ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Магнитные свойства из "Конструкционные, проводниковые и магнитные материалы (электроматериаловедение) " Магнитные свойства веш,еств возникают в результате вращения электрона вокруг собственной оси, что постоянно поддерживает вокруг него магнитное поле малой протяженности, которое вместе с электроном движется по орбите в атоме или сопутствует ему при прохождении по непрерывным энергетическим уровням кристалла. Поэтому все металлы при внесении в магнитное поле взаимодействуют с внешним магнитным полем, однако в различной степени, что подтверждается изменением напряженности и конфигурации поля как внутри тела, так и вне его. Все веш,ества имеют пять типов магнетизма диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм, анти-, ( рромагнетизм и ферримагнетизм. [c.59] Для веществ, у которых магнитная восприимчивость отрицательна (и 0), намагниченность направлена противоположно приложенному полю эти вещества называются диамагнитными. Их восприимчивость не зависит от температуры. Диамагнетики слабо выталкиваются полем. К диамагнетикам относятся углерод, цинк, бериллий, селен, теллур, мышьяк, медь и др. [c.59] Вращение электрона, создающее магнитное поле, ориентирует его вдоль оси спина. Поэтому, чтобы тело намагнитилось, большинство его электронов должно иметь один и тот же спин, т. е. элементарные магнитики должны быть направлены одинаково внешнее магнитное поле осуществляет поворот некоторых спинов в направлении действия поля, что вызывает намагничивание тела. У ферромагнетиков после намагничивания электроны стремятся сохранить вращение в одном направлении. [c.60] Здесь 2Eq — энергия двух невзаимодействующих (изолированных) атомов А — энергия обменного взаимодействия, или обл екньш интеграл. Знак обменного интеграла (положительный или Отрицательный) зависит в основном. от расстояния между атомами. Для параллельной ориентации спинов, т, е. для ферромагнитных материалов, Л 0 5 — интеграл неортогональности (0 5 1) К — энергия электростатического взаимодействия электронов между собой и ядер между собой (т. н. кулонов-ская энергия) эта энергия по знаку отрицательна, а по-абсолютной величине меньше А. Параллельная ориентация спинов электронов, обменивающихся местами, отражается знаком минус, а антипараллельная — знаком плюс. [c.61] Зависимость обменного интеграла А различных тел от отношения -j- (кривая Бете) показана на рисг 40. [c.62] Намагничивание ферромагнетика сопровождается ма-гнитострикционным эффектом. Изменение магнитострик-ции Я для поликристаллических железа, никеля и кобальта в зависимости от намагниченности 4nyj приведено на рис. 43. Наблюдающаяся для никеля и кобальта отрицательная величина магнитострикции обусловлена ее отрицательным значением по всем главным направлениям в монокристаллах. Магнитострикция железа положительна в малых и средних полях 1,6—1,7 тл (16—17) X X 10 гс вследствие легкости намагничивания до насыщения в направлении [Ю0, а в более сильных полях, когда основное значение приобретает намагничивание по осям трудного намагничивания [НО] и [111], магнитострикция становится отрицательной. [c.64] Высокую магнитную твердость можно получить, создав столь тонкую структуру материала, что каждая частичка будет представлять собой отдельный домен такие частицы способны изменять намагниченность путем поворота вектора спонтанной намагниченности от направления легкого намагничивания, ближайшего к внешнему полю, к направлению этого намагничивающего поля. [c.65] Критический размер частиц железа около 2-10 см частицы меньшего размера ведут себя как отдельные домены коэрцитивная сила при этом максимальна. Механизм перемагничивания структуры, содержащей магнитные частицы, соразмерные с величиной домена, называются однодоменным механизмом перемагничивания. [c.65] Таким образом, ферримагнитные материалы внешне проявляют ферромагнетизм. Выше точек Кюри и Нееля антиферромагнетики, ферромагнетики и ферримагнетики становятся парамагнетиками. При низких температурах ферримагнетики так же, как и ферромагнетики, имеют большую самопроизвольную намагниченность. С повышением температуры намагниченность ферримагнетиков может изменяться не монотонно. Примером ферримагнит-ного материала является магнетит (магнитный железняк) или двойная окись железа (класс веществ — окислов, называемых ферритами). [c.68] Антиферромагнетики (ферриты) характеризуются высоким магнитным насышением, высокой магнитной проницаемостью, высоким удельным электросопротивлением и низкой коэрцитивной силой, что позволяет применять их в высокочастотной технике. Ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса применяют в качестве ячеек памяти в счетно-решающих машинах. [c.68] У металлов электроны проводимости, образующие вырожденный электронный газ, подчиняющийся квантовой статистике Ферми-Дирака, занимая определенные энергетические уровни, достаточно свободны для перемещения при наложении на металл внешнего напряжения. Если напряженности поля достаточно для перевода большого числа валентных электронов на ранее свободные уровни, то создаются предпосылки для проявления электропроводности. [c.68] Согласно квантовой теории электрон рассматривается как частица, обладающая волновыми свойствами. Поэтому движение электронов через металл является процессом распространения электронных волн. Таким образом, электроны переносятся в результате непосредственного ускорения свободных электронов, каждый из которых один может занимать орбиту. Для заметной электропроводности необходимо одновременно существование внутри кристалла большого числа электронных орбит, на каждой из которых находится только один электрон. Электронная волна, проходя через ряды атомов идеальной решетки металла, разбивается на небольшие волны, которые рассеиваются одинаково каждым атомом. Схема такого рас-сения для среднего ряда атомов приведена на рис. 48. [c.68] Так как все волны образовались одновременно из впадины или выпуклости падающей волны и находятся в одном ряду, то они находятся в одной фазе. При интерференции создаются две волны такого же типа, как и падающая волна, т. е. плоские волны. Одна из этих волн идет в том же направлении, что и падающая волна, другая движется в обратном направлении. [c.69] Сопротивление увеличивается при измельчении зерен структуры и блоков мозаики. Протяженность границ зерён и блоков в этом случае увеличивается, что способствует торможению распространения электронной волны. [c.71] Влияние облучения дейтронами при —261 С (12 К) на Изменение электросопротивления меди, серебра и золота показано на рис. 50. [c.71] Ниже критической температуры сверхпроводимость нарушается при наложении сильного магнитного поля. [c.72] Переход металлов в состояние сверхпроводимости сопровождается скачкообразным уменьшением электронной теплоемкости (рис. 52) последнее указывает на то, что свободные электроны перестают взаимодействовать с решеткой и участвовать в переносе тепла. [c.72] Сильный диамагнетизм сверхпроводников позволяет удерживать груз в пространстве при помощи магнитного поля. Сверхпроводники могут быть применены для подшипников, работающих без трения, в конструкциях с вращающимися частями. Большое применение находят сверхпроводники в переключающих устройствах (криотронах) или в качестве элемента памяти счетно-решающего устройства, поскольку сопротивление сверхпроводящей проволоки, являющейся сердечником проволочной катушки, можно иаменить на огромную величину путем наложения слабого внешнего поля. [c.73] Основы теории пластической деформации. На монокристалл (рис. 53, а) действует напр5Гжение а, которое можно рассматривать состоящим из двух напряжений нормального а и касательного Под влиянием нормальных напряжений кристалл упруго деформируется, в дальлейшем при возрастании напряжения наступает разрушение металла путем отрыва одной его части от другой (рис. 53, б). В этом случае металл претерпевает хрупкое разрушение. [c.73] Истинное сопротивление разрушению характеризует сопротивление металла сдвигу. Истинное сопротивление разрушению при хрупком разрушении 5 , реализуемом в области упругих деформаций, характеризует сопротивление металла отрыву (рис. 54, б). [c.76] Вернуться к основной статье