Парамагнетики, диамагнетики, ферромагнетики

Парамагнетики – вещества, собственные магнитные моменты атомов которых в отсутствие внешнего магнитного поля отличны от нуля. При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле устанавливается преимущественная ориентация магнитных моментов атомов по полю (полной ориентации препятствует тепловое движение атомов).

Парамагнетик намагничивается, создавая собственное магнитное поле, совпадающее по направлению с внешним полем и усиливающее его.

К парамагнетикам относятся редкоземельные элементы, платина, алюминий и т.д.

Диамагнетики – вещества, молекулы которых не обладают магнитным моментом. Во внешнем магнитном поле индуцируются элементарные круговые токи. Наведенные составляющие магнитных полей атомов (молекул) складываются и образуют собственное магнитное поле вещества, ослабляющее внешнее магнитное поле.

К диамагнетикам относятся многие металлы (висмут, золото, серебро, медь), большинство органических соединений, смолы, углерод и т.д.

Если магнитный момент атомов велик, то парамагнитные свойства преобладают над диамагнитными и вещество является парамагнетиком; если магнитный момент атомов мал, то преобладают диамагнитные свойства и вещество является диамагнетиком.

Ферромагнетики – твердые вещества, обладающие спонтанной намагниченностью даже при отсутствии внешнего магнитного поля, которая подвержена сильному влиянию внешних факторов – изменению температуры, магнитного поля, деформации.

В отличие от диа- и парамагнетиков (слабомагнитных веществ), для которых намагниченность и напряженность линейна, для ферромагнетиков (сильномагнитных веществ) эта зависимость сложная: вначале с возрастанием намагниченность растет сначала быстро, затем медленнее, достигая магнитного насыщения (см. рис.).

К ферромагнетикам, кроме основного их представителя – железа, относятся кобальт, никель, гадолиний, их сплавы и соединения. Для ферромагнетиков (например, для стали ).

Свойства ферромагнетиков обнаруживаются лишь при температурах, меньших определенной температуры для каждого из них, называемой точкой Кюри. При температуре, большей точки Кюри, ферромагнетик становится парамагнетиком. Например, точка Кюри для железа ~760⁰С, для никеля – 360⁰С, для кобальта – 1000⁰С. Существуют ферромагнитные сплавы, точка Кюри для которых меньше 100⁰С (например, пермаллой – 70⁰С).

При температурах, меньших точки Кюри, ферромагнитные вещества состоят из намагниченных областей с линейными размерами порядка 10^-2-10^-4 см – доменов. При наложении внешнего магнитного поля происходит упорядочение ориентации полей доменов, в результате чего образец оказывается намагниченным вдоль внешнего пол, причем тем сильнее, чем больше магнитная индукция внешнего поля (возрастает степень упорядоченности ориентации отдельных доменов).