Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Магнитный момент электронной орбиты



pm = (e/2m)×m×v0∙r = (e/2m)×p, (5.54)

где p = m∙v0∙r - момент количества движения электрона на орбите.

Изменение магнитного момента электронной орбиты происходит за счет изменения скорости электрона:

, (5.55)

где m - масса электрона;

B0 - индукция внешнего магнитного поля.

Прецессия Лармора - синхронное вращательное движение совокупности электронов изолированного атома под действием внешнего магнитного поля относительно оси, проходящей через центр атома параллельно направлениюH. Вклад каждого электрона в диамагнитную восприимчивость æД изолированного атома вычисляется по формуле

æД= , (5.56)

где e - заряд электрона;

m - его масса;

c - скорость света в вакууме;

<r2> - средний квадрат расстояния электрона от ядра атома.

Парамагнетизм - свойство веществ (парамагнетиков), помещенных во внешнее магнитное поле, намагничиваться (приобретать магнитный момент) в направлении, совпадающем с направлением этого поля. Вещества, обладающие таким свойством, называют парамагнетиками. При этом намагниченность увеличивается по закону

J = æmH, (5.57)

где æm - магнитная восприимчивость вещества;

H - напряженность внешнего магнитного поля.

Парамагнетики - вещества (среда), намагничивающиеся во внешнем магнитном поле напряженностью H в направлении, совпадающем с направлением вектораH(приобретающие суммарный магнитный момент, который совпадает по направлению с вектором H).

Закон Кюри: в слабых полях и при низких температурах удельная магнитная восприимчивость парамагнитных веществ обратно пропорциональна температуре:

æ = , (5.58)

где æ = æm/r - удельная (массовая) магнитная восприимчивость;

æm - магнитная восприимчивость единицы объема вещества;

r - плотность вещества;

С = npm2/3k - постоянная Кюри;

n – число молекул в единице объема;

k - постоянная Больцмана;

T – абсолютная температура.

Закон Кюри-Вейса обобщает закон Кюри для веществ, в которых носители магнитных моментов взаимодействуют:

æ = C'/(T - D), (5.59)

где C' – постоянная, которая для свободных магнитных ионов данного вида вещества совпадает с постоянной Кюри;

D - константа вещества, характеризующая взаимодействие ионов между собой и с внутрикристаллическим полем.

Магнитный момент единицы массы вещества в слабых магнитных полях при температуре T:

J' = J/r = N∙r2∙H/3k∙T, (5.60)



где N - число молекул.

В сильных магнитных полях и при низких температурах (когда H/T ®¥ и тепловое движение не нарушает ориентацию магнитных моментов) возможно насыщение (все атомные моменты ориентированы одинаково), и закон Кюри не выполняется. При этом

J'®r∙N. (5.61)

Закон Кюри для парамагнетизма ядер:

æмоль = , (5.62)

где æмоль - магнитная восприимчивость 1 моля вещества;

pm, эфф - эффективный магнитный момент ядра;

Cя - ядерная постоянная Кюри;

N - число ядер на моль.

Магнитный момент частицы, обладающей зарядом "e" и массой "m" (магнетон Бора):

mБ = mo = , (5.63)

где mБ – магнетон Бора;

h - постоянная Планка;

c - скорость света в вакууме.

Ядерный магнетон

. (5.64)

Спиновый магнитный момент

mS = 2mБ . (5.65)

Парамагнитная восприимчивость диэлектриков согласно классической теории Ланжевена определяется формулой

æL = , (5.66)

где N - число парамагнитных атомов в 1 моле вещества;

mа - магнитный момент атома.

Магнитная восприимчивость диэлектриков с точки зрения квантовой теории парамагнетизма учитывает пространственное квантование момента mа и при mаH<<kT приводит к следующей формуле:

æL = , (5.67)

где j - квантовое число, определяющее полный момент импульса атома;

gL - множитель Ланде.

Парамагнитная восприимчивость одного моля:

а) для полупроводников æп обусловлена электронами проводимости, в простейшем случае зависит от температуры T экспоненциально:

æ = AT1/2×exp(-DE/kT), (5.68)

где A - константа вещества;

DE - ширина запрещенной зоны полупроводника;

б) для металлов - без учета диамагнетизма Ландау и взаимодействия электронов



æ , (5.69)

где Eo - энергия Ферми;

mэ - магнитный момент электрона.

Ядерный парамагнетизм при отсутствии сильного взаимодействия между спинами ядер и электронными оболочками атомов возникает, в основном, за счет двух факторов:

1) орбитального движения электронов (полный орбитальный магнитный момент атома является суммой орбитальных магнитных моментов отдельных электронов);

2) наличия у каждого электрона собственного магнитного момента, связанного со спином электрона, т.е. собственного механического момента электрона; характеризуется величиной

æя = . (5.70)

Ферромагнетик – вещество (среда), в котором ниже определенной температуры (точки Кюри) устанавливается ферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов (в неметаллических кристаллах) или магнитных моментов коллективизированных электронов (в металлических кристаллах).

