Tujuan pekerjaan : menentukan suhu Neel untuk ferrimagnet (batang ferit)
Informasi teoritis singkat
Setiap zat bersifat magnetis, yaitu mampu memperoleh momen magnet di bawah pengaruh medan magnet. Dengan demikian, suatu zat menciptakan medan magnet yang ditumpangkan pada medan luar. Kedua bidang dijumlahkan ke bidang yang dihasilkan:
Magnetisasi suatu magnet dicirikan oleh momen magnet per satuan volume. Besaran ini disebut vektor magnetisasi
di mana adalah momen magnetik suatu molekul individu.
Vektor magnetisasi berhubungan dengan kekuatan medan magnet melalui hubungan berikut:
Di mana C- nilai karakteristik suatu zat, yang disebut kerentanan magnetik.
Vektor induksi magnet berhubungan dengan kekuatan medan magnet:
Besaran tak berdimensi disebut permeabilitas magnet relatif.
Semua zat menurut sifat kemagnetannya dapat dibagi menjadi tiga kelas:
1) bahan paramagnetik M> 1 di mana magnetisasi meningkatkan total medan
2) bahan diamagnetik M < 1 в которых намагниченность вещества уменьшает суммарное поле
3) feromagnet M>> 1 magnetisasi meningkatkan medan magnet total.
Suatu zat bersifat feromagnetik jika ia mempunyai momen magnet spontan meskipun tidak ada medan magnet luar. Magnetisasi saturasi feromagnet ADALAH didefinisikan sebagai momen magnet spontan per satuan volume suatu zat.
Ferromagnetisme diamati pada 3 D-logam ( Fe , Tidak , Bersama ) dan 4 F logam ( Tuhan , Tb , Eh , Mati , Ho , Tm ) Selain itu, ada sejumlah besar paduan feromagnetik. Menarik untuk dicatat bahwa hanya 9 logam murni yang tercantum di atas yang memiliki sifat feromagnetisme. Semuanya belum selesai D - atau F - kerang.
Sifat feromagnetik suatu zat dijelaskan oleh fakta bahwa ada interaksi khusus antara atom-atom zat ini, yang tidak terjadi dalam dia- dan paramagnet, yang mengarah pada fakta bahwa momen magnet ionik atau atom dari atom tetangga adalah berorientasi pada arah yang sama. Sifat fisik dari interaksi khusus ini, yang disebut pertukaran, ditetapkan oleh Ya.I. Frenkel dan W. Heisenberg pada tahun 30-an abad ke-20 berdasarkan mekanika kuantum. Kajian interaksi dua atom dari sudut pandang mekanika kuantum menunjukkan energi interaksi atom Saya Dan J, mengalami momen putaran S Saya Dan S j , berisi istilah karena interaksi pertukaran:
Di mana J– pertukaran integral, yang keberadaannya dikaitkan dengan tumpang tindih kulit elektron atom Saya Dan J. Nilai integral pertukaran sangat bergantung pada jarak antar atom dalam kristal (periode kisi kristal). Dalam feromagnet J>0, jika J<0 вещество является антиферромагнетиком, а при J=0 – paramagnetik. Energi metabolik tidak memiliki analogi klasik, meskipun berasal dari elektrostatis. Ini mencirikan perbedaan energi interaksi Coulomb sistem dalam kasus ketika putarannya paralel dan ketika putarannya antiparalel. Hal ini merupakan konsekuensi dari prinsip Pauli. Dalam sistem mekanika kuantum, perubahan orientasi relatif kedua spin harus disertai dengan perubahan distribusi muatan spasial di wilayah yang tumpang tindih. Pada suhu T=0 K, putaran semua atom harus diorientasikan dengan cara yang sama; dengan meningkatnya suhu, urutan orientasi putaran menurun. Ada suhu kritis yang disebut suhu Curie T S, di mana korelasi orientasi putaran individu menghilang, zat berubah dari feromagnet menjadi paramagnet. Tiga kondisi yang mendukung munculnya feromagnetisme dapat diidentifikasi:
1) adanya momen magnet intrinsik yang signifikan dalam atom-atom materi (ini hanya mungkin terjadi pada atom-atom yang belum selesai D - atau F - kerang);
2) integral pertukaran untuk kristal tertentu harus positif;
3) kepadatan negara bagian di D - Dan F - zona harus besar.
Kerentanan magnetik feromagnet mematuhi hukum Curie-Weiss :
, DENGAN– Konstanta Curie.
Ferromagnetisme suatu benda yang terdiri dari sejumlah besar atom disebabkan oleh adanya volume makroskopik suatu materi (domain), dimana momen magnet atom atau ion sejajar dan berarah sama. Domain-domain ini menunjukkan magnetisasi spontan bahkan tanpa adanya medan magnet eksternal.
Model struktur magnet atom feromagnet dengan kisi kubik berpusat muka. Panah menunjukkan momen magnetik atom.
Dengan tidak adanya medan magnet eksternal, feromagnet yang umumnya tidak termagnetisasi terdiri dari sejumlah besar domain, yang masing-masing domain berorientasi dengan cara yang sama, tetapi arah orientasinya berbeda dari arah putaran di domain tetangga. Rata-rata, dalam sampel feromagnet non-magnet, semua arah terwakili secara merata, sehingga tidak diperoleh medan magnet makroskopis. Bahkan dalam satu kristal pun terdapat domain. Pemisahan materi ke dalam domain-domain terjadi karena memerlukan energi yang lebih sedikit dibandingkan susunan dengan putaran yang berorientasi identik.
Ketika feromagnet ditempatkan pada medan luar, momen magnet yang sejajar dengan medan akan memiliki energi lebih kecil dibandingkan momen antiparalel dengan medan atau diarahkan ke arah lain. Hal ini memberikan keuntungan bagi beberapa domain yang berupaya meningkatkan volume dengan mengorbankan domain lain jika memungkinkan. Rotasi momen magnet dalam satu domain juga dapat terjadi. Jadi medan luar yang lemah dapat menyebabkan perubahan magnetisasi yang besar.
