Ориентация спонтанной намагниченности в охлаждающемся ферромагнетике

Я пытаюсь понять направление магнитных моментов в ферромагнитном материале после охлаждения ниже температуры Кюри.

Постоянный магнит из ферромагнитного материала потеряет свой порядок и станет парамагнитным выше температуры Кюри.

Насколько я понимаю, здесь теряется вся информация о направлении его предыдущей намагниченности - правильно ли это?

Я понимаю, что самопроизвольное намагничивание происходит при остывании.

Что мне неясно, так это то, что влияет на направление спонтанной намагниченности:

  • Это может быть случайным, в зависимости от некоторого начального кластера параллельных магнитных моментов, который становится доминирующим.
  • его можно было бы определить по внешнему магнитному полю - например земли, если нет более сильного.
  • или это как-то связано с предыдущим намагничиванием? Может быть, на основе загрязнений материалом с более высокой температурой Кюри?

Ответы (2)

Если присутствует магнитное поле, оно будет определять направление намагниченности, как вы ожидали и как сказал @user3683367. Тогда это не называется спонтанным нарушением симметрии, но внешнее магнитное поле явно нарушает симметрию.

В отсутствие внешнего магнитного поля выравнивание действительно случайное. Ваше предчувствие, что один из кластеров или доменов станет доминирующим, на самом деле совершенно верно. Это можно очень хорошо наблюдать в симуляциях Монте-Карло. По мере приближения температуры к критической температуре сверху размеры доменов становятся все больше и больше, но дальний порядок (LRO) отсутствует. При пересечении Т с , один домен в конечном итоге займет весь объем (моделирования), установив определенный LRO. Пока температура еще выше нуля, будут еще флуктуации (противоположные домены внутри большого), но они довольно кратковременные и недолговечные.

Информация о выравнивании магнитных моментов до повышения температуры выше Т с должны быть полностью потеряны, по крайней мере, в теории. Для этого потребуется, чтобы магнит нагревался однородно, так что LRO разрушается по всему объему.

Загрязнения, также известные как примеси, в целом усложняют историю с теоретической точки зрения. Имейте в виду, что температура Кюри или критическая температура материала имеет смысл только как свойство многих тел, т. е. она говорит вам что-то о взаимодействиях электронов в железе друг с другом. Критическая температура для железа на самом деле не скажет вам, что произойдет, если вы легируете железом другой материал с другой критической температурой.

Я ожидаю, что не существует такой вещи, как «отсутствие внешнего поля», даже если предположить, что поле Земли и т. Д. Заблокировано настолько хорошо, насколько это возможно. Существует ли практическое минимальное значение, при котором магнитное поле больше не имеет значения? (например, потому что его эффекты становятся слабее теплового шума?)
В принципе, любое конечное магнитное поле, независимо от того, насколько оно мало, приведет к нарушению симметрии в этом направлении. Это можно понять и в рамках, заданных теорией ренормализационных групп (которую я не могу подробно описывать в комментарии). Это, конечно, предполагает, что термодинамический предел соблюдается, т. е. система достаточно велика и ей дается время для достижения равновесия. Если вы перейдете от действительно высокой температуры (т.е. выше шкалы энергии магнитного поля) к Т "=" 0 мгновенно, я полагаю, вы заморозите колебания.
Итак, резюмируя: у меня есть магнит, нагрей его, остынь. Магнит был сильно намагничен и направлен вверх с севера. Теперь его намагниченность указывает на север, а магнит больше не вращался. И намагниченность слабее, чем раньше, но сильнее, чем поле Земли?
Однако при критичности, т.е. близкой к критической температуре, действительно наблюдается перекрестное поведение, как вы и ожидали. Соответствующее количество час / | т | Δ где час это магнитное поле & т это пониженная температура т "=" ( Т − Т с ) / Т с (т.е. т "=" 0 ) является критической точкой. Δ называется показателем разрыва и зависит от модели. Для час / | т | Δ ≪ 1 наблюдается критическое поведение, ожидаемое для системы без внешнего поля. Для час / | т | Δ ≫ 1 критическое поведение изменяется из-за поля.
В идеальном магните величина намагниченности не зависит от напряженности поля в ферромагнитном состоянии. Тогда сила магнита после нагрева и охлаждения будет такой же, как и раньше. На самом деле существует также явление гистерезиса, которое действительно приводит к описанному вами поведению. Гистерезис довольно трудно уловить теоретически, поскольку он связан с беспорядком в магнитном материале.
Спасибо, я многому научился! Если вы не возражаете, я позже попытаюсь изложить свою «приземленную» точку зрения из комментариев в ответе на себя? Должно быть довольно ортогонально.
Конечно. Позвольте также порекомендовать книгу Н. Гольденфельда « Лекции о фазовых переходах и ренормализационной группе» .

Насколько я понимаю, это определяется внешним полем. Ферромагнитная система имеет два основных состояния своей намагниченности с одинаковой энергией (вырожденные основные состояния). Если вы искажаете систему внешним магнитным полем, вы делаете одно из этих состояний предпочтительным, так что ваша система намагничивается в этом направлении.

Ориентация спонтанной намагниченности в охлаждающемся ферромагнетике
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v