Магнитные диэлектрики. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Магнитные диэлектрики - магнитоупорядоченные вещества (ферро-, ферри- и антиферромагнетики), обладающие очень низкой электропроводностью. Представителями их являются нек-рые ферриты со структурой шпинели: MgFe₂O₄,

и др., имеющие при комнатной температуре (T =300 К) уд. электропроводность

10^-2- 10^-6 Ом^-1*см^-1. Монокристаллы этих ферритов обладают меньшими значениями

. Ещё меньшей проводимостью обладают ферриты со структурой граната; напр. , кристалл имеет 10~¹²- 10~¹⁴ Ом~¹-см~¹. Антиферромагн. соединения: МnО, NiO, CoO имеют

10^-10-10^-12 Ом^-1*см^-1. Электропроводность практически полностью отсутствует у антиферромагнитных соединений типа галогенидов переходных металлов (MnF₂, KMnF₃, BaMnF₄, MnCl₂). Ферриты-шпинели и феррит-гранат иттрия используются в СВЧ-технике и электротехнике как магн. материалы с малыми потерями на вихревые токи. Величина а сильно возрастает при появлении в окисных соединениях разновалентных катионов (гл. обр. Fe²⁺и Fe³⁺), что вызывается отклонением от стехиометрич. состава, наличием вакансий, примесных ионов и др. Особенно это характерно для ферритов-шпинелей; между ионами Fe²⁺ и Fe³⁺, находящимися в одинаковых кристаллографич. узлах (обычно октаэдрических), возникают перескоки электронов с иона на ион, вследствие чего проводимость резко возрастает (прыжковая проводимость) и ферриты-шпинели становятся магнитными полупроводниками. В случае ферритов-гранатов отклонения от сте-хиометрич. состава меньше, и поэтому их проводимость обычно сохраняется низкой. Их следует считать диэлектриками.

Характерной особенностью окисных М. д. является то, что в них помимо обычных механизмов поляризации диэлектриков (электронного и ионного и ориентационного) возникает дополнительный макроскопич. механизм поляризации, обусловленный скоплением электрич. зарядов на границах кристаллич. зёрен, вакансиях и др. дефектах. Этот механизм особенно сильно проявляется в поликристаллич. окислах. Он обуславливает большую велияину статич. (или низкочастотной) диэлектрич. проницаемости

(вплоть до 10⁵). Однако при частотах СВЧ-диапазона

снижается до неск. единиц, соответствующих электронной и ионной поляризациям (рис.). При изучении М. д. обычно производят измерения частотной зависимости действительной

и мнимой

частей

. Каждому механизму поляризации соответствует нек-рая критич. частота , выше к-рой поляризация уже не успевает следовать

за быстрыми изменениями электрич. поля. Это приводит к убыванию

и увеличению

, т. е. к увеличению диэлектрических потерь.

Зависимости

от частоты, электрического поля для одного из Ni-Zn ферритов-шпинелей.

Некоторые окисные соединения, обладающие антиферромагнетизмом, одновременно являются сегнетоэлектриками, однако их температуры Кюри обычно не совпадают. М. д. иногда наз. также спрессованные ферромагн. порошки (железа, магнетита и др.) с к--л. диэлектриком (парафином, смолой и др.). Т. к. в таких материалах не возникают вихревые токи, они получили нек-рое применение в технике, но с открытием ферритов утратили своё значение.

Литература по магнитным диэлектрикам

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.