Атомдардың магниттік қасиеттері. Диамагнетизм табиғаты. Парамагнетизм және ферромагнетизм. Антиферромагнетизм. Ферриттер

Ферромагнетизм — заттардың магнит ө рісінде жаң адан магниттелу жә не магнит ө рісі жоғ алғ аннан кейін де осы қ асиетінің жұ рнағ ын сақ тап қ алу қ абілеті. Ферромагниттерге негізінен темір тобына жататын элементтер (Fe, Со, Ni) жә не бұ лардың кө птеген қ осылыстары мен қ оспалары жатады; табиғ и минералдар ішіндегі байырғ ы ферромагниттер магнетит, титаномагнетит, маггемит, пирротин, гематит, ильменит жә не т.б. Магнетиктердің ерекше тү рі (класы) сыртқ ы магнит ө рісі жоқ кездің ө зінде магниттелуге бейім заттар қ ұ рады екен. Ө здерінің анағ ұ рлым кө п байқ алғ ан ө кілі — темірге байланысты — олар ферромагниттер деп аталды. Олардың қ атарына темір, никель, кобальт, гадолиний, олардың қ ортпалары мен қ оспалары, сондай-ақ ферромагнитті емес элементтері бар қ ортпалары мен марганец пенхромның кейбір қ оспалары жатады (мысалы, MnAlCu, СгТе жә не т. б.). Соң ғ ы кезде ферриттер деп аталатын ферромагниттік жартылай ө ткізгіштер ү лкен роль атқ арып келеді. Осы заттардың бә ріне тә н ферромагнетизм тек кристалды кү йде ғ ана байқ алады. Ферромагниттер кү шті магннттелетін заттар болып саналады — олардың магниттелуі нашар магннттелетін заттардың категориясына жататын диа- жә не парамагнетиктердің магниттелуінен кө птеген (10¹⁰-ғ а дейін) сан есе артық.

Парамагнетизм - егер сыртқ ы магнит ө рісі болмағ анда, сыртқ ы магнит ө рісінде орналасқ ан зат реттелген магниттік тү зеліске ие болмаса, заттың осы ө рістің бағ ытымен сә йкес бағ ытта магниттелу касиеті.
Парамагнетик- парамагнетизм байқ алатын зат.Атомдардың р т магнит моменті нольден ө згеше болғ ан жағ дайда зат парамагниттік болады екен. Сыртқ ы магнит ө рісі атомдарды В бойымен орналастыруғ а, ал жылулық қ озғ алыс оларды барлық бағ ытта бірдей шашыратып тастауғ а тырысады. Нә тижесінде ө ріс бойындағ ы моменттердіц неғ ұ рлым В кө п болса, соғ ұ рлым кө п болатын, алтемпература артқ ан сайын мә ні азаятын қ андай да бір тепе-тендік бағ дары орнығ ады. Кюридің эксперимент жү зінде дә лелдеген заң ы бойынша, заттың килограмм-атом парамагниттік қ абылдағ ыштығ ы мынағ ан тең: Х_кат = у, мұ ндагы С — Кюри тұ рақ тысы, ол заттың тегіне байланысты, Т— абсолют температура. Парамагнетизмнің классикалық теориясын.1905 жылы Ланжевен дамытқ ан. Біз осы теорияның ө рістің аса кү шті емес, температураның аса тө мен емес жағ дайымен шектеле тұ ралық. Формула бойынша, магнит ө рісінде атом р_т мен В векторларының арасындағ ы бұ рышқ а тә уелді болатын W=p_mBcosФ потенциял энергияғ а ие болады. Сондық тан моменттердің белгілі бағ ыт бойымен тепе-тең бө лінуі Больцман заң ына бағ ынуғ а тиісті. Бұ л заң бойынша атомның магнит моменті В векторының бағ ытымен ұ рын жасайды, ол бұ рыш мен d=fd/ft шегінде болады жә не шамасына пропорционал болады. белгілеуін енгізе отырып ыктималдық ты анық тайтын ө рнекті тү рінде жазуғ а болады. Бірлік радиусты сфераның нү ктелері арқ ылы атом магнит моменттерінің бағ ытын кескіндейік. Егер магнит моментіне ө ріс бағ дарлы ә сер етпесе, онда олар хаостыбағ ытпен орналасқ ан болар еді. Бұ л жағ дайда сферадағ ы нү ктелердің тығ ыздығ ы тұ рақ ты ә рі шамасына тең болады. Мұ нда n қ арастырылып отырғ ан атомдар саны, оны біз бірлік кө лемдегі атом санына тең деп аламыз. Сондық тан моменті В бағ ытымен Ф-ден ft-fdrO-re дейінгі аралық та бұ рыш жасайтын атомдардыц саны мынағ ан тең болар еді. Шынында, магнит ө рісі моменттерге бағ дарлаушы ә серін тигізеді, нә тижесінде V шамасы аз бағ ыттар кө бірек кездсседі. Ә р тү рлі бағ дардың ық тималдылығ ы (біз білетіндей t> acosft-re пропорционал. Демек, магнит ө рісі бар кезде моменттерді бағ ыт бойымен бө лу ү шін ө рнегін Ae^acos1/2 кө бейткішіне кө бейту керек: drib =Ае^асоs1/2sinv(А — ә зірге белгісіз пропорционалдық коэффициент). Атомның магнит моменті шамамен Бордың бір магнетонына сә йкес, яғ ни —10~23 дж/тл. Кә дімгі ө ріске жеткен кезде магнит индукциясы шамамен 1 тл (104 гс) болады. Формулаларды салыстырудан Ө ріс ө те кү шті, температура тө мен болғ анда парамагнетикдің магниттелуі мен H ө ріс кернеулігінің арасындағ ы пропорционалдық тан шегіну байқ алады. Атап айтқ анда, магниттік қ анығ у кү йі басталуы мү мкін, бұ л жағ дайда рот ө ріс бойымен орналасады, H-ты ә рі қ арай арттырудан J шамасы ө спейді. формуласы бойынша есептелген X^кат бірқ атар жағ дайларда тә жірибе жү зінде алынғ ан мә німен ө те сә йкес келеді. Парамагнетизмнің квант теориясы, ө ріске қ атысты атомның магнит моментінде тек дискретті бағ дарлау ғ ана мү мкін болатын жағ дайын ескертеді. Ол ө рнектегі сияқ ты Х_кат-ка арналғ ан ө рнекке келтіреді.

