Природа ферромагнетизма

Основные сведения о природе ферромагнетизма. Согласно представлениям квантовой теории, магнетизм обусловлен движением электронов по орбитам вокруг ядра атома или вращением электрона вокруг своей оси,.. т. е. спином. Магнитные моменты возникают в системах, в которых имеются неспаренные Зс -электроны и которые образуют нескомпенсированный магнитный момент. Элементарный магнитный момент электрона, называемый магнетоном Бора, равен [c.210]

Природа ферромагнетизма РЗМ еще недостаточно изучена. Она имеет много общего с природой ферромагнетизма группы железа (например, причиной существования атомного ферромагнитного порядка у РЗМ так же, как у элементов Ре, N1, Со, является обменная энергия), но отличается и рядом особенностей. [c.276]

За последние 25—30 лет в развитии учения о ферромагнетизме металлов и сплавов достигнуты значительные успехи, которые привели к весьма важным в практическом отношении открытиям и усовершенствованиям в области новых магнитных материалов, методов дефектоскопии металлических изделий, конструирования новых электротехнических и радиотехнических приборов и пр. Ведущая роль в создании учения о ферромагнетизме принадлежит отечественным ученым, впервые давшим объяснение природы ферромагнетизма и установившим важные закономерности в протекании процессов намагничивания и сопутствующих им явлений в ферромагнитных материалах. [c.6]

Перейдем теперь к обсуждению природы диа-, пара- и ферромагнетизма. При этом отметим еще раз тот факт, что магнитную активность проявляют все тела без исключения. Следовательно, за магнитные свойства вещества ответственны элементарные частицы, входящие в состав любого атОма. Такими частицами являются протоны, нейтроны и электроны. Опыт показывает, что магнитный момент ядра, состоящего из протонов и нейтронов, примерно на три порядка меньше магнитного момента электрона. Поэтому при обсуждении магнитных свойств твердых тел магнитными моментами ядер обычно пренебрегают. Не следует думать, однако, что ядерный магнетизм вообще не играет никакой роли. Имеется ряд явлений (например, ядерный магнитный резонанс), в которых, эта роль чрезвычайно существенна. [c.321]

При обсуждении природы магнитных моментов в парамагнитных солях переходных элементов мы отмечали, что орбитальные моменты электронов Зй-оболочки заморожены . Следует ожидать поэтому, что ферромагнетизм связан с упорядочением спиновых моментов. Эта гипотеза, высказанная впервые русским ученым Б. Ро- [c.333]

Таким образом, оставалось предположить, что поле В имеет электрическую природу. Однако в рамках классической теории объяснить такое казалось бы чисто магнитное явление, как ферромагнетизм, какими-либо электрическими взаимодействиями не удалось. Только квантовая механика смогла решить эту задачу. [c.336]

В настоящее время в большинстве курсов физики принят другой порядок изложения основ электричества и магнетизма, в котором в качестве основного магнитного явления принимается магнитное действие тока. Имеется достаточно физических оснований для выбора именно такого порядка. Взаимодействие токов с полным правом можно отнести к числу фундаментальных явлений природы, таких как всемирное тяготение, взаимодействие электрических зарядов. В то же время магнитные свойства железа и других ферромагнитных материалов присущи только этим веществам и отражают особенности их структуры. Ферромагнетизм принадлежит к числу наиболее сложных явлений, и его объяснение 226 [c.226]

Представление о постоянном магните стало вполне привычным. В частности, постоянными магнитами могут быть кристаллы железа, никеля, кобальта и др. Такой магнетизм (ферромагнетизм) обусловлен упорядоченным расположением магнитных моментов электронов, которые и образуют намагниченное состояние кристалла, его спонтанную (самопроизвольную) намагниченность. Слово спонтанный подчеркивает здесь то обстоятельство, что кристалл может быть намагничен в отсутствие внешнего магнитного по-чя, без него. Элементарных электрических моментов (диполей) частицы, образующие диэлектрик (электроны, протоны, нейтроны) как известно, не имеют, и поэтому на основе аналогий нельзя ожидать, что в природе найдутся вещества обладающие спонтанной электрической поляризацией. Однако такие вещества в природе существуют, хотя они менее известны и менее изучены, чем ферромагнетики. [c.30]

Известно, что ферромагнетизм связан со спиновыми магнитными моментами электронов атомов. Однако при формальном рассмотрении параметров, характеризующих магнитные поля в ферромагнитных средах, можно, отвлекаясь от природы магнитных моментов, ответственных за явления ферромагнетизма, принять, что они созданы некоторыми эквивалентными контурами с током [Л. 1], и следующим образом представить процесс намагничивания этих сред. [c.6]

