Fizică

1. Scopul lucrarii

Peste o anumitã temperaturã, substantele ferimagnetice - care prezintã o magnetizare spontanã - devin paramagnetice, adicã ordinea magneticã dispare. Scopul acestei îl reprezintã determinarea acestei temperaturi, numitã temperatura Curie ferimagneticã.

2. Teoria lucrarii

În cazul materialelor magnetice, exista doua tipuri de magnetizatii: magnetizatie permanenta, daca materialul este magnetizat intrinsec, indiferent de prezenta unui câmp magnetic extern si magnetizatie temporara, daca materialul capata proprietati magnetice sub actiunea câmpului magnetic extern. Dupa forma legii de magnetizatie temporara Mt= Mt (H) exista doua tipuri de materiale magnetice:

a) Materiale magnetice liniare. Din aceasta categorie fac parte:

a1) materialele diamagnetice, care au susceptibilitatea magnetica foarte mica, negativa si practic independenta de temeratura. Aceste substante sunt slab respinse de un magnet permanent sau sunt deplasate spre regiunile cu câmp mai slab îtr-un câmp magnetic neuniform. Majoritatea compusilor anorganici si practic toti compusii organici sunt diamagnetici. Diamagnetismul este o proprietate a fiecarui atom sau molecule. Câd este observata o alta comportare a unei anumite substante, acest lucru apare deoarece diamagnetismul este îtrecut de un efect diferit si mai puternic decât el.

a2) materialele paramagnetice, care au Çm > 0 , dar cu valori destul de mici. Acestea sunt substante la care atomii au momente magnetice nenule, care î mod natural sunt orientate haotic, datorita agitatiei termice. Un câmp magnetic extern le poate orienta partial în sensul lui, corpul magnetizâdu-se, îsa foarte slab. La temperaturi îalte si pentru câmpuri de intensitate mica, susceptibilitatea magnetica satisface legea lui Curie: Xm=const / T (1)

b) Materiale magnetice neliniare, pentru care susceptibilitatea magnetica depinde de intensitatea câmpului magnetic aplicat. Din aceasta categorie fac parte materialele feromagnetice, ferimagnetice si antiferomagnetice.

b1) Materialele feromagnetice sunt caracterizate de o susceptibilitate magnetica pozitiva foarte mare, dependenta de câmpul magnetic aplicat. Curba de magnetizare M= f (H) se numeste î acest caz curba (ciclu) de histerezis (fig. 1) si este caracterizata de urmatoarele marimi: Hc - câmp coercitiv; Br - inductie

remanenta; Bs - inductie de saturatie.

Teoria lui Weiss explica feromagnetismul prin existenta unor interactii de natura cuantica (forte de schimb) ître momentele magnetice de spin ale atomilor, interactiuni care conduc la aparitia unor regiuni de magnetizare spontana, numite domenii de magnetizare sau domenii Weiss, care poate contine un numar de 1015 atomi. În interiorul unui astfel de domeniu, momentele magnetice atomice sunt orientate paralel, dar magnetizarea spontana este orientata diferit de la un domeniu la altul, asa îsi momentul magnetic rezultant este nul. Câd materialul feromagnetic este plasat îtr-un câmp magnetic, se reduce volumul domeniilor cu magnetizarea orientata antiparalel cu câmpul aplicat si creste volumul domeniilor cu magnetizarea orientata aproape paralel cu acesta. Vibratiile termice ale atomilor se opun actiunii de orientare si peste o anumita temperatura, caracteristica fiecarei substante, domeniile de magnetizare spontana dispar, corpul transformâdu-se din feromagnet î paramagnet. Aceasta temperatura se numeste temperatura Curie si este de 770oC pentru fier, 1115oC pentru cobalt si 358oC pentru nichel.

b2) Ferimagnetismul se aseamana cu feromagnetismul si este caracteristic substantelor numite ferite, a caror formula generala este MeOFe2O3, unde Me este un ion bivalent al unui metal de tranzitie din grupa fierului: Cu2+, Zn2+, Ni2+, Co2+. Într-un cristal macroscopic ferimagnetic ionii metalului bivalent si cei ai fierului sunt distribuiti pe doua subretele. Într-un domeniu de magnetizare spontana, cele doua subretele au momentele magnetice orientate antiparalel (fig. 3); momentele magnetice ale celor doua subretele nu sunt egale, astfel încât rezultanta lor este diferita de zero. Ca si la substantele feromagnetice, peste o anumita temperatura caracteristica fiecarei ferite si numita punctul Curie ferimagnetic, corpul se transforma din ferimagnet î paramagnet. Feritele au, î general, punctul Curie mai scazut decât substantele feromagnetice ( 300oC pentru MnFe2O4, 520oC pentru CoFe2O4, 440oC pentru MgFe2O4 ). Feritele au un ciclu de histerezis aproape dreptunghiular si o rezistenta electrica foarte mare care le micsoreaza pierderile prin curenti turbionari - chiar la frecvente relativ ridicate. Aceste caracteristici au condus la folosirea lor pentru realizarea memoriilor magnetice. Trecerea unei substante din starea feromagnetica sau ferimagnetica î starea paramagnetica reprezinta o tranzitie de faza de speta a II-a.

Automatica si Calculatoare