Очень долго думал как рассказать про эти вещества, переписывал около 5 раз, но пришел к данному формату, так как незакалённый читатель должен остаться с целыми зубами, прогрызая гранит физики твердого тела, квантовой механики, термодинамики и прочей жути.
Начать стоит со школы, а именно вспомнив то, что магнетизм в 8 классе описывается замкнутыми линиями, выходящими из северного полюса и идущими в южный. Это есть математическая модель (которую родила математическая модель) самого обычного постоянного магнита. Но если бы школьники были очень внимательными, то несложно заметить как им чего-то недоговаривают. Что это за линии? Откуда они берутся? Почему они проходят именно так?
Я считаю, введение должно разобраться именно с такими каверзными для любого преподавателя вопросами. Отвечу прямо - эти линии чистая выдумка физиков и математиков, более того вредная. На самом деле магнитное поле это некоторое непрерывное пространство около магнита, в пределах которого ощущается влияние этого постоянного магнита. С расстоянием это влияние ослабевает, что видно из простого опыта с магнитиком на холодильнике.
Откуда оно появляется?
Около атома носятся электроны в пределах своих орбит. Они имеют несколько основных характеристик масса, заряд, скорость, координата и то, что нас сегодня интересует - спин. Именно эта характеристика и определяет магнитные свойства. Электроны имеют спин +1/2 (↑) и -1/2 (↓). Если "плюсовые" электроны улучшают магнитные свойства, то минусовые - их ухудшают. К сожалению, в природе маловато чистых веществ с ярко выраженными ферромагнитными свойствами. Например, достаточно чистое железо и сплавы на ферритной основе. При температуре ниже 770 градусов электроны в железе "договариваются" между собой так, что в каждом атоме четверо из них будут смотреть вверх а два гругих будут в позе 69 (↑↓) *простите*, компенсировать друг друга. Итого суммарный спин будет +1/2+1/2+1/2+1/2=+2, более того, у всех электронов во всех атомах будет примерно одинаковое направление (гугли доменная структура). Отсюда и выраженные магнитные свойства.
Спин нужно воспринимать как массу или заряд, нечто фундаментальное ниоткуда не берущееся. Итак, электроны как по команде встали спинами в одном направлении во всём кристаллике железа и определили направление "течения" магнитного поля.
На этом всё, в следующей части опишу проблему, которая возникает когда мы начинаем дробить магнит и зачем ученые интересуются такими сложными структурами.
P.S. Если я был неправ в какой-то части рассказа или ошибаюсь в рассуждениях и ничего не понимаю в физике, обязательно напишите об этом в камента.
