BADANI~2, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 34-Wyznaczanie podatności magnetycznej paramagnetyków i diamagnetyków


BADANIE WŁASNOŚCI MAGNETYCZNYCH CIAŁ STAŁYCH

1.Co to są domeny magnetyczne? Rozmiary domen.

W zależności od swojej struktury elektronowej atomy lub jony pewnych substancji mogą mieć trwałe momenty magnetyczne. W ferromagnetykach momenty te porządkują się spontanicznie, bez działania zewnętrznego pola magnetycznego, wzdłuż jednego kierunku, skutkiem czego jest spontaniczne namagnesowanie materiału w dużych makroskopowych obszarach zwanych domenami. Domeny magnetyczne, w których elementarne magnesy mają takie samo ustawienie, posiadają wymiary liniowe rzędu 10-5 - 10-4 m.

Atomowe momenty magnetyczne wewnątrz poszczególnych domen mają ustalony kierunek. Kierunki magnetyzacji poszczególnych domen są różne. Wytworzona struktura domenowa musi zapewnić minimum całkowitej energii próbki. Energia ta jest sumą energii pola magnetostatycznego próbki i energii obszarów granicznych między domenami, tzw. ścianek domenowych. W ściankach odbywa się na odcinku rzędu kilkudziesięciu stałych sieci kryształu nagła zmiana kierunku wektora magnetyzacji, co oznacza pewną dodatkową energię wymienną stanowiącą energię ścianek. Małe rozmiary domen oznaczają dużą ich liczbę, czyli dużą energię ścianek domenowych i związaną z nimi energię. Istnieje wiele typów struktur domenowych. Dla niektórych z nich wypadkowy moment magnetyczny próbki może być bliski zera i pole magnetyczne wytwarzane przez taką próbkę na zewnątrz jest prawie wszędzie bliskie zera.

W zewnętrznym polu magnetycznym próbka ferromagnetyka ulega magnetyzacji, tzn. uzyskuje wypadkowy moment magnetyczny skierowany wzdłuż działającego pola pomimo istnienia struktury domenowej. Magnesowanie próbki odbywa się poprzez dwa procesy. W słabych polach magnetycznych dominuje przesuwanie się ścianek domenowych, objętość domen namagnesowanych zgodnie z polem rośnie kosztem objętości domen o magnetyzacji przeciwnej. W polach silniejszych przemagnesowanie odbywa się głównie poprzez obroty w kierunku przyłożonego pola momentów magnetycznych całych domen. Zależność namagnesowania całej próbki od zewnętrznego pola jest nieliniowa i dla dużych pól osiągane jest nasycenie magnetyczne próbki. Wyłączenie pola przeważnie nie powoduje powrotu próbki do stanu sprzed włączenia pola. Wynika to z faktu, że w danej próbce może istnieć wiele różnych położeń ścianek domenowych i kierunków wektora magnetyzacji w poszczególnych domenach, które odpowiadają różnym minimom energii swobodnej układu.

Po wyłączeniu zewnętrznego pola układ osiąga „ najbliższe” minimum energetyczne, które przeważnie odpowiada innym położeniom ścian domenowych i kierunkom wektora magnetyzacji w domenach, niż to było przed włączeniem zewnętrznego pola. W związku z tym właściwości magnetyczne próbki ferromagnetyka zależą od jej historii, czego dowodem jest pętla histerezy magnetycznej.

2.Temperatura Curie.

Z praw termodynamiki wynika, że układ pozostający w kontakcie cieplnym z otoczeniem o danej temperaturze T jest stabilny, jeśli minimum osiąga jego tzw. energia swobodna F, zdefiniowana jako:

F = U - T S

gdzie:

U - jest energią wewnętrzną

S - entropią układu będącą miarą jego nieuporządkowania

Im więcej atomowych momentów magnetycznych ma kierunek niezgodny z kierunkiem wypadkowej magnetyzacji spontanicznej, tym większe jest nieuporządkowanie i tym większa jest entropia. Istnienie nieuporządkowanych momentów magnetycznych zwiększa (zgodnie ze wzorem) Ewym, a więc zwiększa się również U, które jest równe średniemu Ewym. Dla danej temperatury T ustala się taka średnia liczba nieuporządkowanych momentów magnetycznych, a więc i taka wypadkowa magnetyzacja spontaniczna, aby F osiągnęło minimum. Im wyższa jest temperatura, tym Fmin osiągane jest przy większym S, a więc i przy większym nieuporządkowaniu atomowych momentów magnetycznych. Powyżej pewnej temperatury Tc, zwanej temperaturą Curie, nieuporządkowanie atomowych momentów magnetycznych jest tak duże, że magnetyzacja spontaniczna znika i układ staje się paramagnetykiem. Temperaturę Curie wyznaczmy z wykresu zależności napięcia od temperatury .



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
34, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 34-Wyznaczanie podatności magnetycznej paramagnetyków i
Lab 34, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 34-Wyznaczanie podatności magnetycznej paramagnetykó
fizy cw 34, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 34-Wyznaczanie podatności magnetycznej paramagne
34, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 34-Wyznaczanie podatności magnetycznej paramagnetyków i
fks lab1, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 26-Wyznaczanie dyspersji optycznej pryzmatu metodą
LabFiz05, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 26-Wyznaczanie dyspersji optycznej pryzmatu metodą
Lab 24, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 24-Wyznaczanie długości fali światła za pomocą siatk
Lab 21, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 21-Wyznaczanie pracy wyjścia elektronów z metalu met
CW 79, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 24-Wyznaczanie długości fali światła za pomocą siatki
fizy2 sprawozdanie15 wersja2, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 24-Wyznaczanie długości fali ś
POPRAWA, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 24-Wyznaczanie długości fali światła za pomocą siat
LABC9C10, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 32-Wyznaczanie modułu piezoelektrycznego d metodą
fizyka cw 32, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 32-Wyznaczanie modułu piezoelektrycznego d met
fiza26, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 26-Wyznaczanie dyspersji optycznej pryzmatu metodą p
fiz21, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 21-Wyznaczanie pracy wyjścia elektronów z metalu meto
PRYZMAT, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 26-Wyznaczanie dyspersji optycznej pryzmatu metodą

więcej podobnych podstron