Обменные силы самопроизвольная намагниченность

Обменные силы самопроизвольная намагниченность [c.18]

Если магнитные атомы находятся в таком тесном контакте друг с другом, что соседние атомы могут обмениваться магнитными электронами, можно наблюдать кооперативное взаимодействие, при котором спины всех магнитных электронов в решетке принимают одинаковое направление и магнитные моменты электронов оказываются очень сильно связанными. Эта самопроизвольная намагниченность характерна для ферромагнитных материалов. Спины соседних магнитных атомов выстраиваются под действием обменных сил, которые эквивалентны магнитным полям порядка 1—10 млн. эрстед. Однако это взаимодействие спинов не является по природе магнитным, а есть следствие квантовомеханического взаимодействия между электронами соседних атомов. [c.280]

Таким образом, возникновение самопроизвольной намагниченности в ферромагнетика есть естественный результат, вытекающий из квантовомеханической природы взаимодействия спиновых моментов электронов. Впервые эта идея была высказана в Советском Союзе Френкелем [4] в 1928 г. Она послужила отправным пунктом для всех последующих теорий самопроизвольной намагниченности. Для определения величины энергии, приводящей к самопроизвольной ориентации спиновых магнитных моментов электронов, обычно рассматривается система квантовомеханических уравнений, описывающих с известным приближением взаимодействие между электронами и ядрами соседних атомов в ферромагнетике. При решении этих уравнений применяется обычно упрощенный прием, допускаемый квантовой механикой, а именно, предполагается, что электрон данного атома может оказаться вблизи ядра соседнего атома и, наоборот, электрон соседнего атома может оказаться вблизи ядра данного атома. Здесь как бы происходит обмен электронами между атомами. Вследствие этого обстоятельства указанная энергия получила название обменной, а силы взаимодействия—.обменных. [c.21]

У чет магнитного взаимодействия прежде всего позволил объяснить тот фундаментальный факт, что термодинамически устойчивым состоянием ферромагнитного тела (в отсутствии магнитного поля) является то, при котором оно разбивается на отдельные малые объемы — области самопроизвольной намагниченности (домены). Оказывается, что при обычных температурах электрические силы обменного взаимодействия способны поддержать параллельность спинов только в этих весьма малых областях. Всякий ферромагнитный образец представляет собой конгломерат множеств таких областей, каждая из которых намагничена до насыщения в некотором направлении, обычно отличном от направления намагниченности в соседних областях. Результирующая или векторная сумма всех намагниченностей областей равна нулю, и внешне ферромагнетик в отсутствии внешнего магнитного поля кажется нена-магниченным. Физические предпосылки, обусловливающие разбиение ферромагнетика на области самопроизвольной намагниченности, впервые были выяснены в Советском Союзе (Френкель и Дорфман [14], Ландау и Лифшиц [15] и др.). [c.28]

Явления, связанные с воздействием деформаций на намагниченность в области парапроцесса, как более тонкие эффекты еще мало изучены, хотя они и затрагивают принципиальные вопросы ферромагнетизма. Возможность влияния упругих напряжений на намагниченность в области парапроцесса (или, иными словами, на намагниченность насыщения при данной температуре) вытекает из следующих общих соображений. Квантово-механическая теория ферромагнетизма указывает нам (см. гл. 1, 2), что обменные силы, обусловливающие самопроизвольную намагниченность в металле, сильно зависят от расстояния между атомами. Это должно приводить к тому, что при упругой деформации ферромагнетика, вызывающей в мкой-то степени изменение параметра решетки, величина самопроизвольной намагниченности должна меняться. [c.112]

Для объяснения явления ферромагнетизма в квантовой теории используются два основных подхода. Один из них основан на предложенной Френкелем модели коллективизированных электронов, подчиняющихся статистике Ферми — Дирака. Эта модель учитывает обменное взаимодействие. В теории показано, что при некоторой плотности электронного газа возможно появление самопроизвольного намагниченного состояния вне зависимости от того, что кинетическая энергия электронов при этом увеличивается. Напомним еще раз, что увеличение кинетической энергии связано с тем, что, в силу принципа Паули, электроны с параллельной ориентацией спина не могут з нимать один энергетический уровень. Поэтому при перевороте спина электрон вынужден занять состояние с большей энергией. В настоящее время, однако, существует мнение, что газ электронов проводимости, по-видимому, не является )ерромагнитным ни при каких условиях. Строгое доказательство этого пока отсутствует. В то же время ни в одном эксперименте не было обнаружено ферромагнетизма металлов, не содержащих атомов или ионов с недостроенными d- или /-оболочками. Появление ферромагнетизма в системе d- или /-электронов связано с аномально высокой (по сравнению с s-электронами) плотностью состояний в - и /-зонах. [c.337]

Доменная структура ферромагнитных тел. Как уже указывалось, ферромагнетик в ненамагниченном состоянии самопроизвольно (спонтанно) разбивается на домены, намагниченные до насыщения вследствие параллельной ориентации в них спиновых магнитных моментов, происходящей под действием обменных сил. Выясним причину деления ферромагнетика на домены. [c.295]

Атомы элементов, обладающих ферромагнитными св-вами, имеют внутренние пеза-полнепные электронные слои, а также отношение диаметра атома в кристаллич. решетке к диаметру незаполненного слоя, бол1,ше 1,5, При этих условиях в результате сил т. и. обменного взаимодействия спины электронов стремятся установиться параллельно. Однако между электронами имеется также и магнитное взаимодействие, препятствующее параллельному расположению электронных спинов, В результате взаимно противоположного действия сил магнитного и обменного взаимодействия в кристалле ферромагнитных тел возникают области—домены объемом 10 — lO см , внутри каждого домена имеет место созданная обменным взаимодействием самопроизвольная намагииченностг,. Под влиянием магнитного взаимодействия направления намагниченности соседних доменов различны. Поэтому, если ферромагнитное тело не подвергалось намагничиванию, домены в нем располагаются так, [c.398]

Акулов [13] в своих работах показал, что магнитное взаимодействие атомов, хотя и является относительно малой поправкой к обменным силам, играет исключительную роль в целом ряде ферромагнитных явлений. Им впервые было установлено, что весь обширный. круг явлений, связанных с техническим намагничением, обусловлен не обменными силами, обеспечивающими лишь само существование самопроизвольной намагниченности, а магнитным взаимодействием между атомами в решетке. Поэтому выяснение характера магнитного взаимодействия в ферромагнетиках имело не только теоретический, но и большой практический интерес, ибо оно необходимо было для построения теории процессов технического намагничения и перемагиичивания. [c.28]

Согласно Вонсовскому обе группы указанных явлений обязаны своим существованием обменному взаимодействию 5 и -электронов в ферромагнетиках (см. 1). Теоретические расчеты приводят к квадратичной зависимости электрических явлений от самопроизвольной намагниченности. Этот вывод справедлив не только для рассмотренных выше аномалий электропроводности и термоэлектродвижущей силы ферромагнитных металлов, но также и других явлений, обусловленных обменным взаимодействием 5- и -электронов. К ним, например, принадлежит недавно открытая аномалия в температурной зависимости фотоэлектрического эффекта у никеля. На рис. 122 приведена кривая фотоэлектрического эффекта никеля при температурах вблизи точки Кюри по данным Кардвелла [33]. Здесь, как и в случае электросопротивления, наблюдается излом кривой фототок — температура, обусловленный исчезновением самопроизвольной намагниченности. Вонсовский и Соколов [34] показали, что величина этой аномалии фототока также квадратично зависит от самопроизвольной намагниченности. [c.224]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...