Ferromagnetyki

Ferromagnetyki to substancje krystaliczne, wykazujące ferromagnetyzm, czyli trwałą polaryzację magnetyczną poniżej pewnej temperatury. To trwałe namagnesowanie, zwane pozostałością magnetyczną, jest wynikiem równoległego ustawienia momentów spinowych całych obszarów substancji, nazywanych domenami ferromagnetycznymi.

Umieszczenie ferromagnetyka w zewnętrznym polu magnetycznym powoduje ruch ścianek domen w taki sposób, że momenty magnetyczne tych domen ustawiają się zgodnie z liniami sił pola zewnętrznego. Gdy momenty magnetyczne wszystkich domen ustawią się zgodnie z kierunkiem linii sił pola magnetycznego zewnętrznego, mamy do czynienia z całkowitym namagnesowaniem. To namagnesowanie pozostaje nawet po usunięciu zewnętrznego pola magnetycznego.

W procesie namagnesowania ferromagnetyka najpierw następuje powiększanie się objętości domen, których namagnesowanie jest zgodne z kierunkiem pola zewnętrznego. Odbywa się to kosztem domen przyległych. Następnie w kolejnych domenach następuje odwrócenie domen w kierunku pola zewnętrznego. I jest to proces nieodwracalny. Ponadto następuje skokowo.

Cały proces został zilustrowany na poniższym rysunku.

© medianauka.pl

Dla ferromagnetyków podatność magnetyczna χ_m jest znacznie większa od.

Ferromagnetyki cechuje nieliniowa zależność indukcji magnetycznej od natężenia zewnętrznego pola magnetycznego. Indukcja magnetyczna próbki substancji ferromagnetycznej zależy od jest historii. Jest to tak zwana histereza, a wykres zależności indukcji B od natężenia pola H to tak zwana pętla histerezy.

Ferromagnetyzm jest właściwością kryształów, a nie pojedynczych cząsteczek (atomów).

Przykłady ferromagnetyków

Do ferromagnetyków zaliczamy wiele substancji krystalicznych, w tym żelazo, nikiel, kobalt, neodym, żeliwo, stal węglowa, ferryt i inne.

Ferromagnetyki dzielimy na:

• twarde (zachowują namagnesowanie mimo zmian pola zewnętrznego),
• miękkie (nie zachowują namagnesowania po usunięciu pola zewnętrznego, choć pozostaje pewien poziom szczątkowego namagnesowania),
• półtwarde (pośrednie między twardymi a miękkimi.

Temperatura Curie

Dla każdego ferromagnetyka istnieje pewna temperatura, tak zwana temperatura Curie, powyżej której ferromagnetyk staje się zwykłym paramagnetykiem.

Poniższa tablica zawiera wartości temperatury Curie dla wybranych ferromagnetyków.

Zastosowanie ferromagnetyków

Ferromagnetyki znajdują zastosowanie w produkcji magnesów trwałych. Tu najlepiej sprawdzają się twarde ferromagnetyki. Z ferromagnetyków miękkich buduje się rdzenie magnetyczne transformatorów i silników elektrycznych. W dyskach magnetycznych, służących do zapisu danych w informatyce stosuje się ferromagnetyki półtwarde.

Ciekawostki

Kryształy ferromagnetyczne magnesują się łatwiej w pewnych kierunkach, w innych zaś trudniej.

Pole magnetyczne ferromagnetyka może być wielokrotnie silniejsze od przyłożonego pola zewnętrznego.

Gdy domeny ferromagnetyczne są chaotycznie ułożone, cała substancja może nie wykazywać polaryzacji magnetycznej.

Podatność magnetyczna

Podatność magnetyczna, oznaczana przez grecką literę χm (chi z indeksem m) jest to wielkość fizyczna, która określa zdolność substancji do zmian jej polaryzacji magnetycznej w zewnętrznym polu magnetycznym.

Paramagnetyki

Paramagnetyki są to substancje, które wykazują paramagnetyzm, czyli zjawisko pojawiania się wypadkowego momentu magnetycznego i polaryzacji magnetycznej pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego.

Diamagnetyki

Diamagnetyki są to substancje które wykazują zjawisko diamagnetyzmu, czyli magnesowania się tych substancji w zewnętrznym polu magnetycznym w kierunku przeciwnym do kierunku zewnętrznego pola magnetycznego.

© medianauka.pl, 2021-07-11, A-4101