שינויים

פרומגנטיות

נוספו 2,062 בתים, 11:24, 23 באוקטובר 2014
/* רקע תיאורטי */
אופציה שנייה היא שהאלקטרונים שהספין שלהם אחראי למומנט המגנטי בחומר הם אלקטרוני ההולכה אשר יכולים לנוע בכל הגביש ומכאן שמם - Itinerant Ferromagnets. השיקול האנרגטי במערכות אלו מתואר על ידי [http://en.wikipedia.org/wiki/Stoner_criterion קריטריון Stoner]. בפשטות ניתן להסביר שמערכת מצד אחד תהיה העדפה לסידור האלקטרונים באותו כיוון ספין, כך http://en.wikipedia.org/wiki/Exchange_interaction אנרגיית ה-exchange] יורדת כיוון שבמקרה זה האלקטרונים יהיו רחוקים יותר זה מזה (יחסית למקרה בו הם עם ספינים בכיוונים הפוכים ופונקציית גל מרחבית סימטרית) ולכן הדחייה האלקטרוסטטית ביניהם קטנה יותר. מצד שני, לפי עקרון האיסור של פאולי, שני אלקטרונים בעלי אותו ספין לא יכולים להמצא באותה רמת אנרגייה, כך שיש צורך למלא רמות אנרגיה גבוהות יותר. במערכות אלו, תהיה העדפה למצב מגנטי מסודר כאשר העלות האנרגטית למלא ברמות האנרגיה מצבים עם ספינים מקבילים תהיה קטנה מהרווח באנרגית ה-exchange.
דוגמא למתכות מסוג זה הן (Fe) והברזל (Co) הקובלט ,(Ni) הניקל.
 
[[קובץ:מיגנוט.png|300px|שמאל|ממוזער|איור 1 - איזורים מגנטים- magnetic domain בהעדר (1) ובנוכחות (2) שדה מגנטי חיצוני]]
התכונות הפרומגנטיות של החומר משתנות כתלות בטמפרטורה. בטפפרטורה נמוכה הספינים ייטו לסידור פנימי, אולם עם עליית הטמפרטורה החומר המגנטיזציה הפנימית שלו תקטן עד לטמפרטורה קריטית שמעליה החומר מאבד את תכונותיו הפרומגנטיות. טמפרטורה זו נקראת "טמפרטורת קירי" (curie temperature) על שמו של החוקר [http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A4%D7%99%D7%99%D7%A8_%D7%A7%D7%99%D7%A8%D7%99 פייר קירי (Pierre Curie)], שגילה אותה.
חומר פרומגנטי יעדיף להתפצל לאיזורים מגנטים (magnetic smagnetic domain) השונים בכיוון המגנטיזציה שלהם, על מנת להוריד את האנרגיה המגנטוסטטית שלהם. בתחילה, בגלל כיווני המגנטיזציה השונים של איזורים המגנטים, המגנטיזציה של פרומגנטים ללא שדה מגנטי חיצוני היא אפס. כאשר מפעילים שדה חיצוני, האיזורים מסתדרים עם כיוון השדה, כך שבשדה מספיק חזק האיזורים מתאחדים לאיזור אחיד בכיוון השדה, ראו איור 1.
'''לולאת חשל (hysteresis)''' כאשר מפעילים על דגם פרומגנטי שדה מגנטי חיצוני, הספינים מסתדרים בכיוון השדה החיצוני, כך שהמגנטיזציה בחומר תעלה עד למצב רוויה. במצב זה, כל הספינים מסודרים בכיוון השדה והגדלת השדה המגנטי החיצוני לא תשנה יותר את השדה מגנטי הפנימי בחומר. לולאת חשל מודדת את תלות המגנטיזציה בחומר בשדה החיצוני, איור 2 מציג לולאת חשל אופיינית לחומר פרומגנט.  [[קובץ:מיגנוטלולאת חשל.png|300px500px|שמאל|ממוזער|איור 1 2 - איזורים מגנטיםלולאת חשל אופיינית לחומר פרומגנטי. החיצים מסמלים כיווני שינוי השדה הפנימי B, כתוצאה משינוי השדה]] בנקודה A השדה הפנימי 0 בגלל סידור ה- magnetic domain בהעדר domains, כאשר מעלים את השדה החיצוני, <math>B_0</math> , השדה הפנימי, <math>B</math>, גדל, בשל הסתדרות הספינים, עד עד למצב רוויה <math>B_s</math> (1נקודה B) ובנוכחות בו כל הספינים מכוונים עם השדה. כאשר מקטינים את השדה החיצוני המגנטיזציה המושרה בחומר אינה חוזרת להיות כמו בתהליך הראשוני, וגם כאשר השדה חיצוני מתאפס, קיים בחומר הפרומגנטי שדה מגנטי הנקרא שדה מגנטי שיורי <math>B_r</math> (2נקודה C) , וזוהי המגנטיזציה הספונטאנית בחומר. כדי לאפס את המגנטיזציה הספונטאנית, יש להפעיל שדה מגנטי חיצוני]]<math>Bc</math> (נקודה D) בכיוון הפוך לשדה ההתחלתי, שדה זה נקרא שדה הקוהרסיביות (Coercive field). תופעה זו נקראת היסטרזיס (חשל), כלומר המגנטיזציה תלויה בעבר המגנטי של הדגם.
405
עריכות