Феромагнетизъм

от Уикипедия, свободната енциклопедия
(пренасочване от Феромагнит)
Магнит с дължина около 3 см от Алнико – сплав от желязо, алуминий, никел и кобалт. Формата на подкова сближава северния и южния полюс на магнита, създавайки силно магнитно поле между тях. Металната пластина между полюсите в долната част се нарича "пазител". Оставя се върху магнита, когато не се използва, за да се предотвратява размагнитването на магнита. Създавайки затворена магнитна верига, тя засилва магнитния поток в магнита, което прави по-трудно за механични удари или високи температури да рандомизират магнитните домейни на метала.

Феромагнетизмът е механизъм, чрез който някои материали (например желязото) се превръщат в постоянни магнити. Във физиката са известни няколко различни типа магнетизъм. 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 в основата на явлението магнетизъм.

Феромагнитите са вещества, които се намагнитват силно под действие на външно магнитно поле и запазват намагнитеността си при премахване на външното 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.

Ориентация на домени в не-ориентирана стоманена структура, заснета с магнито-оптичен сензор и поляризационен микроскоп.
Движение на магнитни домени в специална магнитна стомана с ориентирани зърна

История[редактиране | редактиране на кода]

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 | редактиране на кода]

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

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.

Обяснение[редактиране | редактиране на кода]

Магнитна анизотропия[редактиране | редактиране на кода]

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 [3]

Магнитни домени[редактиране | редактиране на кода]

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[4] (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 за някои кристални феромагнитни
(* = феримагнитни) материали[5]
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

Температура на Кюри[редактиране | редактиране на кода]

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.

Магнитни домени в неориентирана специална магнитна стомана (заснети с CMOS-MagView

Вижте също[редактиране | редактиране на кода]

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  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 януари 2008. DOI:10.1098/rsta.2007.2145. с. 127 – 138.
  3. ↑ Aharoni, Amikam. Introduction to the Theory of Ferromagnetism. Clarendon Press, 1996. ISBN 0-19-851791-2.
  4. ↑ 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.
  5. ↑ Kittel, Charles. Introduction to Solid State Physics. sixth. John Wiley and Sons, 1986. ISBN 0-471-87474-4.

Външни препратки[редактиране | редактиране на кода]

  • Sandeman, Karl. Ferromagnetic Materials. // DoITPoMS. Dept. of Materials Sci. and Metallurgy, Univ. of Cambridge, януари 2008. Посетен на 3 октомври 2022. (на английски) Detailed nonmathematical description of ferromagnetic materials with animated illustrations
  • Magnetism: Models and Mechanisms in E. Pavarini, E. Koch, and U. Schollwöck: Emergent Phenomena in Correlated Matter, Jülich 2013, ISBN 978-3-89336-884-6 на английски
Взето от „https://bg.wikipedia.org/w/index.php?title=Феромагнетизъм&oldid=11673176“.