Феромагнетизъм

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Магнит направен от желязна сплав. Феромагнетизмът е физическа теория, която обяснява как материалите се превръщат в магнити.

Феромагнетизмът е механизъм, чрез който някои материали (например желязото) се превръщат в постоянни магнити. Във физиката са известни няколко различни типа мaгнетизъм. Феромагнетизъм (включително и феримагнетизма)[1] е най-силният вид. Това е единственият вид, който създава достатъчно големи сили за да бъдат усетени и които са отговорни за явлението магнетизъм.

Феромагнитите са вещества, които се намагнитват силно под действие на външно магнитно поле. Феромагнитни вещества са желязото, кобалтът, никелът и гадолиният, сплавите на тези вещества помежду им и с някои други метали, както и някои сплави на неферомагнитни метали. Относителната магнитна проницаемост на феромагнитните вещества е много по-голяма от единица и зависи от интензитета на намагнитващото поле и от магнитното състояние на тялото. Други характерни свойства на феромагнитните вещества са: възможност за достигане при силно намагнитващо поле на състояние на магнитно насищане, наличие на остатъчна индукция и на коерцитивна сила, съществуване на точка на Кюри. Феромагнитните вещества се използват за направа на трансформатори, електрически машини, постоянни магнити и електромагнити, релета, измерителни уреди и други. Феромагнитите имат свойството да увеличават многократно магнитното поле.

История[редактиране | edit source]

Исторически терминът феромагнетизъм е използван за всички материали, които имат спонтанно намагнитване и собствен магнитен момент в отсъствие на външно магнитно поле. Това общо определение все още се употребява. Напоследък обаче е открит различен вид спонтанно намагнитване, който е наречен феримагнетизъм.[2]

Феромагнитни материали[редактиране | edit source]

Температура на Кюри за някои кристални феромагнитни (* = феримагнитни) материали[3]
Материал Темп.
Кюри (K)
Co 1388
Fe 1043
Fe2O3* 948
FeOFe2O3* 858
NiOFe2O3* 858
CuOFe2O3* 728
MgOFe2O3* 713
MnBi 630
Ni 627
MnSb 587
MnOFe2O3* 573
Y3Fe5O12* 560
CrO2 386
MnAs 318
Gd 292
Dy 88
EuO 69

Феромагнетизмън е свойство, което зависи от кристалната структура и микроскопичната организация на материала, а не от химическия състав на веществото. Съществуват феромагнитни сплави, чийто компоненти сами по себе си нямат феромагнитни свойства.

Обяснение[редактиране | edit source]

Магнитна анизотропия[редактиране | edit source]

Въпреки че обемното взаимодействие държи спиновете подредени, то не ги подрежда в определена посока. Без магнитна анизотропия спиновете на магнитните домени произволно променят посоката си в резултат на топлинни колебания. Съществуват няколко вида магнитната анизотропия. Най-често срещана е зависимостта на посоката на намагнитване от кристалографската решетка. Друг често срещан източник на анизотропия е обратната магнитострикция, която се предизвиква от вътрешни деформации. В резултат на магнитостатичен ефект понякога единичните магнитни домени имат обемна анизотропия. Когато температурата на магнита започва да расте, анизотропията намалява [4]

Магнитни домени[редактиране | edit source]

Движение на магнитни домени в специална магнитна стомана с ориентирани зърна
Ориентация на домени в не-ориентирана стоманена структура, заснета с магнито-оптичен сензор и поляризационен микроскоп.
Магнитни домени в неориентирана специална магнитна стомана (заснети с CMOS-MagView
Микрография на Kerr на метална повърхност показваща магнитни домени. Домените са червени или зелени в рамките на всяко микрокристално зърно. Магнитното поле на червените домени е обратно на магнитното поле на зелените домени.

Изглежда че всяка част от магнитния материал трябва да има силно магнитно поле когато всички спинове са подредени, но желязо и някои други феромагнитни материали често се намират в немагнитно състояние. Причина за това е че в по-голямата си част феромагнитните материали са разделени на малки магнитни области, наречени магнитни домени[5] (известни също като домени на Weiss). Във вътрешността на всеки домен спиновете са подредени, но (ако материалът е ненамагнетизиран), спиновете на отделните домени са ориентирани в различни посоки и тяхното магнитно поле се нулира.

Температура на Кюри[редактиране | edit source]

Когато температурата намалява термичното движение или ентропията намалява и диполите стават все по подредени. Когато температурата достигне определена критична точка, наречена температура на Кюри настъпва фазов преход от втори род. При него магнитните материали губят магнитните си свойства.

Вижте също[редактиране | edit source]

Цитирана литература[редактиране | edit source]

  1. Chikazumi 2009, с. 118
  2. Herrera, J. M. и др. Mixed valency and magnetism in cyanometallates and Prussian blue analogues. // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 366 (1862). 13 January 2008. DOI:10.1098/rsta.2007.2145. с. 127–138.
  3. Kittel, Charles. Introduction to Solid State Physics. sixth. John Wiley and Sons, 1986. ISBN 0-471-87474-4.
  4. Aharoni, Amikam. Introduction to the Theory of Ferromagnetism. Clarendon Press, 1996. ISBN 0-19-851791-2.
  5. Feynman, Richard P. и др. The Feynman Lectures on Physics, Vol. I. USA, California Inst. of Technology, 1963. ISBN 0-201-02117-XP. с. 37.5–37.6.

Библиография[редактиране | edit source]

  • Ashcroft, Neil W., Mermin, N. David. Solid state physics. 27. repr.. New York, Holt, Rinehart and Winston, 1977. ISBN 978-0-03-083993-1.
  • Chikazumi, Sōshin. Physics of ferromagnetism. 2nd. Oxford, Oxford University Press, 2009. ISBN 9780199564811.
  • Jackson, John David. Classical electrodynamics. 3rd. New York, Wiley, 1998. ISBN 978-0-471-30932-1.
  • E. P. Wohlfarth, ed., Ferromagnetic Materials (North-Holland, 1980).
  • "Heusler alloy," Encyclopædia Britannica Online, retrieved Jan. 23, 2005.
  • F. Heusler, W. Stark, and E. Haupt, Verh. der Phys. Ges. 5, 219 (1903).
  • S. Vonsovsky Magnetism of elementary particles (Mir Publishers, Moscow, 1975).
  • Tyablikov S. V. (1995): Methods in the Quantum Theory of Magnetism. Springer; 1st edition. ISBN 0-306-30263-2.

Външни препратки[редактиране | edit source]

  • Electromagnetism – глава от учебник online
  • Sandeman, Karl. Ferromagnetic Materials. // DoITPoMS. Dept. of Materials Sci. and Metallurgy, Univ. of Cambridge, January 2008. Посетен на 2008-08-27. Detailed nonmathematical description of ferromagnetic materials with animated illustrations