Твердое тело представляет собой совокупность большого числа атомов, связанных друг с другом. Поэтому физика твердого тела занимается такими физическими явлениями, которые оказываются коллективными свойствами этой совокупности. Конечно, свойства изолированного атома уже определяют природу твердого тела, составленного из этих атомов. Однако в кристаллической решетке на свойства изолированного атома существенно влияет его окружение. Примерами понятий, применимых только к совокупности атомов, но не к единичному атому, могут служить электропроводность, ферромагнетизм, теплоемкость и фазовые переходы. Таким образом, при теоретическом описании свойств твердых тел нужно пользоваться методами, которые применимы к описанию системы многих частиц. [c.11]

Обсуждение этого замечательного явления, так же как и других особенностей резонанса, наиример природы ширины линии, зависимости частоты, ширины линии и времени релаксации от температуры, а также от величины внешнего поля, требует глубокого понимания природы электронного ферромагнетизма, что выходит за рамки настоящей книги. [c.202]

Ии в одной из задач, рассмотренных в этой главе, мы вообще не будем касаться вопроса об электрон-электронном взаимодействии. Это обусловлено следующими соображениями. В случае диэлектриков наше рассмотрение основывается на результатах атомной физики (при получении которых это взаимодействие безусловно учитывалось), а в случае металлов явления объясняются, по крайней мере в общих чертах, в рамках модели независимых электронов. В гл. 32 мы обратимся к изучению природы электрон-электронного взаимодействия, которое может оказывать глубокое влияние именно на характерные магнитные свойства металлов и диэлектриков. В гл. 33 описаны другие магнитные явления (такие, как ферромагнетизм и антиферромагнетизм), которые могут быть обусловлены этим взаимодействием. [c.259]

Первой и основной задачей теории ферромагнетизма является выяснение природы элементарных носителей магнетизма в ферромагнетиках. Мы знаем, что во всяком веществе элементарными носителями магнетизма являются электроны и ядра атомов. Если электрон в атоме движется по орбите , го возникает орбитальный магнитный момент, если же мы имеем дело с вращением электрона вокруг собственной оси , то говорят о спиновом магнитном моменте. Магнитный момент ядра обусловлен находящимися в нем протонами и нейтронами. Ядерный магнитный момент почти в две тысячи раз меньше спинового и орбитального магнитных моментов электрона. Поэтому при рассмотрении магнитных свойств вещества в целом в большинстве случаев им пренебрегают. Можно положить, что магнитные свойства вещества определяются в основном спиновыми и орбитальными магнитными моментами электронов. [c.9]

Из всего сказанного следует, что одним из условий существования ферромагнетизма является, прежде всего, наличие нескомпенсированных магнитных спиновых моментов, которые могут возникать только в атомах с незаполненными оболочками. Однако последнее условие только необходимо, но еще не достаточно, ибо незаполненные оболочки имеют и элементы, не обладающие ферромагнитными свойствами. Ниже ми увидим, что для возникновения ферромагнетизма необходимо второе условие — наличие электрического взаимодействия квантовомеханической природы между спинами соседних атомов (обменные силы). [c.15]

Помимо ферромагнетизма, обменные силы обусловливают гомеополярную химическую связь атомов при образовании молекул. Этот вид взаимодействия весьма распространен в природе он играет весьма важную роль в целом ряде физических и химических явлений. [c.21]

Спиновая природа ферромагнетизма. Для объяснения ферромагнитных свойств твердых тел русский физик Розинг и французский физик Вейсс высказали предположение, что в ферромагнетиках существует внутреннее молекулярное поле, под действием которого они даже в отсутствие внешнего поля намагничиваются до насыщения. Внешне такая с/гонтанная намагниченность не проявляется потому, что тело разбивается на отдельные микроскопические области, в каждой из которых магнитные моменты атомов расположены параллельно друг другу, а сами же области ориентированы друг относительно друга хаотично, вследствие чего результирующий магнитный момент ферромагнетика в целом оказывается равным нулю. Такие области спонтанной намагниченности получили название доменов. В настоящее время существует ряд экспериментальных методов прямого наблюдения доменов и определения направления их намагниченности. [c.293]

Гиромагнитные опыты Эйнштейна — де Гааза и Барнетта показали, что в ферромагнетиках самопроизвольная намагниченность обусловлена спиновым магнетизмом электронов, а из опыта Дорфмана следовало, что взаимодействие между электронами соседних атомов с недостроенными оболочками, приводящее к ферромагнетизму, имеет немагнитную природу. [c.336]

Этот термин появился в литературе по магнетизму после феноменологического объяснения Дэялошннскнм [41] природы слабого ферромагнетизма в некоторых антиферро-магннтных кристаллах. Влияние ВД на основные свойства антиферромагнетиков исследовано в [10]. [c.651]

