Ферромагнетики

Схематическое изображение параллельной ориентации магнитных моментов атомов в основном состоянии ферромагнетика Ферромагнетики – некоторые металлы (железо, никель, кобальт, гадолиний, марганец, хром и их сплавы) с большой магнитной проницаемостью, проявляющие явление гистерезиса; различают мягкие ферромагнетики с малой коэрцитивной силой и твердые ферромагнетики с большой коэрцитивной силой. Ферромагнетики используются для производства постоянных магнитов, сердечников электромагнитов и трансформаторов.
Свойства ферромагнетиков связаны с наличием в их структуре групп атомов, называемых доменами, которые уже имеют согласованную ориентацию элементарных магнитных полей. Ориентация полей самых доменов, которая происходит при намагничивании, создает собственное поле вещества значительно сильнее, чем у других магнетиков, в которых происходит лишь частичная ориентация элементарных полей атомов вещества. Ориентация полей доменов значительной степени сохраняется и после прекращения действия внешнего поля. Такова суть остаточного намагничивания. Однако интенсивное тепловое движение может разрушить эту ориентацию, поэтому при высокой температуре ферромагнитные вещества теряют свои магнитные свойства.
Ферромагнетизм возникает в веществах, в которых как следствие обменного взаимодействия, спин электронов выгодно ориентироваться параллельно. В результате такой согласованной ориентации спинов возникает макроскопический магнитный момент, который может существовать даже без внешнего магнитного поля. При температуре, превышающей определенную критическую (температура Кюри), обусловлено тепловым движением хаотическое розупорядкування берет верх над обменной взаимодействием и ферромагнетик переходит в парамагнитный состояние.
Благодаря спин-орбитальном взаимодействии ориентация спинов в неизотропних средах не является произвольной. Кристаллы ферромагнитных веществ характеризуются так называемыми осями легкого намагничивания – кристаллографическими направлениями, в которых ориентируется магнитный момент ферромагнетика при отсутствии внешнего магнитного поля. В слабом магнитном поле, если его направление не совпадает с осью легкого намагничивания, индуцированный магнитный момент может не совпадать с направлением магнитного поля. В сильных магнитных полях влияние оси легкого намагничивания полностью подавляется.
При температуре ниже температуры Кюри, магнитные моменты электронов соседних атомов в ферромагнетике ориентированы параллельно, однако обычно эта ориентация не распространяется на все тело. Слабая магнитная взаимодействие между отдельными суммарными моментами значительных областей препятствует их росту. Поэтому ферромагнетик разбивается на отдельные области полной намагниченности, так называемые магнитные домены. Магнитные домены могут ориентироваться произвольным образом, поэтому для ферромагнетика существует размагничены состояние. В этом состоянии, несмотря на локальное намагничивание, тело с ферромагнитного вещества не является магнитом. Кроме размагниченного состояния, ферромагнитное тело может находиться в намагниченном состоянии, когда подавляющее количество доменов имеет одинаковую ориентацию магнитных моментов. Намагниченный состояние может сохраняться, когда внешнее магнитное поле отсутствует.