос-
тижении насыщения
В
растёт с увеличением
Н
по линейному закону.
2)
Магнитный гистерезис
.
Намагниченность
ферромагнетика определяется не только существую-
щим внешним магнитным полем, но и предысторией намагничивания. При изменении величины и на-
Рис. 4.15
10
6
0
100
200
300
0
100
200
300
1,0
0,5
H
, А/м
H
, А/м
J
, А/м
В
, Тл
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 113
- 114
- 115
- 116
- 117
- …
- следующая ›
- последняя »