Ketika feromagnet dipanaskan sampai titik Curie, gerakan termal menghancurkan daerah magnetisasi spontan, zat tersebut kehilangan sifat magnetis khususnya dan berperilaku seperti paramagnet biasa. Suhu Curie untuk beberapa logam feromagnetik diberikan dalam tabel.
| Zat | |
Fe | |
| Tidak | |
| Bersama | |
| Tuhan |
Selain feromagnet, ada sekelompok besar zat yang tersusun secara magnetis di mana momen magnet putaran atom dengan cangkang yang belum selesai berorientasi antiparalel. Seperti ditunjukkan di atas, situasi ini muncul ketika integral pertukaran bernilai negatif. Sama seperti pada feromagnet, pengurutan magnet terjadi pada kisaran suhu dari 0 K hingga QN kritis tertentu, yang disebut suhu Néel. Jika, dengan orientasi momen magnet lokal yang antiparalel, magnetisasi kristal yang dihasilkan adalah nol, maka antiferromagnetisme. Jika dalam hal ini tidak ada kompensasi penuh dari momen magnet, maka mereka membicarakannya ferrimagnetisme. Ferrimagnet yang paling umum adalah ferit– oksida ganda logam. Perwakilan khas ferit adalah magnetit (Fe 3 O 4). Kebanyakan ferrimagnet adalah kristal ionik dan karenanya memiliki konduktivitas listrik yang rendah. Dikombinasikan dengan sifat magnet yang baik (permeabilitas magnet tinggi, magnetisasi saturasi tinggi, dll.) ini merupakan keunggulan penting dibandingkan feromagnet konvensional. Kualitas inilah yang memungkinkan penggunaan ferit dalam teknologi frekuensi ultratinggi. Bahan feromagnetik konvensional dengan konduktivitas tinggi tidak dapat digunakan di sini karena kerugian yang sangat tinggi akibat pembentukan arus eddy. Pada saat yang sama, banyak ferit memiliki titik Néel yang sangat rendah (100 – 300 °C) dibandingkan dengan suhu Curie untuk logam feromagnetik. Dalam penelitian ini, untuk menentukan suhu transisi ferimagnetik-paramagnetik, digunakan batang yang dibuat khusus dari ferit.
IZVESTIYA RAS. SERI FISIK, 2015, volume 79, no.8, hal. 1128-1130
UDC 537.622:538.955
STUDI TRANSISI FASE
FERROMAGNETIK-PARAMAGNETIK PADA FILM TIPIS FePt1- xRhx FASE L10
© 2015 A. A. Valiullin1, A. S. Kamzin2, S. Ishio3, T. Hasegawa3, V.R. Ganeev1, L.R. Tagirov1, L.D. Zaripova1
E-mail: [dilindungi email]
Film FePtRh dengan kandungan Rh berbeda (FePtj _ xRhx) diperoleh dengan magnetron sputtering. Struktur magnetik dan transisi fase feromagnetik-paramagnetik dalam film tipis fase FePtj _xRhx L10 dipelajari tergantung pada kandungan Rh (0< х < 0.40) в образце. Показано, что при комнатной температуре тонкие пленки FePti _ xRhx при 0 < х < 0.34 находятся в ферромагнитном состоянии с большой энергией магнитокристаллической анизотропии, тогда как при 0.34 < х < 0.4 - в парамагнитном состоянии.
DOI: 10.7868/S0367676515080335
PERKENALAN
Banyak penelitian tentang bahan magnetik yang berkaitan dengan pembuatan film tipis bertujuan untuk meningkatkan kepadatan perekaman informasi magnetik. Biasanya, peningkatan kepadatan rekaman dicapai dengan meminimalkan ukuran butiran - pembawa informasi dalam film magnetik dan dengan berpindah dari jenis rekaman memanjang ke rekaman tegak lurus. Namun, pengurangan ukuran butiran dibatasi oleh terjadinya efek superparamagnetik, yang mencegah peningkatan kepadatan perekaman magnetik. Keterbatasan lain untuk meningkatkan kepadatan rekaman adalah interaksi pertukaran antar manik. Untuk mengatasi keterbatasan tersebut, berbagai metode digunakan, salah satunya adalah penggunaan media penyimpanan terstruktur. Dalam media magnet konvensional, lapisan perekam terdiri dari butiran paduan feromagnetik yang tersusun secara acak. Dalam kasus pembawa informasi terstruktur, butiran feromagnetik atau nanodot dengan ukuran yang sama dibuat dalam film, disusun secara teratur dalam matriks non-magnetik. Dalam hal ini, masing-masing poin bertindak sebagai sedikit informasi.
1 Institusi Pendidikan Otonomi Negara Federal untuk Pendidikan Profesi Tinggi Universitas Federal Kazan (Wilayah Volga).
2 Institut Fisika-Teknis Lembaga Anggaran Negara Federal dinamai A.F. Ioffe Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, St.
3 Departemen Ilmu dan Teknik Material, Universitas Akita-
versity, 1-1 Gakuen-machi, Tegata, Akita 010-8502, Jepang.
Dalam dekade terakhir film BeR! Fase Li0 menarik perhatian para peneliti karena mereka memiliki energi anisotropi magnetokristalin yang tinggi (Ku ~ 7 107 erg cm-3), sehingga penggunaannya menjanjikan sebagai pembawa informasi terstruktur. Dalam hal ini, untuk perekaman magnetik ultra-high-density (UHDM), sumbu magnetisasi mudah (sumbu c) di dalamnya harus diorientasikan sepanjang garis normal terhadap bidang film.
Diketahui bahwa mengendalikan sifat magnetik film BeP! mungkin dengan memasukkan elemen tambahan ke dalamnya. Penambahan rhodium (RH) pada paduan BeR! memungkinkan Anda untuk mengoptimalkan sifat magnetik film tipis tanpa mengurangi energi anisotropi magnetokristal secara signifikan, yang memungkinkan penggunaan komposisi ini sebagai pembawa informasi terstruktur.
Dalam karya ini, struktur magnetik dan transisi fase feromagnetik-paramagnetik dalam film tipis fase FeF1 L10 dipelajari tergantung pada kandungan NR (0< х < 0.40) в образце.
1. EKSPERIMEN
Film tipis FeP1- diperoleh dengan sputtering magnetron ke substrat kristal tunggal Mg0 (100). Ketebalan film yang disintesis adalah 20 nm (Gbr. 1). Sifat magnetik diukur pada 300 K menggunakan interferometer kuantum superkonduktor
PENELITIAN TRANSISI FASE FERROMAGNETIK-PARAMAGNETIK
Fe^Pt! - xRhx)5()
Mg0(100) substrat
20 nm 0,5 mm
Beras. 1. Representasi skema sampel tipis
(SQUID) dan magnetometer yang bergetar. Struktur magnetik film yang disintesis, yaitu orientasi magnetisasi remanen, dipelajari menggunakan spektroskopi konversi elektron Mössbauer (CEMS). Pengukuran Mössbauer dilakukan pada spektrometer di mana sumber sinar gamma 57Co dalam matriks Rh bergerak dengan percepatan konstan. Untuk mencatat elektron konversi, digunakan detektor elektron yang diisi dengan campuran gas He + 5% CH4, di mana sampel yang diteliti ditempatkan. Saat mengukur efek Mössbauer, radiasi gamma dari sumber 57Co(Rh) diarahkan tegak lurus terhadap permukaan film yang diteliti. Skala kecepatan spektrometer dikalibrasi menggunakan foil besi alfa pada suhu kamar, dan untuk akurasi yang lebih tinggi kalibrasi dilakukan menggunakan interferometer laser. Besarnya pergeseran isomer ditentukan relatif terhadap logam a-Fe. Pemrosesan matematis spektrum Mössbauer dilakukan dengan menggunakan program khusus yang memungkinkan untuk menentukan posisi, amplitudo, dan lebar garis spektrum dari spektrum Mössbauer eksperimental. Selanjutnya, berdasarkan data yang diperoleh, dihitung medan magnet efektif pada inti ion besi (Hhf), pembelahan kuadrupol (QS) dan pergeseran kimia (CS).