Ферромагнетизм - магнитоупорядоченное состояние вещества, при котором все магнитные моменты атомов в веществе параллельны.

Магнитная восприимчивость æk ферромагнетиков положительна и æk>>0.

Точка Кюри – температура, при которой намагниченность насыщения Js равна нулю.

Обменное взаимодействие – взаимодействие, приводящее к ферромагнетизму, которое характеризуется напряженностью эффективного молекулярного поля:

Hэфф = A∙Js. (5.71)

Энергия обменного взаимодействия U квадратично зависит от Js:

U = -HэффJs = , (5.72)

где A - постоянная молекулярного поля (A>0);

Js - намагниченность насыщения.

Закон Блоха: с точки зрения теории спиновых волн, при низких температурах самопроизвольная намагниченность убывает с ростом температуры

Js = Jso(1 - aT3/2), (5.73)

где Jso - намагниченность насыщения при T = 0.

Домены – области однородной намагниченности в ферромагнетике в отсутствие внешнего магнитного поля.

Коэрцитивная сила Hc – величина напряженности магнитного поля, в котором ферромагнетик, первоначально намагниченный до насыщения, размагничивается.

Остаточная индукция Bs – величина, характеризующая магнитное поле в ферромагнетике даже в отсутствие внешнего магнитного поля.

Остаточная намагниченность Jr – намагниченность Jr, которую имеет ферромагнетик при напряженности внешнего магнитного поля H = 0.

Намагничивание – процессы установления намагниченности, протекающие в веществе при действии на него внешнего магнитного поля:

а) в диамагнетиках намагничивание состоит в возникновении микроскопических индукционных токов, создающих намагниченность, направленную против внешнего магнитного поля;

б) в парамагнетиках намагничивание состоит из ориентации хаотически колеблющихся магнитных моментов атомов или ионов в направлении внешнего магнитного поля;

в) в ферромагнетиках намагничивание состоит в переориентации векторов намагниченности доменов в направлении внешнего магнитного поля. Включает процессы смещения, вращения и парапроцесс.

Процесс смещения в многодоменном ферромагнетике заключается в перемещении границ между доменами.

Процесс вращения состоит в повороте векторов Js в направлении вектора H внешнего магнитного поля.

Парапроцесс (истинное намагничивание) – возрастание абсолютной величины самопроизвольной намагниченности Js ферро - и ферримагнетиков под действием внешнего магнитного поля H. Обусловлен ориентацией в поле H элементарных носителей магнетизма (спиновых и орбитальных магнитных моментов атомов или ионов), оставшихся не повернутыми в направлении результирующей намагниченности вследствие «дезорганизующего» действия теплового движения.

Кривые намагничивания – графики, таблицы и формулы, показывающие зависимость намагниченности J или магнитной индукции B от напряженности внешнего магнитного поля H.

Ферримагнетик - вещества, в которых при температурах ниже точки Кюри Tc существует ферримагнитное упорядочение магнитных ионов.

Ферримагнетизм - магнитоупорядоченное состояние вещества, в котором магнитные моменты атомных носителей магнетизма образуют несколько магнитных подрешеток с магнитными моментами, направленными навстречу друг к другу или имеющими более сложную пространственную ориентацию; отличная от нуля векторная сумма намагниченностей подрешеток определяет самопроизвольную намагниченность веществаJs.

Антиферромагнетизм - магнитоупорядоченное состояние вещества, характеризующееся тем, что магнитные моменты соседних частиц вещества - атомных носителей магнетизма - ориентированы навстречу друг другу (антипараллельно), и поэтому намагниченность тела в целом в отсутствие магнитного поля равна нулю.

Магнитострикция - изменение формы и размеров ферромагнетиков и ферримагнетиков при их намагничивании.

Магнитоупругий эффект (эффект Виллари) - обратное по отношению к магнитострикции явление - изменение намагниченности ферромагнитного образца при деформации.

Магнитное охлаждение - метод получения температур ниже 1К путем адиабатического размагничивания парамагнитных веществ.

Магнетокалорический эффект - изменение температуры магнетика при адиабатическом изменении напряженности магнитного поляH, в котором он находится.

На границе раздела двух магнетиков (сред):

а) нормальные составляющие вектора B и тангенциальные составляющие вектора H непрерывны:

B1n = B2n, H2t = H1t; (5.74)

б) закон преломления силовых линий векторов B и H при переходе через границу раздела двух магнетиков имеет вид

. (5.75)

 

5.5. Основные уравнения термодинамики магнетиков

Первое начало термодинамики для магнетика:

dQ = dU + dA, (5.76)

где dQ - количество сообщенного тепла;

dU - изменение внутренней энергии;

dA - работа магнетика, которая складывается из работы dA' = pdV против внешнего давления и работы магнитного поля .

Основные уравнения термодинамики магнетиков для:

А) свободной энергии

F = U - TS, dF = -SdT + (H dB)/4p; (5.77)


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!