Магнитная индукция в ферромагнетиках. Козлов В.И. - 4 стр.

                                         5
взаимодействие называют “обменным”. Если свести вместе 10, 100, 103, 106 атомов
железа, то результирующий магнитный момент такого кусочка железа будет примерно
равен сумме магнитных моментов атомов, составляющих этот кусочек. Таким образом
ведут себя атомы Fe, Co, Ni и некоторые другие. Атомы Al, Sc, Ti и многие другие не
имеют “обменного взаимодействия” и, сведенные вместе, образуют вещества, называемые
парамагнитными.

      5. Домены.

       Если рассматривать достаточно большой кусок ферромагнитного вещества (или
даже достаточно большую область этого куска ферромагнитного вещества), то ее
самопроизвольная намагниченность (т. е. намагниченность, которая есть в отсутствие
внешнего магнитного поля) окажется равной нулю. Дело в том, что область
самопроизвольной намагниченности (область, в пределах которой имеет место обменное
упорядочение магнитных моментов атомов) не может быть слишком большой. По мере
роста этой области (ее называют доменом) появляются факторы, делающие невыгодной с
энергетической точки зрения (равновесному состоянию системы должен соответствовать
минимум энергии) параллельную ориентацию магнитных моментов в домене. По мере
удаления от центральной части домена на некотором расстоянии от нее параллельность
магнитных моментов атомов довольно резко нарушается – возникает некоторая
пограничная область, в которой ориентация магнитных моментов изменяется, и далее
образуется новый домен, ориентация магнитного момента которого отличается от
ориентации магнитного момента соседнего домена.. В результате ферромагнетик
оказывается состоящим из большого числа доменов, в каждом из которых магнитные
моменты атомов параллельны друг другу, но магнитные моменты доменов ориентированы
хаотически. Это приводит к тому, что в отсутствие внешнего магнитного поля
результирующий магнитный момент ферромагнетика равен нулю.


      6. Процессы намагничивания в ферромагнетиках.

    Таким образом, ферромагнетик в ненамагниченном состоянии представляет собой
конгломерат областей самопроизвольной намагниченности. Если на такой ферромагнетик
наложить внешнее магнитное поле, то он будет намагничиваться, т. е. появится и будет
возрастать результирующий магнитный момент ферромагнетика.
    Рост намагниченности ферромагнетика в функции внешнего магнитного поля носит
весьма сложный характер. Схематически процесс намагничивания ферромагнетика можно
представить следующим образом.
    Рассмотрим небольшой участок ферромагнитного образца, на котором в отсутствие
внешнего поля образовалось несколько доменов (рис. 2а). При наложении на
ферромагнетик внешнего магнитного поля     >0 объем областей, ориентация магнитных
                                          
                                          H


моментов которых наиболее близка к ориентации поля     
                                                       H , будет расти за счет объема
соседних областей, магнитные моменты которых ориентированы менее удачно (рис. 2б).
Этот рост происходит путем смещения границ областей. При некотором значении
                                                                              
магнитного поля ферромагнетик будет состоять из одного домена с моментом I (рис.
                                                                             S




2в).
                                                 
    При дальнейшем возрастании поля момент I начнет поворачиваться ближе к
                                                  S




ориентации поля      до полного с ним совпадения (рис. 2г). При этом имеет место так
                   
                   H


называемое техническое насыщение намагниченности. Поскольку моменты всех
первоначально существовавших областей полностью ориентированы по полю, то
величина намагниченности технического насыщения равна величине самопроизвольной