Большая Советская Энциклопедия (МА)

Ядерный магнитный резонанс (Э. Пёрселл и др., 1945) и Мёссбауэра эффект (1958) значительно углубили наши знания о распределении спиновой плотности в веществе, особенно в металлических ферромагнетиках. Наблюдение рассеяния нейтронов и света позволили для ряда веществ определить спектры спиновых волн. Параллельно с этими экспериментальными работами развивались и различные аспекты теории М.: теория магнитной симметрии кристаллов, ферромагнетизм коллективизированных электронов, теория фазовых переходов II рода и критических явлений , а также модели одномерных и двумерных ферро- и антиферромагнетиков.

Развитие физики магнитных явлений привело к синтезированию новых перспективных магнитных материалов: ферритов для ВЧ и СВЧ-устройств, высококоэрцитивных соединений типа SmCo₅ (см. Магнит постоянный ), прозрачных ферромагнетиков и др.

 Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, 7 издание, М., 1957; Ландау Л. Д. и Лифшиц Е. М., Электродинамика сплошных сред, М., 1959; Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971; Пайерлс Р. Е., Квантовая теория твердых тел, перевод с английского, М., 1956; Дорфман Я. Г., Магнитные свойства и строение вещества, М., 1955; Киттель Ч., Введение в физику твердого тела, перевод с английского, 2 издание, М., 1962; Вонсовский С. В., Шур Я. С., ферромагнетизм, М. — Л., 1948; Поливанов К. М., ферромагнетики, М. — Л., 1957; Бозорт Р., Ферромагнетизм, перевод с английского, М., 1956; Маттис Д., Теория магнетизма. Введение в изучение кооперативных явлений, перевод с английского, М., 1967; Туров Е. А., физические свойства магнитоупорядоченных кристаллов, М., 1963; Vleck J. Н. van, The theory of electric and magnetic susceptibilities, Oxf., 1932; Backer R., Doring W., Ferromagnetismus, B., 1939; Magnetism, ed. G. T. Rado and Н. Suhl, v. 1, v. 2, pt. A — B, v. 3, v. 4, N. Y., 1963—66; Goodenough J., Magnetism and the chemical bond, N. Y. — L., 1963.

С. В. Вонсовский.

Магнетик

Магне'тик, термин, применяемый ко всем веществам при рассмотрении их магнитных свойств. Разнообразие типов М. обусловлено различием магнитных свойств микрочастиц, образующих вещество, а также характера взаимодействия между ними. М. классифицируют по величине и знаку их магнитной восприимчивости c (вещества с c < 0 называются диамагнетиками , с c > 0 — парамагнетиками , с c >> 1 — ферромагнетиками ). Более глубокая физическая классификация М. основана на рассмотрении природы микрочастиц, обладающих магнитными моментами , их взаимодействия в веществе, а также влияния на М. внешних факторов (подробнее см. Магнетизм ).

Магнетит

Магнети'т (нем. Magnetit, от греч. magnetis — магнит), магнитный железняк, минерал, сложный окисел состава FeOxFe₂ O₃ ; содержит 31% FeO, 69% Fe₂ O₃ ; 72,4% Fe; часто присутствуют примеси MgO, Cr₂ O₃ , Al₂ O₃ , MnO, ZnO и др. М. — феррит с кристаллической структурой обращенной шпинели . Кристаллизуется в кубической системе a_o = 8,3963

. Обычно образует октаэдрические, реже додекаэдрические кристаллы и зернистые агрегаты. Весьма редко встречается в виде колломорфных агрегатов. В технике широко применяют синтезированный М., обычно его получают синтезом в твёрдой фазе в результате совместного отжига спрессованных порошков окислов FeO и Fe₂ O₃ при температурах 1000—1400 °С. Излом М. неровный, спайность отсутствует, хрупок, твёрдость по минералогической шкале 5,5—6. Плотность 4800—5300 кг/м³ . Цвет чёрный, блеск полуметаллический, иногда матовый; непрозрачен. Хороший проводник электричества. По магнитным свойствам М. — ферримагнетик ; намагниченность М. определяется разностью магнитных моментов двух магнитных подрешёток: 1) состоящей из ионов Fe²⁺ и Fe³⁺ , находящихся в октаэдрических узлах, и 2) состоящей из ионов Fe³⁺ , находящихся в тетраэдрических узлах (см. Антиферромагнетизм ). При комнатной температуре намагниченность насыщения J_s= 4,8x10^{– 2}тл (480 гс ); коэрцитивная сила H_c природного М. зависит от примесей, синтезированного М. — от способа получения. У порошков М. H_c растет при уменьшении размера частиц [у тонких порошков H_c ~ 12—16 ка/м (150—200) э ]. Из порошков изготовляют магнитодиэлектрики . При температурах выше 550—600 °С (выше Кюри точки ) М. теряет ферримагнитные свойства и становится парамагнетиком . Температура плавления М. 1591—1597 °С. При окислении М. переходит в гематит (мартит ). Псевдоморфоза М. по кристаллическому гематиту называется мушкетовитом. При повышенном содержании изоморфных примесей в М. выделяют разновидности: магномагнетит, манганмагнетит, ванадомагнетит, хроммагнетит, алюмомагнетит и другие. В тесном прорастании с ильменитом и другими титановыми минералами (структура распада твёрдых растворов ) входит в состав так называемых титаномагнетитов.

