Типы магнетиков. Диа- и парамагнетики

В зависимости от знака и величины магнитной восприимчивости все магнетики подразделяются на три группы:

1)      диамагнетики, у которых х отрицательна и мала по абсолютной величине (ϗкм~ 10-8 10-7 м3/кмоль),

2)      парамагнетики, у которых % тоже невелика, но положительна (ϗкм~ 10-7 10-6 м3/кмоль),

3)      ферромагнетики, у которых % положительна и достигает очень больших значений (ϗкм~ 103 м3/кмоль). Кроме того, в отличие oт диа- и парамагнетиков, для которых х постоянна, магнитная восприимчивость ферромагнетиков является функцией напряженности магнитного поля.

Диамагнетиками называются такие вещества, у которых магнитный момент атома в отсутствии внешнего магнитного поля равен нулю.

при 

Когда во внешнее магнитное поле помещают какое-либо вещество, то все атомы этого вещества оказываются в магнитном поле, которое изменяет движение электронов в атоме так, что появляется дополнительный ток, подобный индукционному току. Если вектора  и  образуют некоторый угол α, то в магнитном поле  орбита электрона начнёт вращаться вокруг направления  с некоторой угловой скоростью ( - ларморова частота прецессии). Такое движение в механике называют прецессией.

Прецессия электронной орбиты эквивалентна дополнительному движению электрона вокруг магнитного поля помимо вращения вокруг собственной оси и вращения по орбите. Это дополнительное движение электрона в магнитном поле и приводит к возникновению замкнутого индукционного тока, обладающего магнитным моментом, который ориентирован всегда против поля. Таким образом, причина появления дополнительных магнитных моментов – прецессия орбиты электрона.

Поскольку диамагнетики намагничиваются против магнитного поля, их намагниченность отрицательна.

К диамагнетикам относятся металлы Bi, Ag, Au, Cu; вода; стекло; инертные газы и др.

Диамагнетизм присущ всем веществам, но у ряда веществ диамагнитный эффект перекрывается более сильными эффектами.

Парамагнетиками называются вещества, у которых атомы в отсутствии внешнего магнитного поля обладают некоторым постоянным магнитным моментом

при .

Однако, вследствие теплового движения молекул их магнитные моменты ориентированы беспорядочно, поэтому . При наложении магнитного поля возникают силы, ориентирующие магнитные моменты каждого атома. Магнитные моменты стараются выстроиться по полю. Таким образом, парамагнетик намагничивается, создавая собственное магнитное поле, сонаправленное с внешним полем и усиливающего его.

Процесс ориентации магнитных моментов атомов во внешнем магнитном поле называется парамагнитным эффектом.

В парамагнетике выстраивающие силы относительно малы по сравнению с силами теплового движения, которые стремятся разрушить упорядочение. Поэтому с понижением температуры магнитная восприимчивость парамагнетиков обычно возрастает.

К парамагнетикам относятся: редкоземельные металлы, Pt, Al, Mg, Cr, O2 и др.