Составители:
Рубрика:
70 71
Если намагнитить ферромагнетик до насыщения (точка 1 – рис. 5.7),
а затем начать уменьшать напряженность Н намагничивающего поля,
то, как показывает опыт, уменьшение 1 описывается кривой 1–2, лежащей
выше кривой 1–0. При Н = 0 J отличается от нуля, т. е. в ферромагнетике
наблюдается остаточное намагничение
ос
J
. С наличием остаточногоо
намагничения связано существование постоянных магнитов. Нама-
гничение обращается в нуль под действием поля
с
H
, имеющего напра-
вление, противоположное полю, вызвавшему намагничение. Напря-
женность
с
H
называется кoэрцитивиой силой. При дальнейшем
увеличении противоположного поля ферромагнетик перемагничивается
(кривая 3–4), и при Н = –Н
нас
достигается насыщение (точка 4). Затем
ферромагнетик можно опять размагнитить (кривая 4–5–6) и вновь
перемагнитить до насыщения (кривая 6–1).
J
ос
J
нас
H
с
H
нас
H
H
нас
H
c
J
нас
J
ос
J
1
2
3
4
5
6
0
Рис. 5.7
Таким образом, при действии на ферромагнетик переменного
магнитного поля намагниченность J изменяется в соответствии с кривой
l–2–3–4–5–6–1, которая называется петлей гистерезиса (от греческого
«запаздывание»). Гистерезис приводит к тому, что намагничение
ферромагнетика не является однозначной функцией Н, т. е. одному и
тому же значению Н соответствует несколько значений J.
Различные ферромагнетики дают разные гистерезисные петли.
Ферромагнетики с малой (в пределах от нескольких тысячных
до 1–2 А/см) коэрцитивной силой
с
H
(с узкой петлей гистерезиса)
называются мягкими, с большой (от нескольких десятков до нескольких
тысяч ампер на сантиметр) коэрцитивной силой (с широкой петлей
гистерезиса) – жесткими. Величины
с
H
,
ос
J
и m
max
определяют приме-
нимость ферромагнетиков для тех или иных практических целей. Так,
жесткие ферромагнетики (например, углеродистые и вольфрамовые
стали) применяются для изготовления постоянных магнитов, а мягкие
(например, мягкое железо, сплав железа с никелем) – для изготовления
сердечников трансформаторов.
Ферромагнетики обладают еще одной существенной особенностью:
для каждого ферромагнетика имеется определенная температура, назы-
ваемая точкой Кюри, при которой он теряет свои магнитные свойства.
При нагревании образца выше точки Кюри ферромагнетик превращает-
ся в обычный парамагнетик. Переход вещества из ферромагнитного со-
стояния в парамагнитное, происходящий в точке Кюри, не сопровожда-
ется поглощением или выделением теплоты, т. е. в точке Кюри происхо-
дит фазовый переход II рода.
5.5. Природа ферромагнетизма
Рассматривая магнитные свойства ферромагнетиков, мы не вскры-
вали физическую природу этого явления. Описательная теория ферро-
магнетизма была разработана французским физиком П. Вейссом (1865–
1940). Последовательная количественная теория на основе квантовой
механики развита советским физиком Я. И. Френкелем и немецким фи-
зиком В. Гейзенбергом (1901–1976).
Согласно представлениям Вейсса, ферромагнетики при темпера-
турах ниже точки Кюри обладают спонтанной намагниченностью неза-
висимо от наличия внешнего намагничивающего поля. Спонтанное на-
магничение, однако, находится в кажущемся противоречии с тем, что
многие ферромагнитные материалы даже при температурах ниже точки
Кюри не намагничены. Для устранения этого противоречия Вейсс ввел
гипотезу, согласно которой ферромагнетик ниже точки Кюри разбивает-
ся на большое число малых макроскопических областей – доменов, са-
мопроизвольно намагниченных до насыщения.
При отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты
отдельных доменов ориентированы хаотически и компенсируют друг
друга, поэтому результирующий магнитный момент ферромагнетика