Встречается в месторождениях различного генезиса, однако главные промышленные типы относятся к сложным магматическим, контактово-метасоматическим или регионально-метаморфическим образованиям. В виде акцессорных минералов часто присутствует в магматических, осадочных и метаморфических породах. См. также Железо , Железные руды .

В. М. Григорьев.

Магнето

Магне'то, магнитоэлектрический генератор переменного тока (обычно совмещенный с индукционной катушкой), предназначенный для создания электрических разрядов между электродами свечи зажигания, воспламеняющих рабочую смесь в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания . М. устанавливались в системах зажигания авиационных, тракторных, автомобильных, мотоциклетных и других двигателей; с 60-х годов 20 века практически не применяются.

Магнетокалорический эффект

Магнетокалори'ческий эффе'кт, изменение температуры магнетика при адиабатическом изменении напряжённости магнитного поля Н, в котором находится магнетик. С изменением поляна dH совершается работа намагничивания dА =JdH (J — намагниченность). По первому началу термодинамики dА = dQ — dU, где dQ — сообщенное магнетику количество теплоты (оно равно нулю в условиях адиабатичности), dU — изменение внутренней энергии магнетика. Таким образом, при dQ = 0 работа совершается лишь за счёт изменения внутренней энергии (dA = —dU ), что приводит к изменению температуры магнетика, если его внутренняя энергия зависит от температуры Т. В пара- и ферромагнетиках с ростом Н намагниченность J увеличивается, то есть растет число атомных магнитных моментов (спиновых или орбитальных), параллельных Н . В результате энергия пара- и ферромагнетиков по отношению к полю и их внутренняя энергия обменного взаимодействия уменьшаются. С другой стороны, внутренняя энергия пара- и ферромагнетиков увеличивается с увеличением Т. Поэтому на основании Ле Шателье — Брауна принципа при намагничивании должно происходить нагревание пара- и ферромагнетиков. Для ферромагнетиков этот эффект максимален вблизи точки Кюри, для парамагнетиков М. э. растет с понижением температуры. При адиабатическом уменьшении поля происходит частичное или полное (при выключении поля) разрушение упорядоченной ориентации моментов за счёт внутренней энергии, к охлаждению магнетика (См. Магнитное охлаждение ).

Лит.: Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971.

С. В. Вонсовский.

Магнетон

Магнето'н, единица измерения магнитного момента , принятая в атомной и ядерной физике.

Магнитный момент атомных систем в основном обусловлен движением электронов и их спином и измеряется в магнетонах Бора:

 эрг/гс (1)

Здесь

 — Планка постоянная , е и m — абсолютные величина заряда и масса электрона, с — скорость света.

В ядерной физике магнитные моменты измеряются в ядерных магнетонах, отличающихся от m_Б заменой массы электрона m на массу протона М :

 эрг/гс (2)

Физический смысл величины m_Б легко понять из полуклассического рассмотрения движения электрона по круговой орбите радиуса r со скоростью v. Такая система аналогична витку с током, сила I которого равна заряду, деленному на период вращения: I = ev / 2pr . Согласно классической электродинамике, магнитный момент витка с током, охватывающего площадь S, равен в системе Гаусса (см. СГС система единиц ) m = IS/c = evr / 2c , или m = eM_l / 2mc , где M_l = mvr — орбитальный момент количества движения электрона. Если учесть, что по квантовым законам орбитальный момент M_l электрона может принимать лишь дискретные значения, кратные постоянной Планка, M_l = l

, где l = 0, 1, 2,..., то получится следующее выражение:

(3)

Таким образом, магнитный момент электрона, находящегося в состоянии с орбитальным моментом M_l , кратен М. Бора. Следовательно, в данном случае m_Б играет роль элементарного магнитного момента — «кванта» магнитного момента электрона.

Помимо орбитального момента количества движения M_l , обусловленного вращением, электрон обладает собственным механическим моментом — спином, равным s = ¹ /₂ (в единицах

). Спиновый магнитный момент m_s = 2m_Бs , то есть в 2 раза больше величины, которую следовало ожидать на основании формулы (3), но так как s = ¹ /₂ , то m_s электрона также равен М. Бора: m_s = m_Б . Этот факт непосредственно вытекает из релятивистской квантовой теории электрона, в основе которой лежит Дирака уравнение .

Ядерный М. имеет аналогичный смысл: это магнитный момент, создаваемый движением протона (внутри ядра) с орбитальным моментом l = 1. Однако собственные магнитные моменты ядерных частиц — протона и нейтрона, обладающих, как и электрон, спином ¹ /₂ , значительно отличаются от тех значений, которые они должны были бы иметь по теории Дирака. Аномальные магнитные моменты этих частиц обусловлены их сильным взаимодействием .