Ферромагнетики. домены (№1)
Для большинства людей вполне обычным представляется явление притягивания стальных предметов к магниту. К полюсам магнита притягиваются железные опилки, гвозди, гайки и т. п. Причем интенсивность взаимодействия настолько велика, что ее можно наблюдать даже в повседневной жизни.
Вещества, сильно взаимодействующие с магнитным полем, назвали ферромагнетиками.
Ферромагнетики аномально сильно взаимодействуют с магнитным полем.
Из простых веществ четко выраженные ферромагнитные свойства имеют лишь железо, никель, кобальт и гадолиний. Тем не менее, существует очень много искусственных ферромагнетиков, в состав которых часто входят неферромагнитные вещества.
Среди них особенно распространены ферриты.
Наиболее распространены ферромагнетики, которые имеют практическое применение: железо, сталь, никель, кобальт, ферриты, специальные сплавы.
Отличительной особенностью ферромагнетиков является их очень большая магнитная проницаемость. Так, чистое железо, отожженное в водороде, имеет магнитную проницаемость до 340 000.
Высокая магнитная проницаемость ферромагнетиков объясняется особенностями их кристаллической структуры. Благодаря определенным особенностям в строении электронных оболочек, атомы ферромагнетика объединяются так, что все вещество делится на домены.
Домены — это области ферромагнетика, в которых атомы размещены упорядоченно.
Такая область напоминает маленький постоянный магнитик. Он имеет собственное магнитное поле как результат сложения магнитных полей всех атомов, которые входят в домен.
Домены можно наблюдать, применив метод порошковых фигур (рис. 6.29).
Поверхность ферромагнетика полируют, а на полированную поверхность наносят суспензию мелкого железного порошка в минеральном масле. Частицы порошка собираются на границах доменов и образуют фигуры, хорошо заметные при наблюдении в металлографический микроскоп.
Магнитные поля доменов в ненамагниченном ферромагнетике направлены так, что компенсируют друг друга. Если же ферромагнетик внести в магнитное поле, то начинается перестройка доменов.
При этом смещаются границы доменов, и скачкообразно изменяется направление магнитной индукции их полей. На рис. 6.30 показаны фотографии порошковых фигур ферромагнетика, находящегося в магнитном поле, магнитная индукция которого постепенно увеличивается.
Одни домены уменьшаются, а другие — увеличиваются. Уменьшаются домены, магнитная индукция полей которых образует тупой угол с магнитной индукцией «внешнего» поля, а увеличиваются те, в которых этот угол острый или вообще равняется нулю.
При определенном значении магнитной индукции «внешнего» поля наступает так называемое насыщение: все домены сливаются в один большой домен, магнитная индукция которого совпадает по направлению с магнитной индукцией «внешнего» поля.
Процесс намагничивания ферромагнетиков имеет одну особенность, которая опосредствованно подтверждает существование доменов. Эта особенность проявляется в эффекте Баркгаузена.
В катушку с большим количеством витков, которая подключена к электронному усилителю с громкоговорителем, вводят несколько никелевых проволок, обработанных определенным образом. Если после этого к катушке поднести постоянный магнит, то громкоговоритель воспроизведет звук, похожий на шум падающего гороха или камешков.
Это доказывает существование доменов. Эффект Баркгаузена можно наблюдать при намагничивании и других ферромагнетиков.
