Физика проводников и диэлектриков. Плотников В.П. - 56 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

туре. То есть тепловое движение должно было бы разрушать ориентацию спинов. Природа этих сил бы-
ла выяснена лишь в рамках квантовой механики, о чем будет сказано ниже.
Согласно же классической теории ферромагнетизма, разработанной Вейссом, на магнитные момен-
ты атомов действует некоторое эффективное или молекулярное поле сил
e
H , пропорциональное намаг-
ниченности насыщения
S
M
Se
MH
λ
=
, (8.18)
где −λ постоянная молекулярного поля или коэффициент Вейсса (зависит от кристаллической структу-
ры материала и не зависит от температуры), – является характеристикой данного вида магнитных ато-
мов.
Для тела в ферромагнитном состоянии даже без внешнего поля
S
M и
e
H имеют большие значения.
При высоких температурах тепловое движение разрушает домены и при температуре
K
TT = (
−
K
T темпе-
ратура, соответствующая точке Кюри) материал теряет свои ферромагнитные свойства и превращается
в парамагнетик.
Что бы намагнитить ферромагнетик при температуре выше точки Кюри, необходимо приложить
внешнее магнитное поле
H
. Величина намагниченности в этом случае буде определяться как внешним
полем, так и молекулярным, создаваемым самой намагниченностью, т.е.
(
)
em
HHM
+
χ
=
0
(Т > Т
K
), (8.19)
где
T
C
m
=χ
0
– (8.20)
магнитная восприимчивость в слабом поле, подчиняющаяся закону Кюри для парамагнетиков.
Величина
0m
χ
оказывается меньше наблюдаемой восприимчивости
m
χ
, которая равна величине на-
магниченности, отнесенной к величине внешнего приложенного поля
H
:
H
M
m
=χ . (8.21)
Из последнего выражения, с учетом (8.18) и (8.20), получим значение намагниченности ферромагнетика
при температуре выше точки Кюри:
(
)
1
00
1
−
λχ−χ=χ=
mmm
HHM (Т > Т
K
). (8.22)
Из (8.22) и (8.20) наблюдаемая магнитная восприимчивость
Km
m
m
TT
C
CT
C
−
=
λ−
=
λχ−
χ
=χ
0
0
1
(Т > Т
K
= λС). (8.23)
Выражение (8.23) носит название закона Кюри-Вейсса для магнитной восприимчивости при темпе-
ратурах выше точки Кюри.
8.4 РОЛЬ ОБМЕННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
В СПОНТАННОМ НАМАГНИЧИВАНИИ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ
С развитием квантовой физики стало возможным дать объяснение сильной ориентировке электрон-
ных спинов. В 1928 году Френкелем, а затем и Гейзенбергом была выдвинута гипотеза об электростати-
ческой природе сил, ответственных за спонтанное намагничивание ферромагнетиков. Их возникновение
происходит при обменном взаимодействии электронов внутренних недостроенных оболочек атомов,
так как у заполненных оболочек суммарные спиновые магнитные моменты равны нулю. Такие атомы
имеют переходные металлы группы железа и редкоземельные элементы.
Обменное взаимодействие приводит к обобществлению электронов соседними атомами. При этом
изменяется энергия системы. Например, энергия простейшей системы из двух атомов водорода равна
2
0
1
2
S
AK
EU
±
±
+=
, (8.24)
где −
0
2E суммарная энергия двух изолированных атомов водорода;
−
K
энергия кулоновского взаимо-
действия зарядов в ядре;
−
S интеграл неортогональности, имеющий значение в интервале 10
≤
≤
S ;
−
A
энергия обменного взаимодействия.
Энергия
A
определяется выражением

Страницы