Классификация магнитных веществ

Намагниченность вещества J может как усиливать, так и ослаблять магнитное поле катушки. Если намагниченность J направлена так, что усиливает внешнее магнитное поле, то вещество называют парамагнетиком, а если ослабляет, то диамагнетиком.

Магнитная восприимчивость парамагнетиков положительная и . Для диамагнетиков магнитная восприимчивость отрицательная и .

К парамагнетикам относятся щелочные и щелочноземельные металлы, соли железа, кобальта, никеля, алюминий, олово, титан, цирконий, эбонит. Это вещества с не полностью заполненными электронными оболочками и при отсутствии внешнего поля атомы парамагнетиков обладают магнитными моментами.

К диамагнетикам относятся золото, серебро, медь, цинк, свинец, кремний, германий и инертные газы. Это вещества с полностью заполненными электронными оболочками, т.е. не обладающие магнитными моментами при отсутствии внешнего поля

Магнитная восприимчивость парамагнетиков и диамагнетиков очень незначительная и не зависит от напряженности внешнего магнитного поля. В парамагнетиках и диамагнетиках усиление и ослабление магнитного поля происходит очень незначительно. Например, магнитная восприимчивость парамагнетиков составляет от 10^-5 до 10^-6, а диамагнетиков от –10^-6 до –10^-7. Эти вещества называют слабомагнитными. При практических расчетах электротехнических устройств их магнитные свойства не учитываются. Принимают, что индукция и напряженность в них связаны соотношением B₀ = m₀H.

Наряду со слабомагнитными веществами существуют и сильномагнитные вещества, которые усиливают магнитное поле в десятки тысяч раз. Такие вещества называют ферромагнетиками, поскольку их главным представителем является железо (Fe) и его сплавы. Химические соединения оксида железа (Fe₂O₅) с оксидами других металлов называют ферримагнетиками или ферритами. Подобно ферромагнетикам они также обладают высокой магнитной восприимчивостью.

Магнитная восприимчивость ферромагнетиков доходит до значения 10⁶ и сильно зависит от температуры и напряженности магнитного поля. Как будет показано ниже, ферромагнитные вещества содержат атомы с незаполненными электронными оболочками и поэтому обладающие магнитным моментом

Наряду с ферромагнетиками существуют и антиферромагнетики. В антиферромагнетиках происходит антипараллельная ориентация магнитных моментов соседних ионов и магнитные моменты взаимно компенсируются. К антиферромагнетикам относятся хром и марганец.

Итак, явления, наблюдаемые в магнитных материалах под действием магнитного поля, внешне напоминают явления, происходящие в диэлектриках, находящихся в электрическом поле. Диэлектрики в электрическом поле поляризуются и в результате этого обусловливают изменение электрического поля. Магнитные материалы намагничиваются в магнитном поле и так же изменяют его. Однако диэлектрик поляризуется так, чтобы ослабить поле внутри себя, а магнитные материалы (ферромагнетики и ферримагнетики) намагничиваются так, чтобы увеличить поле внутри себя.

Выводы по лекции

Магнитные материалы – материалы, вступающие во взаимодействие с магнитным полем, выражающееся в его изменении, а также в других физических явлениях – изменение физических размеров, температуры, проводимости, возникновению электрического потенциала и т.д. В этом смысле к магнетикам относятся практически все вещества (поскольку ни у какого из них магнитная восприимчивость не равна нулю точно), большинство из них относится к классам диамагнетиков (имеющие небольшую отрицательную магнитную восприимчивость – и несколько ослабляющие магнитное поле) или парамагнетиков (имеющие небольшую положительную магнитную восприимчивость – и несколько усиливающие магнитное поле); более редко встречаются ферромагнетики (имеющие большую положительную магнитную восприимчивость – и намного усиливающие магнитное поле).

К магнитным материалам с точки зрения техники относят вещества, обладающие определенными магнитными свойствами и используемые в современной технологии. Магнитными материалами могут быть различные сплавы, химические соединения, жидкости.

Вопросы для самопроверки

1. Приведите основные характеристики магнитного поля

2. Какие вещества называются парамагнетиками, а какие диамагнетиками?

3. Какие вещества относят к слабомагнитным и сильномагнитным?