5.9. Антиферромагнетизм. Ферримагнетизм. Ферриты

Антиферромагнетики – вещества, также имеющие строгую упорядоченную ориентацию спиновых магнитных моментов электронов. Но в отличие от ферромагнетиков соседние спины ориентированы антипараллельно и полностью компенсируют друг друга (рис.5.12). Поэтому спонтанная намагниченность не возникает. Антиферромагнетиками являются, например, оксид и сульфид марганца (Mn0, MnS), оксид хрома (Cr₂0₃).

Магнитную структуру антиферромагнетиков можно рассматривать как сложную структуру, состоящую из двух подрешеток, вдвинутых одна в другую и намагниченных противоположно. Магнитные моменты подрешеток равны по величине и противоположны по направлению.

Но возможны случаи, когда величины магнитных моментов подрешеток неодинаковы (рис.5.13). Тогда разность этих магнитных моментов приводит к спонтанному намагничиванию. Нескомпенсированный антиферромагнетизм называетсяферримагнетизмом, а вещества - ферримагнетиками или ферритами. Общая формула этих веществ может быть представлена в виде:

Me_xFe_y0_z, где Me – Zn, Ni, Cd, Pb, Cu, Mn ... .

Ферриты обладают высоким удельным сопротивлением и являются полупроводниками. Не имеют практически потерь на вихревые токи.

Применение: Сердечники для катушек индуктивности (для работы на высоких частотах); элементы памяти электронных схем; постоянные магниты.

6. Электромагнитная индукция

6.1. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.

В 1831 году Фарадеем было сделано одно из наиболее фундаментальных открытий в электродинамике, а именно: было открыто явление электромагнитной индукции. Оно заключается в следующем:

В замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток. Этот ток был назван индукционным.

Было установлено, что индукционный ток можно вызвать двумя принципиально различными способами:

• перемещая контур (или отдельные его части) в магнитном поле;

• оставляя контур неподвижным, но изменяя магнитное поле.

И в том и другом случае будет изменяться магнитный поток сквозь контур.

Направление индукционного тока в контуре определяется правилом Ленца.

Индукционный ток всегда направлен таким образом, чтобы своим магнитным полем противодействовать изменению магнитного потока.

Возникновение индукционного тока означает, что при изменении магнитного потока в контуре возникает э.д.с. индукции. Обозначим э.д.с. индукции символом . Анализируя результаты опытов Фарадея, Максвелл установил следующее:

. (6.1)

Выражение (6.1) представляет собой математическую запись закона электромагнитной индукции Фарадея-Максвелла. Сформулируем его.

Возникающая в контуре э.д.с. электромагнитной индукции равна по величине и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром.

Пусть замкнутый контур, в котором индуцируется э.д.с., представляет собой катушку, содержащую N витков. Тогда суммарный магнитный поток сквозь поверхность контура равен:

. (6.2)

Величина называется полным магнитным потоком илипотокосцеплением.

Возникающая в таком контуре э.д.с. индукции определится выражением:

. (6.3)