2. HASIL DAN PEMBAHASANNYA
Pada Gambar. Gambar 2 menunjukkan spektrum FEM dari sampel FePt1-xRhx yang dipelajari. Dalam spektrum FePtx_xRhx pada x = 0, tidak ada garis pembelahan Zeeman ke-2 dan ke-5 dalam medan hiperhalus, yang menunjukkan orientasi momen magnet tegak lurus terhadap permukaan film. Orientasi medan magnet efektif semacam ini memungkinkan kita untuk menyimpulkan bahwa sumbu mudah anisotropi magnetik-kristal tegak lurus terhadap permukaan film. Pengurangan garis
x = 0,30 ■ .. .-w^
6 -4 -2 0 2 4 6 Kecepatan, mm ■ s-1
Beras. 2. Spektrum Mössbauer dari film tipis FePtj _
Pemisahan Zeeman dari spektrum FeP1 menunjukkan bahwa pada daerah kecepatan “nol” tidak terdapat garis-garis milik ion besi pada fase paramagnetik, hal ini berarti semua ion Fe dalam sampel berada dalam keadaan terurut secara magnetis.
Dengan peningkatan konsentrasi NR dalam komposisi film FeP^xRNRx, terjadi penurunan bertahap dalam medan magnet efektif, dan pada x = 0,4 garis pemisah Zeeman “runtuh” menjadi singlet. Perubahan spektrum sampel dengan meningkatnya konsentrasi radiasi nuklir disebabkan oleh transisi sistem FeP1Ri dari keadaan feromagnetik ke keadaan paramagnetik pada pengukuran suhu kamar. Transisi ini terjadi karena adanya penggantian ion P oleh ion rhodium dan munculnya gugus paramagnetik. Dengan meningkatnya konsentrasi radiasi nuklir, jumlah cluster ini meningkat, yang pada akhirnya mengarah pada transisi akhir sampel ke keadaan paramagnetik (Gbr. 3). Data spektrum FEM dikonfirmasi oleh hasil studi magnetisasi saturasi (M) yang diberikan
film FePtt _ xRhx.
VALIULLIN dkk.
Fase paramagnetik
Fase feromagnetik
0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
Bu, erg ■ Gs 1500
Beras. 3. Kandungan relatif fase feromagnetik (ditentukan oleh luas relatif subspektra Mössbauer dari fase feromagnetik dan paramagnetik) bergantung pada konsentrasi radiasi nuklir dalam film tipis Fe50(P1:1 _ xKIx)50.
mi pada gambar. 4. Gambar tersebut menunjukkan bahwa dengan bertambahnya x, terjadi penurunan monotonik pada M.
Dengan menggunakan metode magnetron sputtering, diperoleh film FePIR setebal 20 nm dengan kandungan NR (FeP^_xRbx) yang berbeda, dimana x bervariasi dari 0 hingga 0,4. Telah ditetapkan bahwa pada x = 0 film bersifat feromagnetik pada suhu kamar, dan sumbu mudah anisotropi magnetokristal diarahkan tegak lurus terhadap permukaan film. Urutan feromagnetik dalam FeP^ xRiH pada suhu kamar dipertahankan dalam kisaran kandungan rhodium x< 0.32 с сохранением большой энергией магнитокристаллической анизотропии и обусловленной ею перпендикулярной ориентацией намагниченности. В изученном интервале 0.34 < х < 0.4 пленка БеР^ _ хКЬх находится в парамагнитном состоянии. Намагниченность насыщения для 0 < х < 0.32 находится в интервале 1000 >M > 500 erg ■ Gs-1 ■ cm-3.
Pekerjaan ini dilakukan dengan dukungan keuangan dari Yayasan Penelitian Dasar Rusia (hibah No. 14-02-91151) dan dengan sebagian
J_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I
Beras. 4. Magnetisasi saturasi (Ma) diukur pada suhu 300 K dalam film tipis Fe50(P111 _ xRAIx)50 tergantung konsentrasi RR.
dukungan Program Peningkatan Daya Saing Universitas Federal Kazan, yang didanai oleh Kementerian Pendidikan dan Ilmu Pengetahuan Federasi Rusia.
REFERENSI
1. Kryder MH, Gage E.C., McDaniel TW, Challener WA, Rottmayer RE, Ju G, Hsia Y, Erden M.F. // Proses. IEEE. 2008.V.96.No.11.Hal.1810.
2. Yuasa S., Miyajima H., Otani Y. // J. Fisika. sosial. Jpn. 1994.V.63.Hal.3129.
3. Hasegawa T., Miyahara J., Narisawa T., Ishio S., Yamane H., Kondo Y., Ariake J., Mitani S., Sakuraba Y., Takanashi K. // J. Appl. Fis. 2009.V.106.Hal.103928.
4. Ivanov O.A., Solina L.V., Demshina V.A., Magat L.M. // FMM. 1973.Vol.35.Hal.92.
5. Kamzin A.S., Grigoriev L.A. // Surat untuk ZhTF. 1990.Vol.16.No.16.Hal.38.
6. Xu D., Sun C., Chen J., Zhou T., Heald S.M., Bergman A., Sanyal B., Chow G.M. // J. Aplikasi. Fis. 2014.V.116.Hal.143902.
Untuk melanjutkan membaca artikel ini, Anda harus membeli teks lengkapnya. Artikel dikirim dalam format PDF ke alamat email yang ditentukan saat pembayaran. Waktu pengiriman adalah kurang dari 10 menit
KARAMAN I., KIREEVA I.V., KRETININA I.V., KUSTOV S.B., PICORNELL K., POBEDERENNAYA Z.V., PONS J., CESARI E., CHUMLYAKOV Y.I. - 2010
Penentuan suhu transisi fasa
ferimagnetik-paramagnetik
Tujuan pekerjaan : menentukan suhu Neel untuk ferrimagnet (batang ferit)
Informasi teoritis singkat
Setiap zat bersifat magnetis, yaitu mampu memperoleh momen magnet di bawah pengaruh medan magnet. Dengan demikian, suatu zat menciptakan medan magnet yang ditumpangkan pada medan luar. Kedua bidang dijumlahkan ke bidang yang dihasilkan:
Magnetisasi suatu magnet dicirikan oleh momen magnet per satuan volume. Besaran ini disebut vektor magnetisasi
di mana adalah momen magnetik suatu molekul individu.
Vektor magnetisasi berhubungan dengan kekuatan medan magnet melalui hubungan berikut:
Di mana C- nilai karakteristik suatu zat, yang disebut kerentanan magnetik.
Vektor induksi magnet berhubungan dengan kekuatan medan magnet:
Besaran tak berdimensi disebut permeabilitas magnet relatif.
Semua zat menurut sifat kemagnetannya dapat dibagi menjadi tiga kelas:
1) bahan paramagnetik M> 1 di mana magnetisasi meningkatkan total medan
2) bahan diamagnetik M < 1 в которых намагниченность вещества уменьшает суммарное поле
3) feromagnet M>> 1 magnetisasi meningkatkan medan magnet total.
