Теория ферромагнетизма

По современным взглядам ферромагнетизм не является свойством отдельного атома, а присущ лишь целому атомному комплексу, в особенности если таковой образован кристаллической решетке при этом, исходя из модельных представлений, уже давно развиваемых Вейссом, принимают, что ферромагнитные кристаллы состоят из отдельных областей, в которых, даже в отсутствие внешнего поля, элементарные магнитики (спиновые моменты электронов) направлены параллельно, поэтому каждая такая область намагничена до насыщения. Обычно эти области спонтанного намагничения ориентированы без порядочно и потому кристалл в целом не намагничен.

Лишь под действием внешнего поля области поворачиваются в его направлении, и в результате получается намагничение, используемое при обычных условиях в технике. Силы, вызывающие спонтанное намагничение, по новой квантовой теории (Гейзенберг), идентичны с силами связи валентных электронов. Поэтому в соответствии с опытом понятно, что величина намагничения при насыщении и точка Кюри главным образом зависят от электронной конфигурации - атомов, т. е. от свойства, определяющего химическую валентность.

Совершенно иначе обстоит с намагничением в средней и начальной части кривой, т. е. там, где имеют место явления гистерезиса, которые обусловлены силами, препятствующими повороту элементарных областей в направлении поля. После многочисленных безуспешных попыток объяснения гистерезиса из строения атома, процессов трения и т. п. последние годы привели к новому пониманию. Сущность современных взглядов состоит в том, что причину явлений гистерезиса следует искать в нарушениях идеальности строения решетки (искажения решетки) и в особенности во внутренних натяжениях.

Герлах и ранее Мак Кихан первые указали на известную связь между изменениями длины, вызываемыми намагничением (магнитострикция) и проницаемостью. Куссману и Шарнову удалось установить основную зависимость гистерезиса от структуры. При этом было показано, что гистерезис вызывается не химическими особенностями сплава, а исключительно структурными напряжениями вследствие объемных изменений, гетерогенной структурой и т. п. Затем теоретические основы теории напряжений были даны Акуйовым, Беккером-Керстеном, Блохом. Указанные авторы исходили из представления, что имеющиеся в решетке растяжения и сжатия обусловливают преимущественные направления намагничения и что в этом случае при намагничении должна совершаться работа против сил магнитострикции. Поясняют, как следует представлять в случае однородного напряженного состояния получение типичных кривых намагничения, причем можно даже количественно рассчитать изменение намагничения от напряженности поля и внутренних натяжений.

Изложенные воззрения на природу ферромагнетизма и его зависимость от состояния кристаллической решетки позволяют рассмотреть ж хотя бы с одной точки зрения большое число отдельных магнитных; явлений. При этом мы делаем принципиальное различие между свойствами в сильных, средних и слабых полях.