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.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Арзамасов Б.Н. Материаловедение / Б.Н. Арзамасов, А.И. Крашенинников, Ж.П. Пастухова, А.Г. Рахштадт – М.: Издат. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1994. - 336 с.

2. Фетисов Г.П. Материаловедение / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюнин и др. – М.: Высшая школа, 1999. – 40 с.

3. Ковалевская Ж.Г., Безбородов В.П.Основы материаловедения. Конструкционные материалы: учебное пособие – Томск: Изд-воТомского политехнического университета, 2009. – 110 с.

4. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники: Учебник для вузов – СПб.: Издательство "Лань", 2009.

5. Богородицкий Н.П. Электротехнические материалы. Учебник для вузов/ Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. - 7-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. - 304 с.

[1] Раскисление металлов – процесс удаления из расплавленных металлов растворённого в них кислорода, который является вредной примесью, ухудшающей механические свойства металла. Так, сталь раскисляют алюминием, который образует весьма прочный окисел Al₂O₃, выделяющийся в жидком металле в виде отдельной твёрдой фазы. Также используют углерод, ферросилиций и ферромарганец для раскисления стали. Степень раскисления, т. е. конечное содержание кислорода в металле

[2] exp(x)=e^x