Suatu zat bersifat feromagnetik jika ia mempunyai momen magnet spontan meskipun tidak ada medan magnet luar. Magnetisasi saturasi feromagnet ADALAH didefinisikan sebagai momen magnet spontan per satuan volume suatu zat.
Ferromagnetisme diamati pada 3 D-logam ( Fe , Tidak , Bersama ) dan 4 F logam ( Tuhan , Tb , Eh , Mati , Ho , Tm ) Selain itu, ada sejumlah besar paduan feromagnetik. Menarik untuk dicatat bahwa hanya 9 logam murni yang tercantum di atas yang memiliki sifat feromagnetisme. Semuanya belum selesai D- atau F- kerang.
Sifat feromagnetik suatu zat dijelaskan oleh fakta bahwa ada interaksi khusus antara atom-atom zat ini, yang tidak terjadi dalam dia- dan paramagnet, yang mengarah pada fakta bahwa momen magnet ionik atau atom dari atom tetangga adalah berorientasi pada arah yang sama. Sifat fisik dari interaksi khusus ini, yang disebut pertukaran, ditetapkan oleh Ya.I. Frenkel dan W. Heisenberg pada tahun 30-an abad ke-20 berdasarkan mekanika kuantum. Kajian interaksi dua atom dari sudut pandang mekanika kuantum menunjukkan energi interaksi atom Saya Dan J, mengalami momen putaran S Saya Dan S j , berisi istilah karena interaksi pertukaran:
Di mana J– pertukaran integral, yang keberadaannya dikaitkan dengan tumpang tindih kulit elektron atom Saya Dan J. Nilai integral pertukaran sangat bergantung pada jarak antar atom dalam kristal (periode kisi kristal). Dalam feromagnet J>0, jika J<0 вещество является антиферромагнетиком, а при J=0 – paramagnetik. Energi metabolik tidak memiliki analogi klasik, meskipun berasal dari elektrostatis. Ini mencirikan perbedaan energi interaksi Coulomb sistem dalam kasus ketika putarannya paralel dan ketika putarannya antiparalel. Hal ini merupakan konsekuensi dari prinsip Pauli. Dalam sistem mekanika kuantum, perubahan orientasi relatif kedua spin harus disertai dengan perubahan distribusi muatan spasial di wilayah yang tumpang tindih. Pada suhu T=0 K, putaran semua atom harus diorientasikan dengan cara yang sama; dengan meningkatnya suhu, urutan orientasi putaran menurun. Ada suhu kritis yang disebut suhu Curie T S, di mana korelasi orientasi putaran individu menghilang, zat berubah dari feromagnet menjadi paramagnet. Tiga kondisi yang mendukung munculnya feromagnetisme dapat diidentifikasi:
1) adanya momen magnet intrinsik yang signifikan dalam atom-atom materi (ini hanya mungkin terjadi pada atom-atom yang belum selesai D- atau F- kerang);
2) integral pertukaran untuk kristal tertentu harus positif;
3) kepadatan negara bagian di D- Dan F- zona harus besar.
Kerentanan magnetik feromagnet mematuhi hukum Curie-Weiss:
, DENGAN– Konstanta Curie.
Ferromagnetisme suatu benda yang terdiri dari sejumlah besar atom disebabkan oleh adanya volume makroskopik suatu materi (domain), dimana momen magnet atom atau ion sejajar dan berarah sama. Domain-domain ini menunjukkan magnetisasi spontan bahkan tanpa adanya medan magnet eksternal.
Model struktur magnet atom feromagnet dengan kisi kubik berpusat muka. Panah menunjukkan momen magnetik atom.
Dengan tidak adanya medan magnet eksternal, feromagnet yang umumnya tidak termagnetisasi terdiri dari sejumlah besar domain, yang masing-masing domain berorientasi dengan cara yang sama, tetapi arah orientasinya berbeda dari arah putaran di domain tetangga. Rata-rata, dalam sampel feromagnet non-magnet, semua arah terwakili secara merata, sehingga tidak diperoleh medan magnet makroskopis. Bahkan dalam satu kristal pun terdapat domain. Pemisahan materi ke dalam domain-domain terjadi karena memerlukan energi yang lebih sedikit dibandingkan susunan dengan putaran yang berorientasi identik.
Ketika feromagnet ditempatkan pada medan luar, momen magnet yang sejajar dengan medan akan memiliki energi lebih kecil dibandingkan momen antiparalel dengan medan atau diarahkan ke arah lain. Hal ini memberikan keuntungan bagi beberapa domain yang berupaya meningkatkan volume dengan mengorbankan domain lain jika memungkinkan. Rotasi momen magnet dalam satu domain juga dapat terjadi. Jadi medan luar yang lemah dapat menyebabkan perubahan magnetisasi yang besar.
Ketika feromagnet dipanaskan sampai titik Curie, gerakan termal menghancurkan daerah magnetisasi spontan, zat tersebut kehilangan sifat magnetis khususnya dan berperilaku seperti paramagnet biasa. Suhu Curie untuk beberapa logam feromagnetik diberikan dalam tabel.
| Zat | |
Fe | 769 |
| Tidak | 364 |
| Bersama | 1121 |
| Tuhan | 18 |
Selain feromagnet, ada sekelompok besar zat yang tersusun secara magnetis di mana momen magnet putaran atom dengan cangkang yang belum selesai berorientasi antiparalel. Seperti ditunjukkan di atas, situasi ini muncul ketika integral pertukaran bernilai negatif. Sama seperti pada feromagnet, pengurutan magnet terjadi pada kisaran suhu dari 0 K hingga QN kritis tertentu, yang disebut suhu Néel. Jika, dengan orientasi momen magnet lokal yang antiparalel, magnetisasi kristal yang dihasilkan adalah nol, maka antiferromagnetisme. Jika dalam hal ini tidak ada kompensasi penuh dari momen magnet, maka mereka membicarakannya ferrimagnetisme. Ferrimagnet yang paling umum adalah ferit– oksida ganda logam. Perwakilan khas ferit adalah magnetit (Fe 3 O 4). Kebanyakan ferrimagnet adalah kristal ionik dan karenanya memiliki konduktivitas listrik yang rendah. Dikombinasikan dengan sifat magnet yang baik (permeabilitas magnet tinggi, magnetisasi saturasi tinggi, dll.) ini merupakan keunggulan penting dibandingkan feromagnet konvensional. Kualitas inilah yang memungkinkan penggunaan ferit dalam teknologi frekuensi ultratinggi. Bahan feromagnetik konvensional dengan konduktivitas tinggi tidak dapat digunakan di sini karena kerugian yang sangat tinggi akibat pembentukan arus eddy. Pada saat yang sama, banyak ferit memiliki titik Néel yang sangat rendah (100 – 300 °C) dibandingkan dengan suhu Curie untuk logam feromagnetik. Dalam penelitian ini, untuk menentukan suhu transisi ferimagnetik-paramagnetik, digunakan batang yang dibuat khusus dari ferit.
Menyelesaikan pekerjaan
Skema pengaturan eksperimental.