Ферромагнетизм обусловлен взаимной ориентацией постоянных магнитных моментов групп атомов в одном направлении. Природа парамагнетизма и ферромагнетизма одна. К ферромагнетикам относятся железо, кобальт, никель и некоторые редкоземельные элементы. Общей чертой всех фе рромагнитных материалов является их электронная структура. Железо, кобальт и никель относятся к переходной 3d группе, а редкоземельные элементы —к переходной 4/группе [Л. 5]. Наличие у ферромагнетиков незаполненных d и f оболочек является важной деталью современных теорий ферромагнетизма. Во всех случаях соотношение между диаметром атома D и радиусом нестабильной орбиты г равно или больше 3. Атомы металла, обладающего магнитными свойствами, группируются в области, называемые доменами. Это наименьшие из известных постоянных магнитов. В каждом домене примерно 10 атомов. Шесть тысяч доменов занимают площадь сравнимую с булавочной головкой. [c.10]

Введением внутримолекулярного поля удалось объяснить широкий круг явлений, наблюдаемых в ферромагнетиках, однако природа самого поля и вопрос о том, какие магнитные моменты ато-люв — орбитальные или спиновые—ответственны за ферромагнетизм, оставались долгое время неясными. И только после тщательных опытов Эйнштейна и де Гааза, Барнета, Иоффе и Капицы было твердо доказано, что ферромагнетизм обусловлен спиновыми магнитными моментами атомов. Поэтому именно спиновые магнитные моменты электронов, не скомпенсированные в атомах, и являются элементарными носителями ферромагнетизма. [c.293]

Необходимое значение обменного взаимодействия ферромагнетики имеют лишь в твердом состоянии. Этим объясняется отсутствие в природе жидких I и газообразных ферромагнетиков. Ферромагнетизм сплавов, целиком состоящих из парамагнитных компонентов, объясняется тем, что в этих сплавах, основой которых обычно является марганец или хром, введение в решетку марганца атомов висмута, сырьмы, серы и др., а в решетку хрома атомов серы и теллура изменяет электронную структуру кристаллов, в результате чего создаются условия для возникновения магнетизма. [c.9]

Законы К. м. составляют фундамент наук о строении вещества. Они иозволили выяснить строение электронных оболочек атомов и расшифровать атомные и молекулярные снектры, установить природу хим. связи, объяснить периодич. систему элементов Менделеева, понять строение и свойства атомных ядер. Поскольку свойства макроскопич. тел определяются движением и взаимодействием частиц, из к-рых они состоят, законы К. м. объясняют многие макроскопич. явления, напр. температурную зависимость и величину теплоёмкости макроскопич. систем (газов, твёрдых тел). Законы К. м. лежат в основе теории строения твёрдых тел (металлов, диэлектриков, полупроводников) и её многочисл. техн. приложений. Только на основе К. м. удалось последовательно объяснить магн. свойства веществ а создать теорию ферромагнетизма и антиферромагнетизма. К. м. естеств. образом решила ряд проблем классич. статистич. физики, напр, обосновала теорему Нернста (см. Третье начало термодинамики), разрешила Гиббса парадокс. Важное значение имеют макроскоиич. квантовые эффекты, проявляющиеся, [c.273]

Очень важным для понимания механизма возникновения аморфного ферромагнетизма является описанное выше аномальное поведение сплавов на основе железа. Однако вопрос о природе аморфного ферромагнетизма пока еще является спорным и выходит за рамки данной книги. Отметим только, что сплавы Со—Мп, по сравнению с другими кобальтовыми сплавами, проявляют довольно сильный магнетизм, что важно с точки зрения их лрактического применения. [c.129]

Ферромагнитными свойствами обладают самородные элементы, оксиды и гидроксиды, сульфиды. Наибольший вклад в ферромагнетизм горных пород вносят ферриты-оксиды, объединяющие минералы с кристаллическими структурами типа шпинели, корунда-ильменита и магнетоплюмбита (таблица). Они широко распространены в природе, присутствуют во всех генетических типах месторождений полезных ископаемых, слагают промышленные месторождения железных, титановых и марганцевых руд. Ферриты-оксиды являются основными носителями магнитных свойств горных пород и руд. Для ферромагнитных руд одного состава коэрцитивная сила увеличивается с уменьшением размера минеральных зерен, увеличением трещиноватости, пористости, неоднородности строения. [c.168]

Магнитные свойства. АМС в зависимости от состава и природы основных компонентов могут находиться в ферро-, дйа-, пара-, антифер-ро- и ферримагнитном состояниях. Наибольший интерес вызывает ферромагнитное состояние. Поскольку ферромагнетизм обусловлен, в основном, обменным взаимодействием между ближайшими соседями, для его проявления не обязательна строгая периодичность в расположении атомов. При наличии атомов с положительным значением обменного интеграла (Fe, Со, Ni, Gd) и атомов неферромагнитных элементов, которые влияют на расстояния между ферромагнитными атомами и, тем самым, на величину обменного интеграла, варьирование химического состава АМС позволяет получать многообразие их магнитных свойств. [c.402]

