Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Павлович С.А. -> "Магнитная восприимчивость организмов" -> 3

Магнитная восприимчивость организмов - Павлович С.А.

Павлович С.А. Магнитная восприимчивость организмов — Мн.: Наука и техника, 1985. — 110 c.
Скачать (прямая ссылка): magnitnayavospriimchivostorganizmov1985.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 < 3 > 4 5 6 7 8 9 .. 43 >> Следующая

Ферромагнетики (от лат. ferrum — железо) — сильно магнитные элементы и вещества с постоянной спонтанной намагниченностью, степень которой резко возрастает даже в очень слабых магнитных полях. Одновременно внешнее магнитное поле обеспечивает высокую степень ориентации элементарных моментов атомов.
Ферромагнитными свойствами в обычных условиях обладают железо, никель, кобальт, уран, гадолиний, а при низких температурах — эрбий, диспрозий, тулий, гольмий, тербий. Ферромагнетизм может возникать также в сплавах ферромагнитных элементов друг с другом и с неферромагнитными, в гейслеровых сплавах из неферромагнитных элементов (Си2МпА1), в некоторых парамагнитных веществах при понижении температуры.
Помимо постоянного магнетизма (состояния намаг-
ниченности в отсутствие внешнего поля) ферромагнетики отличаются своеобразной зависимостью магнитной проницаемости от напряженности внешнего магнитного поля и способностью утрачивать ферромагнитные свойства при некоторой температуре, называемой точкой Кюри (Тс). Так, например, магнитная проницаемость ы железа резко возрастает по мере увеличения напряженности (Я) намагничивающего поля, достигая максимума при Я»2,5 Э, дальнейший рост Н вызывает уменьшение [л, значение которой приближается к 1 в магнитных полях порядка 30—50 Э. Ферромагнитная точка Кюри для железа равняется 770 °С, т. е. железо, нагретое выше этой температуры, становится парамагнитным и к магниту практически не притягивается. Таким образом, при температуре Кюри намагниченность ферромагнетика обращается в нуль. Объясняется это полным нарушением спинового упорядочения из-за теплового колебания атомов. Полная потеря ферромагнетизма происходит, правда, не сразу, а поэтапно. При повышении температуры от абсолютного нуля, при котором отмечается полное упорядочение всех спинов, намагниченность ферромагнетика убывает сначала очень медленно. Затем при более высоких температурах спад усиливается, пока, наконец, резко не исчезнет в ферромагнитной точке Кюри. Выше ее ферромагнитные твердые тела имеют большую восприимчивость.
По Ланжевену, твердое тело становится полностью упорядоченным в магнитном отношении под действием внешнего поля при абсолютном нуле температуры; у ферромагнетика же такое упорядочение имеет место уже при Т=ТС. Следовательно, термические флюктуации при температуре выше Тс в ферромагнетике должны были бы играть почти такую же роль, какую они играют в обычном парамагнетике при температуре выше 0 °С.
Ферромагнетизм проявляется только в кристалличе-ческих телах. Он обусловлен прежде всего наличием в ,атомах ферромагнетиков нескомпенсированных спиновых магнитных моментов электронов. У железа, например, в недостроенной оболочке имеется 4 нескомпенсированных спина, у кобальта — 3, у никеля — 2. Но это условие еще не является достаточным для возникновения ферромагнетизма. Определяющим фактором оказывается строение кристалла, а точнее, отношение параметра кристал-
«
лической решетки к диаметру электронной орбиты, на которой находится электрон с некомпенсированным спином. Это отношение должно быть больше 1,5, т. е.
где d, — параметр решетки, R — радиус орбиты электрона с нескомпенсированным спином.
Согласно современным представлениям, ферромагнитный кристалл при температуре ниже точки Кюри состоит из большого, но предельно определенного числа очень малых доменов (участков) размером 10~2— 10~5 см. Домены спонтанно намагничены до насыщения. При этом магнитные моменты определенных доменов направлены различно, вследствие чего при отсутствии внешнего магнитного поля полный магнитный момент ферромагнетика равен нулю. Иными словами, магнитное поле замыкается внутри кристалла ферромагнетика. Таким образом, доменная структура ферромагнитного кристалла обеспечивает устойчивое состояние системы,, которой соответствует минимум свободной энергии.
Решающую роль в создании состояния спонтанного намагничивания ферромагнетиков играют силы обменного взаимодействия между электронами (обмен атомов-электронами), которые имеют чисто квантовую природу. Наличие обменного взаимодействия приводит к изменению энергии системы, причем энергия взаимодействия электронов будет различной при параллельной и анти-параллельной ориентации спинов. Ферромагнитному состоянию соответствует параллельное расположение спинов, а антиферромагнитному — антипараллельная ориентация спинов взаимодействующих электронов.
В основе намагничивания ферромагнетика лежит воздействие внешнего магнитного поля на магнитные моменты доменов, что в свою очередь приводит к смещению границ между доменами и повороту направления спинов внутри их. Оба эти эффекта вызывают так называемое техническое намагничивание, сопровождающееся изменением формы и, главное, размера тела, что принято называть магнитострикцией.
Количественно магнитострикция определяется отношением удлинения образца при намагничивании к его длине (константа магнитострикции). Изменение разме-
&
ров образца по направлению поля может быть положительным и отрицательным. Положительной продольной магнитострикции соответствует отрицательная поперечная магнитострикция.
Предыдущая << 1 .. 2 < 3 > 4 5 6 7 8 9 .. 43 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed