Парамагнетики

Атомы (молекулы) парамагнетика в отсутствие внешнего поля обладают собственными магнитными моментами, отличными от нуля. При отсутствии внешнего поля намагниченность парамагнетика равна нулю вследствие хаотической ориентации собственных магнитных моментов частиц. В магнитном поле магнитные моменты частиц стремятся выстроиться по направлению поля, усиливая его, поэтому намагниченность парамагнетика положительна (они намагничиваются в направлении внешнего поля), и невелика. Этот порядок нарушается хаотическим тепловым движением. Поэтому парамагнитная восприимчивость c зависит от температуры Т: чем ниже Т, тем выше c.

В слабых полях и при высоких температурах эта зависимость выражается законом Кюри– Вейсса: c = C / (T – q), где q – поправка Вейсса, связанная с появлением ферромагнетизма или антиферромагнетизма.

К парамагнетикам относятся многие металлы (щелочные металлы, алюминий и др.), газы (O_2, N₂ и др.)

В металлах дополнительный вклад в парамагнетизм обусловлен электронами проводимости.

Ферромагнетики

Ферромагнетизм обнаруживают кристаллы только девяти химических элементов: 3d-металлы (Fe, Ni, Co) и 4f-металлы (Gd, Dy, Tb, Ho, Er, Tm). Однако имеется огромное число ферромагнитных сплавов и химических соединений.

Для ферромагнетиков характерно наличие спонтанной намагниченности. Это означает, что магнитные моменты атомов в определенных областях, называемых доменами, ориентированы упорядоченно (параллельно друг другу) в отсутствие внешнего поля. Такая ориентация связана с квантовыми эффектами и объясняется теорией обменного взаимодействия. Ферромагнетизм связан с упорядочением прежде всего спиновых магнитных моментов электронов.

Ферромагнетики способны намагничиваться очень сильно, их магнитная проницаемость достигает очень больших значений и ее величина зависит от напряженности внешнего поля. При выключении внешнего поля ферромагнетик сохраняет намагниченность. Эти свойства ферромагнетиков имеют место в интервале температур от 0 К до некоторой критической T _C – температуры Кюри. При температуре Кюри происходит фазовый переход 2-го рода: превращение ферромагнетик «парамагнетик. Это связано с тем, что при высоких температурах энергия хаотического теплового движения становится очень велика, что приводит к распаду доменов.

При T > T _C зависимость магнитной восприимчивости от температуры описывается законом Кюри–Вейсса, где поправка Вейсса равна T _C.