Ферромагнетизм. Элементарные носители ферромагнетизма - электронные спины. Доменная теория ферромагнетизма. Намагничивание ферромагнетика. Магнитный гистерезис. Точка Кюри

Имеется класс вещ-в которые могут быть намагн и в отсутст внешн магн поля-они назыв ферромагнетиками. Магн поле ферромагн-а может превыш внешн магн поле в 10000-100000 раз. те. μ=10⁴...10⁵. Эта особенность объясн их внутр строением. При крист ферромагн соседние атомы обмениваются эл-ми при этом обменная энергия будет минимальной если спиновые магн мом обмениваемых эл-в парал или антипарал. В рез-те образ спиновые области - домены. Эти объемы — домены — обладают магнитным моментом M_s (самопроизвольной намагниченностью) даже при отсутствии внешнего намагничивающего поля. Процесс намагн ферромагн состоит из 3-х стадий:

1.Смещение-происх увел, расш границы тех доменов, магн мом кот-х по напр близки к напр внешн магн поля за счет остальных доменов.

2.Вращение-происх поворот магн мом отдельных доменов вдоль поля, что приводит к резкому возр намагн-и вещ-ва.

3.Парапроцесс-происх дальн ориент атомов входящих в домен.

Ферромагн х-ся тем-рой при которой происх разр их доменной структуры-эта тем-ра назыв точкой Кюри. температура любого фазового перехода второго рода, связанного с возникновением (разрушением) упорядоченного состояния в твердых телах при изменении температуры, но при заданных значениях других термодинамических параметров (давлении, напряженности электрического или магнитного поля). Фазовый переход второго рода при температуре Кюри связан с изменением свойств симметрии вещества. При Т_сво всех случаях фазовых переходов исчезает какой-либо тип атомной упорядоченности, например, упорядоченность электронных спинов (сегнетоэлектрики), атомных магнитных моментов (ферромагнетики), упорядоченность в расположении атомов разных компонент сплава по узлам кристаллической решетки (фазовые переходы в сплавах). Вблизи Т_снаблюдаются резкие аномалии физических свойств, например, пьезоэлектрических, электрооптических, тепловых.

Магнитной точкой Кюри называют температуру такого фазового перехода, при котором исчезает спонтанная намагниченность доменов ферромагнетиков, и ферромагнетик переходит в парамагнитное состояние. При сравнительно низких температурах тепловое движение атомов, которое неизбежно приводит к некоторым нарушениям упорядоченного расположения магнитных моментов, незначительно. При увеличении температуры его роль возрастает и, наконец, при некоторой температуре (Т_с) тепловое движение атомов способно разрушить упорядоченное расположение магнитных моментов, и ферромагнетик превращается в парамагнетик. Вблизи точки Кюри наблюдается ряд особенностей в изменении и немагнитных свойств ферромагнетиков (удельного сопротивления, удельной теплоемкости, температурного коэффициента линейного расширения).

Величина Т_с зависит от прочности связи магнитных моментов друг с другом, в случае прочной связи достигает: для чистого железа Т_с= 768^оС, для кобальта Т_с=1131^оС, превышает 1000^оС для железо-кобальтовых сплавов. Для многих веществ Т_сневелика (для никеля Т_с=358^оС). По величине Т_сможно оценить энергию связи магнитных моментов друг с другом. Для разрушения упорядоченного расположения магнитных моментов необходима энергия теплового движения, намного превосходящая как энергию взаимодействия диполей, так и потенциальную энергию магнитного диполя в поле.

При температуре Кюри магнитная проницаемость ферромагнетика становится примерно равной единице, выше точки Кюри изменение магнитной восприимчивости подчиняется закону Кюри-Вейса.