Магнитные свойства вещества

Видео: Магнетизм и магнитные свойства веществ

Если разместить в магнитном поле какой-либо предмет, то его «поведение» и тип внутренних структурных изменений будет зависеть от материала, из которого предмет изготовлен. Все известные вещества можно разделить на пять основных групп: парамагнетики, ферромагнетики и антиферромагнетики, ферримагнетики и диамагнетики. В соответствии с данной классификацией различают магнитные свойства вещества. Чтобы разобраться, что же скрывается за указанными терминами, рассмотрим каждую группу более подробно.

Видео: Магнитные свойства вещества. ЯМР. 04.05.16.

Вещества, проявляющие свойства парамагнетизма, характеризуются магнитной проницаемостью с положительным знаком, причем вне зависимости от значения напряженности внешнего магнитного поля, в котором оказывается предмет. Наиболее известными представителями этой группы являются оксид азота и газообразный кислород, металлы щелочноземельной и щелочной групп, а также железистые соли.

Высокая магнитная восприимчивость положительного знака (достигает 1 млн.) присуща ферромагнетикам. Будучи зависимой от интенсивности внешнего поля и температуры, восприимчивость варьирует в широких пределах. Важно отметить, что так как моменты элементарных частиц разных подрешеток в структуре равны, то суммарное значение момента нулевое.

Как по названию, так и по некоторым свойствам им близки ферримагнитные вещества. Их объединяет высокая зависимость восприимчивости от нагревания и значения напряженности поля, однако есть и различия. Магнитные моменты размещенных в подрешетках атомов друг другу не равны, поэтому, в отличие от предыдущей группы, общий момент отличен от нуля. Веществу присуща самопроизвольная намагниченность. Связь подрешеток антипараллельна. Наиболее известны ферриты. Магнитные свойства веществ данной группы высоки, поэтому они часто применяются в технике.

Особый интерес представляет группа антиферромагнетиков. При охлаждении подобных веществ ниже определенной температурной границы атомы и их ионы, размещенные в структуре кристаллической решетки, естественным образом изменяют свои магнитные моменты, приобретая противопараллельное ориентирование. Совершенно иной процесс имеет место при нагревании вещества – у него регистрируются магнитные свойства, характерные для группы парамагнетиков. Примерами могут служить карбонаты, оксиды и пр.

Видео: Парамагнитные и диамагнитные свойства вещества 1973 г. НаучФильм СССР от https://24magnet.ru

И, наконец, диамагнетики. Магнитные свойства вещества этой группы никак не зависят от напряженности поля, а значение магнитной восприимчивости отрицательно. Если вещество обладает ковалентной связью, то это «чистый» диамагнетик. Представители - золото, медь, инертные газы и пр.

Магнитные свойства вещества широко используются в современной технике. К примеру, витки обмоток трансформаторов наматывают на магнитомягкие материалы. Высокая магнитная проницаемость и намагничиваемость до состояния насыщения, причем даже в поле низкой интенсивности, означают узкую петлю гистерезиса на графике, а также незначительные потери при перемагничивании, что востребовано в электротехнике. Если магнитные свойства вещества соответствуют магнитомягкому материалу, то для изделия из него характерен значительный поток, ограничиваемый лишь насыщением. На практике это означает возможность уменьшить габариты магнитопровода, тем самым снизив массу устройства. Однако в достоинствах кроется и недостаток – переменное поле генерирует в таком материале вихревые токи, вызывающие нагрев, поэтому компромиссным решение является шихтование проводника.

Другой тип материалов – магнитотвердые, коэрцитивная сила для которых составляет не менее 4000 ампер на метр. Это означает, что для их перемагничивания необходимы магнитные поля с высокой напряженностью, после чего материал сохраняет магнитные свойства, превращаясь в постоянный магнит.