Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. Ну что же на прошлой лекции мы рассмотрели механизм образования магнетизма в диа- и пара- магнетиках, а на этой лекции давайте подробно рассмотрим механизм образования магнетизма в ферромагнетиках.
Но прежде чем объяснять свойства ферромагнетиков, необходимо с этими свойствами познакомится. Оказывается, что свойства ферромагнетиков не только в том, что они колоссально усиливают магнитное поле своим присутствием, но и еще в том, что магнитное поле, создаваемое ферромагнетиком, сложным образом зависит от намагничивающего поля.
И так мы с вами рассмотрели три свойства магнитного поля ферромагнетиков:
- магнитная проницаемость ферромагнетиков гораздо больше единицы
- магнитная проницаемость ферромагнетиков зависит от намагничивающего поля
- у ферромагнетиков существует магнитное насыщение
И это еще не все давайте отдельно рассмотрим такое свойство магнитного поля, как петля гистерезиса.
У разных ферромагнетиков форма петли гистерезиса разная. Мы выше с вами рассмотрели обобщенную петлю гистерезиса. Есть ферромагнетики с большой коэрцитивной силой и с большой остаточной индукцией. И как вы думаете, где их можно использовать? Это ферромагнетики намагнитив которые мы уже будем получать при отсутствии внешнего поля большое магнитное поле за счет самого ферромагнетика. Это свойство можно использовать в постоянных магнитах.
Кроме жестких ферромагнетиков бывают еще и другие ферромагнетики, которые легко перемагничиваются. Где их можно использовать? Там где при выключении электрического тока магнитное поле исчезло, но при включении электрического тока оно было бы достаточно сильным. И такое свойство используется в электромагнитах.
И так мы рассмотрели свойства ферромагнетиков и какие они бывают, а теперь давайте попытаемся все это объяснить... и опять таки будем опираться на гипотезу Ампера, согласно которой магнитные свойства вещества обусловлены циркулирующими внутри вещества микроскопическими токами. Но оказывается, что ферромагнетизм объясняется не орбитальным движением электронов, оказывается, что орбитальное движение электронов здесь, практически, ни при чем и оказывается, то что электрон сам по себе, в одиночестве, без всякого ядра вокруг которого он мог бы кружить, создавая круговой ток. Электрон сам по себе вокруг себя создает магнитное поле. Почему? Потому что электрон обладает собственным моментом импульса, т.е он как бы вращается вокруг своей оси. Правда, если мы попытаемся рассчитать магнитное поле электрона, считая что он вращается вокруг своей оси, как будто Земной шар, то оказывается, что на экваторе электрона линейная скорость должна быть больше скорости света, чего быть не может. Просто, вот это собственное магнитное поле и собственный механический момент импульса электрона - это явление квантовое. Оно во-первых связано с законами микромира, а во-вторых оно связано с конечностью скорости света. Если бы скорость света в вакууме была бы бесконечно большой, то вообще не было бы магнетизма и существовала только бы электростатика и наша жизнь была бы гораздо скучнее, а физика проще. И вот это собственно вращение электрона вокруг своей оси называется - спин электрона. Стоит отметить, что понятие спина очень подробно проходят в разных разделах химии, и начинают со знакомства с этим термином в рамках как школьной общей химии, так и ВУЗовской.
А теперь давайте вещество обладающее разнонаправленными магнитными доменами поместим во внешнее магнитное поле...
Далее подумаем, что заставляет внутри доменов магнитные поля отдельных атомов ориентироваться параллельно? Мы уже упоминали о том, что это особое квантово-механическое явление, которое называется обменным взаимодействием. Но существует ли какой-то фактор, который разупорядочивает эти магнитные поля? Как вы думаете? Есть что-то что вносит хаос в систему атомов?
А если мы, например, ферромагнетик, находящийся в магнитном поле будем трясти, то мы внесем при этом разупорядочивание в эти магниты? Да, конечно, внесем. А фактически что мы делаем? Мы увеличиваем температуру. Следовательно можно нагреть ферромагнетик до такой температуры, что обменное взаимодействие, которое заставляет упорядочиваться отельные поля магнитных атомов оно будет подавлено хаосом теплового движения. И во что тогда превратиться ферромагнетик? Ферромагнетик перестанет быть ферромагнетиком и он станет парамагнитным материалом, а температура при которой исчезают магнитные свойства называется температурой Кюри или точкой Кюри.
Температура Кюри - это температура при которой наблюдается разрушение доменной структуры ферромагнетика.
И так мы подробно с вами поговорили о механизме намагничивания и нарушении магнитных свойств ферромагнетиков. А теперь давайте поговорим о том как и где используются ферромагнетики.
Ферромагнетики используются очень широко. Нам уже понятно, что они используются в электромагнитах, в трансформаторах и напоследок давайте остановимся на том, что уже уходит в прошлое - это магнитная запись информации, которая используется как в магнитофонах, так и в компакт-дисках (CD дисках).
На этом мы эту лекцию закончим.
Если тебе понравилось, подпишись на канал и поддержи автора