3.1.2. Точка Кюри.

Кюриточка, температура Кюри, температурафазового переходаII рода.При температуре Т ниже К. т.ферромагнетики обладают самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью и определённой магнитно-кристаллической симметрией. В К. т. (T =) интенсивность теплового движения атомов ферромагнетика оказывается достаточной для разрушения его самопроизвольной намагниченности («магнитного порядка») и изменения симметрии, в результате ферромагнетик становится парамагнетиком. Аналогично у антиферромагнетиков при Т =(в т. н. антиферромагнитной К. т. илиНееля точке) происходит разрушение характерной для них магнитной структуры (магнитных подрешёток), и антиферромагнетики становятся парамагнетиками. В сегнетоэлектриках и антисегнетоэлектриках при Т =тепловое движение атомов сводит к нулю самопроизвольную упорядоченную ориентацию электрических диполей элементарных ячеек кристаллической решётки. В упорядоченных сплавах в К. т. (её называют в случае сплавов также точкой Курнакова) степень дальнего порядка в расположении атомов (ионов) компонентов сплава становится равной нулю.

Т. о., во всех случаях фазовых переходов II рода (типа К. т.) при Т = в веществе происходит исчезновение того или иного вида атомного «порядка» (упорядоченной ориентации магнитных или электрических моментов, дальнего порядка в распределении атомов по узлам кристаллической решётки в сплавах и т. п.). Вблизи К. т. в веществе происходят специфические изменения многих физических свойств (например, теплоёмкости, магнитной восприимчивости и др.), достигающие максимума при Т=что обычно и используется для точного определения температуры фазового перехода.

3.1.3. Намагниченность, намагничивание.

Намагниченность, характеристика магнитного состояния макроскопического физического тела; в случае однородно намагниченного тела Н. определяется какмагнитный моментJединицы объёма тела:J=M/V, гдеМ— магнитный момент тела,V— его объём. В случае неоднородно намагниченного тела Н. определяется для каждой точки тела (точнее, для каждого физически малого объёмаdV):J=dM/dV, гдеdM— магнитный момент объёмаdV. Единица Н. вМеждународной системе единиц—ампернаметр(1а/м— Н., при которой 1м³вещества обладает магнитным моментом 1ам²), в СГСсистеме единиц—эрг/(гссм³); 1эрг/(гссм³) = 10³а/м.

Н. тел зависит от внешнего магнитного поля и температуры. У ферромагнетиков зависимость Jот напряжённости внешнего поляНвыражается кривой намагничивания .В изотропных веществах направлениеJсовпадает с направлениемН, в анизотропных направленияJиНв общем случае различны.

Намагничивание, процессы, протекающие в ферромагнетике при действии на него внешним магнитным полем и приводящие к возрастаниюнамагниченностиферромагнетика в направлении поля.

В состоянии полного размагничивания ферромагнитный образец состоит из небольших областей (доменов, объёмом 10^-9—10^-6см³, иногда до 10^-3см³), каждая из которых намагничена до насыщенияJ_s, но при этом векторы самопроизвольной намагниченности доменовJ_sрасполагаются так, что суммарный магнитный момент образцаJ= 0.

Н. состоит в переориентации векторов намагниченности доменов в направлении приложенного поля; включает процессы смещения, вращения и парапроцесс.

Процесс смещения в многодоменном ферромагнетике заключается в перемещении границ между доменами; объём доменов, векторы J_sкоторых составляют наименьший угол с направлением напряжённости магнитного поляН, при этом увеличивается за счёт соседних доменов с энергетически менее выгодной ориентациейJ_sотносительно поля. При своём смещении границы доменов могут менять форму, размеры и собственную энергию. Эти факторы в одних случаях способствуют, в других препятствуют процессу смещения. Обычно задержка смещения (и Н.) происходит при встрече границы с какими-либо неоднородностями структуры ферромагнетика (атомами примесей, дислокациями, микротрещинами и др.). Для возобновления смещения необходимо вновь изменятьН(либо температуру или давление).

Процесс вращения состоит в повороте векторов J_sв направлении поляН. Причиной возможной задержки или ускорения процесса вращения являетсямагнитная анизотропияферромагнетика (первоначально векторыJ_sдоменов направлены вдоль осей лёгкого намагничивания, в общем случае не совпадающих с направлениемН). При полном совпаденииJ_sс направлениемНдостигается т. н. техническое магнитное насыщение, равное величинеJ_sферромагнетика при данной температуре.

Парапроцесс заключается в выстраивании вдоль поля элементарных магнитных моментов, которые из-за дезориентирующего действия теплового движения были отклонены от направления J_sв доменах. При этом величина намагниченностиJферромагнетика стремится к её значению при абсолютном нуле. Парапроцесс в большинстве случаев даёт очень малый прирост намагниченности, поэтому Н. ферромагнетиков определяется в основном процессами смещения и вращения.

Если Н. ферромагнетика осуществлять при монотонном и медленном возрастании поля из состояния полного размагничивания (J=Н= 0), то полученную зависимостьJ(H) называют кривой первого (первоначального) Н.. Эту кривую обычно подразделяют на 5 участков (рис. 1).

Рис. 1. а — кривая первого намагничивания: I — область обратимого намагничивания, II — область Рэлея, III — область наибольших проницаемостей, IV — область приближения к насыщению, V — область парапроцесса; б — схематическое изображение процессов намагничивания в многодоменном ферромагнетике.

Участок I — область начального, или обратимого, намагничивания, где J=_aH. В этой области протекают главным образом процессы упругого смещения границ доменов (при постоянной начальноймагнитной восприимчивости_a). Область Рэлея (II) характеризуется квадратичной зависимостьюJотН(в этой областилинейно возрастает сН). В области Рэлея Н. осуществляется благодаря процессам смещения: обратимым, линейно зависящим отН, и необратимым, квадратично зависящим отН. Область наибольших проницаемостей (III) характеризуется быстрым ростомJ, связанным с необратимым смещением междоменных границ. Н. на этом участке происходит скачками. В области приближения к насыщению (IV) основную роль играют процессы вращения. Участок V — область парапроцесса. Если после достижения состояния магнитного насыщенияJ_s(в полеH_s) начать уменьшатьН, то будет уменьшаться иJ, но по кривой, лежащей выше кривой первого намагничивания (явление магнитногогистерезиса). Гистерезисные явления сказываются и при Н. — они затрудняют ростJс увеличением поля, при их устранении значениеJуже в слабых полях приближается кJ_s, отличаясь от неё на величину, обусловленную процессами вращения (рис. 2).

Рис. 2. Безгистерезисная кривая намагничивания: теоретическая (1) и экспериментальная (2). Для сравнения приведена кривая первого намагничивания (3). Наклон экспериментальной безгистерезисной кривой обусловлен неоднородностями материала (пустотами, трещинами и т. п.), на которых образуются внутренние размагничивающие поля.

Вклад процессов смещения и вращения в результирующую намагниченность ферромагнитного образца на различных участках кривой намагничивания зависит от его магнитной текстуры, наличия дефектов кристаллической решётки, формы образца и других факторов. Существенное влияние формы образца на ход кривой Н. (рис. 3) обусловлено действиемразмагничивающего фактора.

Рис. 3. Кривые намагничивания ферромагнитных образцов различной длины и формы: 1 — тороид; 2 — длинный тонкий образец; 3 — короткий толстый образец; Нразм — внутреннее размагничивающее поле, зависящее от формы образца.