В последней главе, посвященной магнитным свойствам, изложены основные представления теории ферромагнитного и ферри-магнитного состояний, рассматриваются процессы намагничивания реальных ферромагнитных материалов, описываются методы контроля, основанные на использовании магнитных свойств. Ознакомление с этими вопросами, изложенными в достаточно популярной форме, позволит читателю активнее использовать магнитные методы исследований при решении вопросов металловедения и физики металлов. Для более подробного ознакомления с природой магнетизма и магнитными материалами могут быть рекомендованы следующие монографии Я. Г. Дорфман, Магнитные свойства и строение вещества [21] Р. Бозорт, Ферромагнетизм [22] С. В. Вонсовский, Я. С. Шур, Ферромагне- [c.8]

Остановимся теперь вкратце на распространении спиновых волн в антиферромагнетиках. Магнитная энергия антиферромагнетика может быть записана в виде, аналогичном (2.3), однако соответствующие плотности энергии будут теперь зависеть от магнитных моментов подрешеток М1 и Мц- Для некоторых антиферромагнетиков к величине Ша нужно добавить дополнительное слагаемое WQ= =(1 М1У Мч п), впервые введенное И. Е. Дзялошинским. Здесь (1 — константа того же порядка, что и р. Наличие энергии приводит к тому, что в отсутствие внешнего магнитного поля магнитные моменты подрешеток Мх и Мг ориентированы не точно противоположно друг другу и полный момент антиферромагнетика отличен от нуля. По этой причине такие среды называют антиферромагнетиками со слабым ферромагнетизмом. Поскольку, однако, энергия Шд, так же как и Е , имеет не обменную, а релятивистскую природу, этот остаточный магнитный момент очень мал. Тем не менее в ряде случаев ( 5) его роль значительна. [c.374]

Природа внутримолекулярного поля H оставалась долгое время неясной. Вначале делались попытки объяснить его наличием обыкновенного магнитного взаимодействия между магнитными моментами атомов ферромагнетика. Простые расчеты, однако, показывали, что энергия теплового движения атомов гораздо больше, чем энергия, обусловленная магнитным взаимодействием атомов. Последняя настолько мала, что даже при температуре жидкого воздуха тепловое движение препятствовало бы образованию устойчивых конфигураций параллельных магнитных моментов (т. е. самопроизвольной намагниченности) и тело вело бы себя скорее как парамагнитное, а не ферромагнитное. Советский ученый Дорфман [3] впервые экспериментальным путем показал, что молекулярное поле имеет немагнитную природу, и тем самым направил мысль исследователей, работающих в области теории ферромагнетизма, искать разгадку природы внутримолекулярного поля Розинга — Вейсса в другом направлении. В его опытах производилось наблюдение за отклонениями пучков быстрых электронов ( -лучей) при прохождении через намагниченную никелевую фольгу (рис. 4). Если бы между атомами никеля существовали сильные магнитные поля, достаточные для создания ферромагнетизма, то они должны были бы сильно отклонять электроны. Однако на опыте этого не наблюдалось след, создаваемый электронами на фотопластинке, [c.19]

Успехи теории Френкеля — Гейзенберга, позволившие объяснить ферромагнетизм металлов мощными электрическими силами квантовой природы, вначале отвлекли внимание исследователей от расчета магнитных сил в решетке. Действительно, казалось, нет никакого практического смысла в расчете магнитного взаимодействия в решетке, если оно заведомо во много раз меньше, чем энергия обменного взаимодействия. Порядок величины магнитной энергии в ферромагнитной решетке мы можем оценить, вычисляя энергию взаимодействия двух магнитных диполей [каждый из которых равен спиновому магнитному моменту электрона 10" СОЗМ)], находящихся на рас- [c.27]

К сплавам инварной группы обычно относят сплавы, обладающие большими аномалиями в тепловом расширении, природа которых связана ферромагнетизмом (подробнее см. в гл. IV). [c.69]

Созданию квант, теории ферромагнетизма предшествовали работы нем. физика Э. Изинга (1925, двухмерная модель ферромагнетиков), Я. Г. Дорф-мана (1927, им была доказана немагн. природа мол. поля), нем. физика В. Гейзенберга (1926, квантовомеханич. расчёт атома гелия), нем. физиков [c.360]

В теории магнетизма М. рассматривают как результат проявления осн. типов вз-ствий в ферромагн. телах электрического обменного вз-ствия и магн. вз-ствия (см. Ферромагнетизм), Б соответствии с этим возможны два вида различных по природе магнитострикц. деформаций тел (их крпст. решётки) за счёт изменения магн. сил (диполь-дипольных и спин-орбита л ьных) и за счёт изменения обменных сил. [c.384]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...