Ферриттер (лат. ferrum — темір) — темір тотығ ының (Fe203) басқ а металдар тотық тарымен қ осылыстары болып табылатын магниттік заттар; жалпы тү рде темірден жә не басқ а элементтерден тұ ратын кү рделі тотық тар. Негізгі қ асиеттерін 1948ж. француз физигі Л.Неель тү сіндіріп берген. Ферриттер радиожиілік диапазонда феррит ө зекшелер ретінде индуктивтік орамаларда, магниттік бастиектерде, трансформаторларда, магниттік антенналарда жә не т.б. жерлерде кең інен қ олданылады.

Диамагнетизм - Орбита бойымен қ озғ алғ ан электрон зырылдауыкка ұ қ сас. Сондық тан, оғ ан сыртқ ы кү штің ә серіне ұ шырағ ан гироскоптың ө згеріс-сипатының ерекшеліктері тә н болуғ а тиісті, атап айтқ анда, белгілі бір жағ дайда электрон орбитасының прецессиясы пайда болуы тиіс. Егер атом сыртқ ы В магнит ө рісінде тұ рса, прецессия ү шін қ ажетті шарты іске асады. Бұ л жағ дайда орбитағ а айналдырушы момент М = [р_mВ] ә сер етеді, ол электронды орбитальды магнит моментін ө ріс бағ ытымен орналастыруғ а тырысады (бұ л жағ дайда механикалық момент L ө ріске қ арсы орналасады). М моментінің ә серінен L жә не р_m векторлары, В магнит индукциясының векторының бағ ытын айнала прецессия туғ ызады, оның жылдамдығ ын оң ай табуғ а болады. L векторы dt уақ ыт ішінде dL ө сімше алады, яғ ни dL=Mdt. dL векторы да, М векторы сияқ ты, В мен L арқ ылы жү ргізілген жазық тық қ а перпендикуляр ә рі модулы бойынша мынағ ан тең: dL=p_mBsinadt, мұ ндағ ы а — р_m мен В арасындағ ы бұ рыш. dL векторы жатқ ан жазық тық dt уақ ыт аралығ ында В бағ ытын айнала мынадай бұ рышқ а бұ рылады: dft = JjkLP_mВsinOdtРтв Lslnaisina L