σιδηρομαγνητισμός

Ιδιότητα ορισμένων στερεών σωμάτων να παρουσιάζουν αυτόματη μαγνήτιση και να μαγνητίζονται έντονα, όταν εισάγονται μέσα σ’ ένα μαγνητικό πεδίο. Εκτός από το σίδηρο, στον οποίο διαπιστώθηκε πρώτα η ιδιότητα αυτή και έτσι προήλθε ο όρος σ., σώματα σιδηρομαγνητικά είναι επίσης το κοβάλτιο, το νικέλιο, μερικά κράματα τους καθώς και πολυάριθμοι φερίτες. Αντίθετα προς άλλες μαγνητικές ιδιότητες, όπως ο διαμαγνητισμός, ο σ. επηρεάζεται από τη θερμοκρασία. Για κάθε σιδηρομαγνητικό σώμα υπάρχει μια χαρακτηριστική τιμή θερμοκρασίας, που λέγεται θερμοκρασία (ή σημείο) Κιουρί πέρα από την οποία το σώμα παύει να είναι σιδηρομαγνητικό και συμπεριφέρεται ως παραμαγνητικό (παραμαγνητισμός). Κάτω από αυτή τη θερμοκρασία, το σώμα παρουσίαζα αντίθετα μια μαγνήτιση, η ένταση της οποίας αυξάνεται ταχέως - με την παρουσία ενός εξωτερικού πεδίου, ακόμα και ασθενούς - ώσπου να φτάσει στις οριακές τιμές κόρου, οι οποίες εξαρτιούνται από τη θερμοκρασία. Αν μηδενιστεί το πεδίο, |o σώμα δεν απομαγνητίζεται εντελώς αλλά διατηρεί μια μαγνήτιση που λέγεται παραμένουσα μαγνήτιση. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι η μαγνήτιση των σιδηρομαγνητικών υλικών εξαρτιέται από την «προϊστορία του υλικού», δηλαδή από τις μηχανικές, θερμικές και μαγνητικές επιδράσεις που πιθανό να έχουν υποστεί τα υλικά προηγούμενα. Αυτά τα φαινόμενα «μνήμης» προκαλούν το φαινόμενο που λέγεται μαγνητική υστέρηση και είναι χαρακτηριστικό αυτών των υλικών. Τα φαινόμενα του σ. υπήρξαν αντικείμενο προσεκτικής μελέτης από τον περασμένο αιώνα. Τα πρώτα σημαντικά αποτελέσματα επιτεύχθηκαν το 1895 με τις εργασίες του Πιερ Κιουρί με την ανακάλυψη ότι οι σιδηρομαγνητικές ιδιότητες τροποποιούνται με τις μεταβολές της θερμοκρασίας, και το 1907 με την εργασία του Πέτερ Βάις, που διατύπωσε μια γενική θεωρία επί του σ., η οποία επανειλημμένα μελετήθηκε και τελειοποιήθηκε κάτω από το φως της κβαντικής μηχανικής. Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή, ένα σιδηρομαγνητικό υλικό παρουσίαζα στο εσωτερικό του μικροσκοπικές περιοχές (περιοχές Βάις) με αυτόματη μαγνήτιση, η οποία οφείλεται στην ύπαρξη ενός «μοριακού πεδίου» που τείνει να παραλληλίσει τις μαγνητικές ροπές των ατόμων· οι τελευταίες αυτές παράγονται εφόσον οι μαγνητικές ροπές που συνδυάζονται με την κίνηση των ηλεκτρονίων γύρω από τον πυρήνα και γύρω από τον άξονά τους συμψηφίζονται μόνο μερικώς. Οι περιοχές με διαφορετική διεύθυνση μαγνήτισης διαχωρίζονται από ζώνες μετάβασης που λέγονται «τοιχώματα» του Μπλοχ. Σ’ ένα σιδηρομαγνητικό υλικό έχουμε επομένως περιοχές, στις οποίες η μαγνήτιση είναι ομοιόμορφη σε ένταση, αλλά ο προσανατολισμός της δε συμπίπτει για κάθε περιοχή. Ένα μαγνητικό πεδίο, ακόμα και ασθενούς έντασης, που εφαρμόζεται εξωτερικά, προκαλεί είτε μία στροφή της διεύθυνσης μαγνήτισης των μη ευθυγραμμισμένων περιοχών προς τη διεύθυνση του πεδίου είτε μία κίνηση των «τοιχωμάτων» προς όφελος των περιοχών που έχουν ήδη ευθυγραμμιστεί με το επάγον πεδίο και εις βάρος εκείνων που έχουν διαφορετική διεύθυνση. Σε αντιστοιχία προς το σημείο Κιουρί, η ενέργεια της θερμικής διαταραχής θραύει την τάξη προσανατολισμού των μαγνητικών ροπών των ατόμων, καταστρέφοντας την αυτόματη μαγνήτιση και δημιουργώντας τη συμπτωματικότητα στις διευθύνσεις που αναφέραμε. Τα σιδηρομαγνητικά υλικά χρησιμοποιούνται στην ηλεκτροτεχνία για την κατασκευή ηλεκτρομαγνητικών μηχανών (εναλλάκτες, σύγχρονοι κινητήρες, μετασχηματιστές) και στην ηλεκτρονική για την πραγματοποίηση μαγνητικών μνημόνων και ιδιαίτερων κυκλωμάτων στους υπολογιστές.

* * *

ο, Ν

η συμπεριφορά τών σιδηρομαγνητικών υλικών, φυσικό φαινόμενο κατά το οποίο ορισμένα ηλεκτρικώς αφόρτιστα υλικά έχουν την ικανότητα να έλκουν με ισχυρές δυνάμεις άλλα υλικά.

[ΕΤΥΜΟΛ. Νόθο αντιδάνειο σύνθ., πρβλ. αγγλ. ferromagnetism < ferro- (< λατ. ferrum «σίδηρος») + magnetism (< μαγνητισμός)].