Ide eksperimen
Bagian utama dari instalasi ini adalah trafo dengan inti terbuka yang terbuat dari ferit. Gulungan primer yang terbuat dari nichrome juga berfungsi untuk memanaskan inti. Tegangan ke belitan primer disuplai dari LATR untuk menghindari panas berlebih. Arus induksi dicatat menggunakan voltmeter yang dihubungkan ke belitan sekunder. Termokopel tunggal, termokopel, digunakan untuk mengukur suhu inti. yang sebanding dengan perbedaan suhu antara udara sekitar dan sambungan termokopel. Suhu inti dapat dihitung menggunakan rumus berikut: T=T 0 +23,5×e, dengan e adalah ggl termal. (dalam milivolt), T 0 – suhu udara di laboratorium.
Ide percobaannya adalah sebagai berikut: ggl induksi pada belitan sekunder, dimana saya saya - arus pada belitan primer, L- induktansi belitan primer; diketahui dimana adalah induktansi belitan sekunder tanpa inti, dan M- permeabilitas magnetik inti.
 |
Permeabilitas magnetis menurun seiring dengan meningkatnya suhu, dan setelah mencapai titik Néel, permeabilitas tersebut menurun tajam. Akibatnya, ggl induksi dan arus induksi turun tajam ketika .
Melakukan percobaan
1. Rakit instalasi sesuai dengan diagram yang ditunjukkan pada Gambar. 2.
2. Atur kenop kontrol LATR (ada dua) ke posisi paling kiri.
3. Nyalakan jaringan LATR dan catu daya milivoltmeter.
4. Atur tegangan pada output LATR pertama - 220V, pada output kedua - tidak lebih dari 30V.
5. Lakukan pembacaan dari milivoltmeter setiap 1-2 pembagian sekaligus melakukan pembacaan dari miliammeter.
6. Setelah titik Néel tercapai, matikan LATR dan biarkan inti menjadi dingin. Kemudian ulangi pengukuran minimal 3 kali.
7. Buatlah grafik berdasarkan data tabel. Tentukan dari grafik suhu di mana nilai ggl induksi pada belitan sekunder mulai menurun tajam (lihat gambar), kita akan mengambil nilai suhu ini sama dengan suhu Neel dalam percobaan ini. Tentukan cara ini untuk setiap rangkaian pengukuran. Hitung rata-ratanya.
8. Tentukan kesalahan acak dalam pengukuran suhu transisi fasa.
Contoh tabel untuk laporan.
| № | episode 1 | episode 2 | |||||||
| TEDS, mV | TEDS, mV | ||||||||
| 1 | |||||||||
| 2 | |||||||||
| … | |||||||||
Pertanyaan keamanan
1. Apa yang dimaksud dengan kerentanan magnet dan permeabilitas magnet?
Pendahuluan Studi tentang sistem yang terdiri dari sejumlah besar partikel yang berinteraksi adalah salah satu masalah terpenting dalam fisika modern. Yang paling menarik adalah perilaku termodinamika zat ketika jenis keteraturan tertentu terjadi. Urutan ini terjadi pada suhu tertentu, dan transisi terjadi dalam kisaran suhu yang sangat sempit dan disebut transisi fase (transisi suatu zat dari satu fase ke fase lainnya). Transisi fase yang terkait dengan keteraturan terjadi dalam berbagai sistem fisik: paduan biner , feromagnet dan antiferromagnet, momen dipol dalam feroelektrik, elektron dalam superkonduktor, helium dalam keadaan superfluida, dll. 2
Klasifikasi Yang menarik dalam perilaku sistem makroskopik (termodinamika) adalah titik transisi fase, karena pada titik tersebut sifat-sifat sistem berubah secara tiba-tiba. Ada dua opsi: Kasus pertama – pemisahan fase – adalah transisi fase orde pertama. Karena kemunculan fase baru menyebabkan munculnya energi permukaan, inti bervolume kecil tidak menguntungkan secara energetik, sedangkan inti yang cukup besar hanya dapat muncul karena fluktuasi. Contoh transisi jenis ini adalah pemisahan fasa (uap - cair, cair - padat, uap - padat). Transisi fase seperti ini disebut transisi fase orde kedua; biasanya disertai dengan perubahan simetri keadaan. Contoh transisi jenis ini: penataan ulang struktur kristal pada suhu tertentu; transisi keteraturan-ketidakteraturan dalam paduan; transisi feromagnetik-paramagnetik dalam sistem putaran serta logam dan paduan feromagnetik; munculnya superkonduktivitas dan superfluiditas3
Parameter urutan Untuk setiap transisi fase, terdapat konsep parameter urutan, yang nilai rata-rata bukan nol dalam fase terurut merusak simetri feromagnet. Parameter urutan adalah magnetisasi rata-rata. Suhu batas di mana simetri rusak secara spontan dan parameter orde menjadi nol disebut suhu kritis 4
Parameter urutan Jika parameter urutan menghilang dengan mulus pada T=T c (tetapi dengan turunan tak hingga karena fluktuasi), maka ini adalah transisi fase orde kedua. Jika ketergantungan parameter urutan di dekat daerah transisi fase bersifat ambigu, maka pemisahan fase harus diamati dalam sistem , dan ini adalah transisi orde pertama. Teori transisi fase didasarkan pada gagasan tentang medan keteraturan yang timbul karena interaksi partikel. Teorinya paling sederhana jika bidang ini diasumsikan sama dengan rata-rata bidang 5
Momen magnet Alasan sifat kemagnetan suatu zat adalah momen magnet yang berkaitan dengan elektron atau situs kisi tempat elektron berada, yang biasanya terjadi ketika elektron bergerak sepanjang lintasan tertutup. Klasifikasi zat berikut menurut kemagnetannya sifat-sifat yang diterima: 1) bahan paramagnetik: >1 medan magnet meningkat di dalam; 2) bahan diamagnetik: 1 medan magnet di dalamnya diperkuat; 2) bahan diamagnetik: "> 
Pendekatan Weiss Biarkan momen magnet berinteraksi satu sama lain: Medan yang bekerja pada momen magnet yang dipilih: Medan efektif: Pendekatan medan molekul Weiss terdiri dari asumsi bahwa total medan sebenarnya pada simpul ke-i bertepatan dengan medan rata-rata dan tidak bergantung pada orientasi simpul ke-i ke belakang 9
Interaksi pertukaran Interaksi antara momen magnetis murni bersifat kuantum - inilah yang disebut interaksi pertukaran. Untuk kumpulan partikel kuantum yang identik, prinsip identitas harus dipenuhi - mereka harus tidak dapat dibedakan karena prinsip ketidakpastian. Jika hanya ada dua partikel, maka keadaan sistem, yang diperoleh satu sama lain hanya dengan mengatur ulang kedua partikel, harus setara secara fisik. Artinya, akibat penataan ulang tersebut, fungsi gelombang sistem hanya dapat berubah sebesar faktor fasa yang tidak signifikan. Oleh karena itu, hanya ada dua kemungkinan: fungsi gelombangnya simetris (ini statistik Bose) atau antisimetris (ini statistik Fermi) 11
Interaksi pertukaran Sekarang mari kita perhatikan dua partikel terisolasi yang memiliki statistik kuantum dan, pada perkiraan pertama, tidak berinteraksi. Fungsi gelombang lengkap dari sistem: Boson bertanda +, dan fermion –, mewujudkan situasi simetris dan antisimetris sistem elektron yang terlokalisasi di bidang kisi kristal, dengan mempertimbangkan komponen spin: Situasi antisimetris - harus sesuai dengan komponen spin simetris, dan situasi simetris + harus sesuai dengan komponen spin antisimetris 12
Estimasi integral pertukaran Dalam kasus J 12 >0, akan lebih menguntungkan jika spin-spin tersebut berbaris secara paralel jika J 12 Menguntungkan 0 putaran sejajar jika J 12"> 0 menguntungkan putaran sejajar jika J 12"> 0 menguntungkan putaran sejajar jika J 12" title="(!LANG :Evaluasi integral pertukaran Dalam kasus J 12 >0 putaran, akan menguntungkan bila J 12 sejajar"> title="Estimasi integral pertukaran Dalam kasus J 12 >0, akan lebih menguntungkan jika spin-spin tersebut berbaris secara paralel jika J 12"> !}
Tujuan pekerjaan: studi tentang transisi fase feromagnet-paramagnet orde kedua, penentuan ketergantungan magnetisasi spontan pada suhu dan verifikasi hukum Curie-Weiss.
