Магнитные свойства веществ характеризуются относительной магнитной проницаемостью
, которая показывает отношение индукции магнитного поля в веществе В индукции магнитного поля в вакууме (воздухе) Во. Добавка к индукции, которая создается веществом, называется намагниченностью.
Jm = B - Bo = mBo - Bo = (m -1) ? Bo = c ? Bo = c ? moH, (8.2)
где Н - напряженность магнитного поля, ?о = 4 ? ? ? 10-7 Гн/м- магнитная постоянная,
c = J называется магнитной восприимчивостью - это отношение намагниченности индукции поля в вакууме (воздухе). В зависимости от значений указанных характеристик все вещества делятся на три группы: диамагнетиков, парамагнетики и феромагне политики.
В диамагнетиков ? ? 0,99999 <1, а ? ? -10-5 <0. Магнитное поле в диамагнетиках ослабляется. Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость не зависит от напряженности магнитного поля Н (рис.8.1, а). К диамагнетикам относятся, например, медь, германий, кремний, висмут.
В парамагнетиков ? ? 1,0001> 1, а ? ? 10-4> 0, т.е. магнитное поле незначительно усиливается. Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость также не зависят от напряженности магнитного поля Н, но только в отношении слабых полях и при высоких температурах. В сильных полях и при низких температурах намагниченность асимптотически приближается к насыщению Js (рис.8.1, б). Кроме того, в парамагнетиков ? обратно пропорционально зависит от температуры по закону Кюри. У ферромагнетиков ? >> 1 и ? >> 1, т.е. магнитное поле значительно усиливается. Зависимость магнитной проницаемости и магнитной восприимчивости от напряженности магнитного поля сложнее, чем в парамагнетиков (рис.8.2).
С увеличением намагничивая поля Н индукция В (рис.8.2, а) и намагниченность Jm (рис. 8.2, б) растут сначала быстро, затем рост замедляется, а начиная некоторого значения Нs намагниченность практически достигает предельного значения насыщения Js. Магнитная восприимчивость при этом приближается к 0. Тщательное изучение кривой намагничивания показывает, что она скачкообразный характер (рис.8.2, б). Это явление называется эффектом Баркгаузена, впервые его обнаружил. На рис.8.3 приведена кривая полного цикла перемагничивания ферромагнетика (петля гистерезиса).
Видно, что изменение В отстает от изменения Н. Это явление называется гистерезисом. При Н = 0 В = залах - это остаточная намагниченность. Для ее уничтожения необходимо приложить размагничивающие (противоположное по направлению) магнитное поле Нк, напряженность которого называется коерцетивною силой. Площадь петли гистерезиса пропорциональна работе перемагничивания единице объема ферромагнетика, которая превращается в тепло. Материалы с узкой петлей гистерезиса называются магнитомягких, а с широким - магнитожестких. Например, для сплава магнико (от магнит, никель и кобальт), который используется для изготовления постоянных магнитов, Нк ? 5 ? 105 А / м, в залах ? 1,35 Тл.
При нагревании ферромагнетиков их магнитные свойства меняются (рис.8.4). В некоторой, характерной для каждого материала, температуры ?к магнитная восприимчивость не зависит от температуры, а затем резко уменьшается, и ферромагнетик превращается в парамагнетик. Намагничивания ферромагнитных тел иногда сопровождается изменением геометрических размеров. Это явление называется магнитострикции и используется для генерации ультразвуковых колебаний. Типичными ферромагнетиками являются железо, кобальт, никель. Выясним природу этих магнитных свойств.