Общие сведения. Магнитная восприимчивость ферромагнетиков зависит от температуры

 

Магнитная восприимчивость ферромагнетиков зависит от температуры. На рисунке 1 приведена зависимость магнитной восприимчивости от температуры, снятой в слабом магнитном поле (~ 100 А/м). Видно, что при некоторой температуре Т _с магнитная восприимчивость ферромагнетика достигает максимума. Эта температура Т_с называется температурой (точкой) Кюри. Выше температуры Кюри вещество становится парамагнетиком. Для различных ферромагнетиков температуры Кюри различны. По величине Т _с можно определить энергию обменного взаимодействия:

E_обм = kТ_с,

 

где k – постоянная Больцмана.

 

Рисунок 1 Зависимость магнитной восприимчивости

от температуры

 

Следовательно, температура Кюри – это такая температура, ниже которой магнитные моменты атомов ферромагнетика, благодаря обменному взаимодействию, выстраиваются параллельно друг другу. Однако, такая ориентация магнитных моментов атомов всего тела в отсутствии внешнего магнитного поля энергетически невыгодна. И поэтому ферромагнетик самопроизвольно разбивается на отдельные домены так, что суммарная намагниченность тела равна нулю.

Рисунок 2 Зависимость вектора намагниченности

от температуры

 

Если ферромагнетик поместить во внешнее магнитное поле, то он легко намагничивается до насыщения. Величина намагниченности насыщения J _S зависит от температуры: с повышением температуры она монотонно уменьшается и достигает нуля при Т = Т_с (рисунок 2).

Для различных магнитных материалов, используемых в технике, кривая намагничивания и петля гистерезиса могут сильно различаться. Для примера на рисунке 3 изображены прямоугольная (а) и «безгистерезисная» (б) петли гистерезиса.

В первом случае кривая намагничивания отсутствует, во втором случае потери на перемагничивание практически равны нулю. Материалы с петлей гистерезиса близкой к прямоугольной используют для изготовления постоянных магнитов; а материалы с «безгистерезисной» петлей – в качестве магнитопроводов в некоторых электрических машинах, трансформаторах и т.д.

Рисунок 3 Виды гистерезиса:

а - магнитожесткие вещества;

б - магнитомягкие вещества

На практике ферромагнитные вещества чаще всего характеризуются не намагниченностью J, а индукцией В, которая определяется по формуле

, (1)

где

- намагниченность вещества равное

c - магнитная восприимчивость вещества.

B = µ₀ H (1 + ). (2)

Обозначив 1 + = µ и формулу (1) перепишем в виде:

B = µµ₀ H, (3)

где µ - называется относительной магнитной проницаемостью вещества.