Perkenalan
Di alam, terdapat berbagai perubahan wujud materi secara tiba-tiba, yang disebut transformasi fasa. Transformasi tersebut meliputi peleburan dan pemadatan, penguapan dan kondensasi, transisi logam ke keadaan superkonduktor dan transisi sebaliknya, dan sebagainya.
Salah satu transisi fasa adalah transformasi dari keadaan feromagnetik ke paramagnetik pada beberapa zat, seperti logam golongan besi, beberapa lantanida dan lain-lain.
Transisi feromagnetik-paramagnetik dipelajari secara luas di zaman kita bukan hanya karena pentingnya dalam ilmu material, tetapi juga karena model yang sangat sederhana (model Ising) dapat digunakan untuk mempelajarinya, dan oleh karena itu, transisi ini dapat dipelajari di yang paling detail secara matematis, yang penting untuk menciptakan teori umum transisi fase yang masih belum ada.
Karya ini mengkaji transisi feromagnetik-paramagnetik dalam kisi kristal dua dimensi, mempelajari ketergantungan magnetisasi spontan pada suhu, dan memverifikasi hukum Curie – Weiss.
Klasifikasi bahan magnetik
Semua zat, pada tingkat tertentu, memiliki sifat magnetis, yaitu magnet. Magnet dibagi menjadi dua kelompok besar: zat bermagnet tinggi dan bermagnet lemah. Zat bermagnet kuat mempunyai sifat kemagnetan meskipun tidak ada medan magnet luar. Ini termasuk feromagnet, antiferromagnet dan ferrimagnet. Zat bermagnet lemah memperoleh sifat magnetis hanya dengan adanya medan magnet luar. Mereka dibagi menjadi diamagnetik dan paramagnetik.
Diamagnet mencakup zat yang atom atau molekulnya tidak memiliki momen magnet karena tidak adanya medan luar. Atom-atom zat ini disusun sedemikian rupa sehingga momen orbital dan spin elektron yang memasukinya saling mengimbangi secara tepat. Contoh bahan diamagnetik adalah gas inert, yang atomnya hanya memiliki kulit elektron tertutup. Ketika medan magnet luar muncul karena fenomena induksi elektromagnetik, atom-atom bahan diamagnetik menjadi magnet, dan mereka memperoleh momen magnet yang diarahkan, menurut aturan Lenz, melawan medan.
Zat paramagnetik meliputi zat yang atom-atomnya mempunyai momen magnet bukan nol. Dengan tidak adanya medan eksternal, momen magnet ini berorientasi secara acak karena gerakan termal yang kacau, dan oleh karena itu magnetisasi paramagnetik yang dihasilkan adalah nol. Ketika medan luar muncul, momen magnet atom-atom berorientasi terutama sepanjang medan, sehingga timbul magnetisasi resultan, yang arahnya bertepatan dengan arah medan. Perlu dicatat bahwa atom paramagnetik itu sendiri dalam medan magnet dimagnetisasi dengan cara yang sama seperti atom diamagnetik, namun efek ini selalu lebih lemah daripada efek yang terkait dengan orientasi momen.
Ciri utama feromagnet adalah adanya magnetisasi spontan, yang memanifestasikan dirinya dalam kenyataan bahwa feromagnet dapat dimagnetisasi meskipun tidak ada medan magnet eksternal. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa energi interaksi setiap pasangan atom feromagnetik yang bertetangga bergantung pada orientasi timbal balik momen magnetnya: jika diarahkan ke satu arah, maka energi interaksi atom lebih kecil, dan jika berlawanan arah. , maka itu lebih besar. Dalam bahasa gaya, kita dapat mengatakan bahwa gaya-gaya jarak pendek bekerja di antara momen-momen magnet, yang mencoba memaksa atom tetangga untuk memiliki arah momen magnet yang sama dengan arah atom itu sendiri.
Magnetisasi spontan feromagnet secara bertahap berkurang seiring dengan meningkatnya suhu, dan pada suhu kritis tertentu - titik Curie - menjadi sama dengan nol. Pada suhu yang lebih tinggi, feromagnet berperilaku dalam medan magnet seperti paramagnet. Dengan demikian, pada titik Curie terjadi peralihan dari keadaan feromagnetik ke paramagnetik, yaitu transisi fasa orde kedua atau transisi fasa kontinu.
Model Ising
Model Ising sederhana diciptakan untuk mempelajari keteraturan magnet dan atom. Dalam model ini, diasumsikan bahwa atom-atom terletak tidak bergerak, tanpa berosilasi, pada titik-titik kisi kristal ideal. Jarak antara simpul kisi adalah konstan; tidak bergantung pada suhu atau magnetisasi, yaitu model ini tidak memperhitungkan pemuaian termal benda padat.
Interaksi antara momen magnet dalam model Ising biasanya hanya diperhitungkan antara tetangga terdekat. Dipercaya bahwa besarnya interaksi ini juga tidak bergantung pada suhu dan magnetisasi. Interaksi biasanya (tetapi tidak selalu) dianggap sentral dan berpasangan.
Namun, bahkan dalam model yang sederhana, studi tentang transisi fase feromagnetik-paramagnetik menghadapi kesulitan matematika yang sangat besar. Cukuplah untuk mengatakan bahwa solusi yang tepat untuk masalah Ising tiga dimensi dalam kasus umum belum diperoleh, dan penggunaan perkiraan yang kurang lebih akurat dalam masalah ini menyebabkan kesulitan komputasi yang besar dan berada di ambang kemampuan. bahkan teknologi komputer modern.
Entropi
Mari kita perhatikan magnet dalam kisi Ising dua dimensi (Gbr. 1). Biarkan node membentuk kisi persegi. Momen magnet yang arahnya ke atas dilambangkan dengan A, dan ke bawah – B.
Beras. 1
Misalkan jumlah momen magnet ke atas sama dengan N A, dan ke bawah – N B, jumlah momennya adalah N. Sudah jelas itu
N A + N DI DALAM = N. (1)
Jumlah cara yang dapat Anda tempatkan N A momen-momen tertentu A Dan N B momen-momen tertentu DI DALAM Oleh N node sama dengan jumlah permutasi semua node ini satu sama lain, yaitu sama dengan N!. Namun, dari jumlah tersebut, semua permutasi momen magnet yang identik satu sama lain tidak mengarah ke keadaan baru (disebut permutasi yang tidak dapat dibedakan). Artinya, untuk mengetahui banyaknya cara menempatkan momen yang Anda perlukan N! dibagi dengan banyaknya permutasi yang tidak dapat dibedakan. Dengan demikian, kita memperoleh nilainya
. (2)
Kuantitas ini adalah jumlah total keadaan mikro yang sesuai dengan keadaan makro dengan magnetisasi tertentu, yaitu bobot statistik keadaan makro.
Saat menghitung bobot statistik menggunakan rumus (2), dibuat pendekatan yang cukup kuat, yaitu kemunculan momen magnet spesifik di suatu lokasi kisi tidak bergantung pada momen magnet yang dimiliki atom di lokasi tetangganya. Faktanya, atom dengan momen orientasi apa pun, karena interaksi partikel satu sama lain, “mencoba” mengelilingi dirinya dengan atom dengan momen magnet yang sama, tetapi hal ini tidak diperhitungkan dalam rumus (2). Dikatakan bahwa dalam hal ini kita tidak memperhitungkan korelasi susunan momen. Perkiraan dalam teori magnetisme ini disebut pendekatan Bragg – Williams. Perhatikan bahwa masalah memperhitungkan korelasi adalah salah satu masalah tersulit dalam teori apa pun yang berhubungan dengan sekelompok partikel yang berinteraksi satu sama lain.
Jika kita menerapkan rumus Stirling ln N! N (ln N – 1), adil untuk yang besar N, maka dari rumus (2) kita dapat memperoleh persamaan entropi yang berhubungan dengan letak momen magnet (disebut entropi konfigurasi):
Mari kita perkenalkan kemungkinan munculnya momen magnet “naik”: 
. Demikian pula, Anda dapat memasukkan kemungkinan munculnya momen magnet ke bawah: 
. Maka ekspresi entropi akan ditulis sebagai berikut:
Dari rumus (1) dapat disimpulkan bahwa probabilitas-probabilitas yang diberikan di atas dihubungkan oleh relasi:
.
(3)
Mari kita perkenalkan apa yang disebut parameter pesanan jangka panjang:
(4)
Kemudian dari rumus (3) dan (4) kita dapat menyatakan semua probabilitas melalui parameter order:
Mengganti hubungan ini ke dalam ekspresi entropi, kita memperoleh:
. (6)
Mari kita cari tahu arti fisis dari parameter orde jangka panjang . Magnetisasi magnet M ditentukan dalam model kita oleh kelebihan atom dengan salah satu dari dua kemungkinan orientasi momen magnet, dan itu sama dengan:
Di mana 
, Di mana M maks =
N
– magnetisasi maksimum yang dicapai dengan orientasi paralel semua momen magnet ( – nilai momen magnet satu atom). Jadi, parameter orde adalah magnetisasi relatif, dan dapat bervariasi dari –1 hingga +1. Nilai negatif dari parameter orde hanya menunjukkan arah orientasi preferensi momen magnet. Dengan tidak adanya medan magnet eksternal, urutan nilai parameter +
dan – ekuivalen secara fisik.
Energi
Atom berinteraksi satu sama lain, dan interaksi ini hanya diamati pada jarak yang cukup pendek. Dalam pertimbangan teoritis, paling mudah untuk memperhitungkan interaksi hanya atom-atom yang paling dekat satu sama lain. Jangan sampai ada bidang luar ( tidak = 0).
Biarkan hanya atom tetangga yang berinteraksi. Misalkan energi interaksi dua atom dengan momen magnet yang arahnya sama (baik “naik” maupun “bawah”) sama dengan – V(daya tarik berhubungan dengan energi negatif), dan berlawanan arah + V.
Biarkan kristal menjadi sedemikian rupa sehingga setiap atom memilikinya z tetangga terdekat (misalnya, dalam kisi kubik sederhana z = 6, dalam kubik berpusat pada tubuh z = 8, persegi z = 4).
Energi interaksi satu atom, yang momen magnetnya diarahkan “ke atas”, dengan lingkungan terdekatnya (yaitu dengan z P A momen "naik" dan bersama z P B momen “turun”) dalam model kita sama dengan – V z (P A – P B). Nilai serupa untuk atom dengan momen “turun” adalah sama dengan V z (P A – P B). Pada saat yang sama, kami kembali menggunakan pendekatan Bragg–Williams, yang telah digunakan dalam menurunkan rumus entropi, dan tidak memperhitungkan korelasi dalam susunan atom, yaitu, kami berasumsi bahwa kemungkinan munculnya momen magnet tertentu pada suatu lokasi kisi tidak bergantung pada momen magnet apa yang dimiliki atom pada titik-titik tetangganya.
Dengan perkiraan ini, energi total magnet adalah:
dimana faktor ½ muncul sehingga interaksi seluruh atom yang bertetangga satu sama lain tidak diperhitungkan dua kali.
Mengekspresikan N A Dan N B melalui probabilitas, kita mendapatkan:
.
(7)
Persamaan keseimbangan
Energi interaksi mencerminkan kecenderungan suatu sistem untuk menciptakan keteraturan yang lengkap di dalamnya, tepatnya dengan keteraturan yang lengkap (dalam kasus kita dengan = 1) energinya minimal, yang sesuai dengan keseimbangan stabil tanpa adanya gerakan termal. Sebaliknya, entropi sistem mencerminkan kecenderungan menuju kekacauan molekuler maksimum dan pergerakan termal maksimum. Semakin kuat gerakan termal, semakin besar entropinya, dan jika tidak ada interaksi molekul satu sama lain, maka sistem akan cenderung kekacauan maksimum dengan entropi maksimum.
Dalam sistem nyata, kedua kecenderungan ini ada, dan hal ini diwujudkan dalam kenyataan bahwa pada volume dan suhu konstan dalam keadaan kesetimbangan termodinamika, bukan energi atau entropi yang mencapai nilai ekstrim (minimum), melainkan Helmholtz. energi bebas:
F = kamu – T S.
Untuk kasus kita, dari rumus (6) dan (7) kita dapat memperoleh:
Dalam keadaan kesetimbangan termodinamika, derajat keteraturan harus sedemikian rupa sehingga energi bebasnya minimal, jadi kita harus memeriksa fungsi (8) untuk suatu ekstrem, mengambil turunannya terhadap dan menyamakannya dengan nol. Dengan demikian, kondisi keseimbangannya akan berbentuk:
. (9)
Dalam persamaan ini 
– suhu tak berdimensi.
Beras. 2
Persamaan (9) bersifat transendental dan dapat diselesaikan dengan metode numerik. Namun, solusinya dapat dieksplorasi secara grafis. Untuk melakukan ini, Anda perlu membuat grafik fungsi di sisi kiri dan kanan persamaan untuk nilai parameter yang berbeda. Mari kita nyatakan fungsi-fungsi ini sesuai dengan itu F 1 dan F 2
(Gbr. 2).
Fungsi F 1 tidak bergantung pada parameter , itu adalah kurva dengan dua asimtot vertikal pada nilai variabel sama dengan +1 dan –1. Fungsi ini bertambah secara monoton, ganjil, turunannya di titik asal sama dengan 
. Fungsi F 2
digambarkan sebagai garis lurus yang melalui titik asal koordinat, kemiringannya bergantung pada parameter : semakin kecil maka tangen sudut kemiringannya semakin besar, yaitu sama dengan 
.
Jika 1, maka 
, maka kurva-kurva tersebut hanya berpotongan di titik asal koordinat, yaitu dalam hal ini persamaan (9) hanya mempunyai satu solusi =
0. Pada 1, kurva berpotongan di tiga titik, sehingga persamaan (9) mempunyai 3 penyelesaian. Salah satunya masih nol, dua lainnya hanya berbeda tandanya.
Ternyata solusi nol untuk A dan DI DALAM(yaitu momen “naik” dan “turun”).
Mengganti nilai = 1, kita memperoleh nilai suhu yang memisahkan dua jenis larutan pada persamaan (9):
.
Suhu ini disebut suhu transisi feromagnetik-paramagnetik atau titik Curie, atau sekadar suhu kritis.
Pada suhu yang lebih rendah, magnet berada dalam keadaan feromagnetik yang teratur, dan pada suhu yang lebih tinggi, tidak ada keteraturan jangka panjang dalam susunan momen magnet atom, dan zat tersebut bersifat paramagnetik. Perhatikan bahwa transisi ini merupakan transisi fase orde kedua; parameter orde menurun secara bertahap dengan meningkatnya suhu dan menjadi sama dengan nol pada titik kritis.
Ketergantungan parameter orde pada penurunan suhu , diperoleh dari penyelesaian persamaan (9), ditunjukkan pada
beras. 3.
Energi bebas (8) untuk feromagnet dalam medan luar akan ditulis:
Beras. 3
dimana adalah momen magnet atom. Dalam rumus ini, suku kedua mewakili energi interaksi momen magnet atom dengan medan magnet luar, sama dengan 
. Kasus umum feromagnet dalam medan magnet cukup sulit untuk dipelajari secara matematis; kita akan membatasi diri untuk hanya mempertimbangkan feromagnet pada suhu di atas titik Curie. Maka persamaan kesetimbangan seperti (9) akan berbentuk:
.
Mari kita batasi diri kita pada kasus magnetisasi lemah, yang diamati pada suhu jauh di atas titik Curie
(T ≫ T C) dan medan magnet lemah. Untuk ≪ 1, ruas kiri persamaan ini dapat diperluas menjadi suatu deret, dibatasi pada suku-suku linier, yaitu.
dalam (1+) . Lalu 2 kT = Н +2 kT C, dan magnetisasi 
, yaitu kerentanan paramagnetik 
. Jadi, kerentanan feromagnet pada suhu di atas titik Curie dalam medan magnet lemah berbanding terbalik dengan ( T – T C), yaitu, ada kesepakatan antara teori dan hukum eksperimental Curie – Weiss.
Deskripsi Pekerjaan
Sebuah bingkai dari pekerjaan laboratorium komputer ditunjukkan pada Gambar. 4. Feromagnet dimodelkan dengan pecahan kisi persegi sederhana sebanyak 100 titik simpul, yang di atasnya terdapat momen magnet “atas” dan “bawah”, yang digambarkan dengan panah berarah masing-masing. Suhu magnet diatur dalam satuan yang dikurangi 
dan kekuatan medan magnet luar.
Anda perlu melakukan dua latihan. Yang pertama, perlu untuk menentukan ketergantungan magnetisasi pada suhu tanpa adanya medan magnet eksternal. Pada latihan kedua, Anda perlu menyelidiki magnetisasi magnet oleh medan luar pada suhu di atas titik Curie dan memeriksa hukum Curie-Weiss.
Kemajuan pekerjaan
1. Tekan tombol "RESET", akan muncul tombol "START".
2. Tetapkan nilai kekuatan medan yang diperlukan N dan penurunan suhu 
.
3. Tekan tombol "MULAI", dan gambar feromagnet akan muncul, di mana jumlah momen magnet "naik" dan "turun" ditentukan oleh parameter yang ditentukan. Jumlah momen magnet “naik” akan muncul di jendela yang sesuai.
4. Hitung nilai parameter pesanan. Perlu diingat bahwa jumlah momen magnet adalah 100.
5. Lakukan percobaan yang dijelaskan di atas untuk nilai kuat medan dan suhu lainnya, hitung parameter orde setiap kali.
6. Disarankan untuk memilih nilai kekuatan medan dalam kisaran 2 hingga 10 unit (nilai 4–5), dan suhu yang diberikan – dalam kisaran 4 hingga 15–20 (nilai 4–5).
7. Untuk setiap suhu, gambarkan ketergantungan magnetisasi pada kekuatan medan dan tentukan kerentanan magnet pada suhu tertentu sebagai kemiringan grafik yang sesuai.
8. Menilai penerapan hukum Curie-Weiss, yaitu membuat grafik ketergantungan kerentanan terhadap rasio 
. Menurut hukum Curie-Weiss, ketergantungan ini harus linier.
9. Gambarkan ketergantungan magnetisasi pada penurunan suhu pada kekuatan medan tidak = 0 pada suhu di bawah titik Curie (nilai suhu yang diberikan harus diambil dalam kisaran 0,5 hingga 1).
Pertanyaan keamanan
Zat apa yang disebut sangat magnetis?
Apa itu magnetisasi spontan?
Apa alasan feromagnet mempunyai magnetisasi spontan?
Apa yang dimaksud dengan feromagnet pada suhu di atas titik Curie?
Mengapa bahan paramagnetik tidak mempunyai magnetisasi spontan?
Apa saja fitur utama model Ising?
Apa arti fisik dari derajat keteraturan jangka panjang?
Apa sifat interaksi antara momen magnet?
Apa yang dimaksud dengan pendekatan Bragg – Williams dan apa maksudnya pendekatan ini tidak memperhitungkan korelasi dalam susunan momen magnet?
Bagaimana cara menentukan entropi feromagnet?
Apa syarat kesetimbangan termodinamika feromagnet?
Solusi grafis dari persamaan kesetimbangan.
Suhu Curie bergantung pada apa?
Apa hukum Curie-Weiss?
Bagaimana cara mempelajari ketergantungan magnetisasi feromagnet pada suhu?
Bagaimana cara menentukan kerentanan magnet feromagnet di atas titik Curie?
