Vielas var dažādi ietekmēt magnētiskā lauka indukcijas B vērtību. Lai parādītu šo atšķirīgo ietekmi, izmanto relatīvo magnētisko caurlaidību μ. Apskatot magnētisko lauku torā (ap gredzenu aptīts strāvas vads), gadījumā ja starp tinumiem vielas nav (1. att. a), tad magnētiskā lauka indukcija ir B0. Ja starp tinumiem ievieto materiālu, kura relatīvā magnētiskā caurlaidība ir μ (1. att. b), tad tagad torā esošā magnētiskā lauka indukcija Bμ=μB0. Ja μ>1, tad magnētiskais lauks tiek pastiprināts, bet ja μ < 1, tad magnētiskais lauks tiek pavājināts.
1.att. Magnētiskās caurlaidības ietekme uz magnētisko lauku
Vielas pēc to magnētiskajām īpašībām iedala trīs grupās.
1. Vielas, kas pavājina magnētisko lauku, sauc par diamagnētiķiem. Diamagnētiķiem relatīvā magnētiskā caurlaidība ir mazāka par viens (μ
2. Ja vielas relatīvā magnētiskā caurlaidība ir nedaudz lielāka par viens (μ>1), tad vielu sauc par paramagnētiķi, un tā magnētisko lauku nedaudz pastiprina. Paramagnētiķi ir, piemēram, volframs, skābeklis un alumīnijs (2. att. b).
3. Ir vielas, kas ļoti spēcīgi pastiprina magnētisko lauku. Šīm vielām relatīvā magnētiskā caurlaidība ir daudz lielāka par viens (μ>>1), un tās sauc par feromagnētiķiem. Pazīstamākais feromagnētiķis ir dzelzs (2. att. c).
2.att. Dažādas magnētisko materiālu grupas
Diamagnētiķi ir vielas, kurās rodas ārējam magnētiskajam laukam pretējs magnētiskais lauks, tādā veidā to pavājinot, tādēļ diamagnētiķiem μ 1. Jāteic gan, ka diamagnētiķi tikai nedaudz pavājina magnētisko lauku. Vienam no spēcīgakajiem diamagnētiķiem – bismutam – relatīvā magnētiskā caurlaidība μ=0,99982. Tas nozīmē, ka bismuts magnētisko lauku pavājina tikai par 0,018%. Diamagnētiķi ir dažādas mums ikdienā pierastas vielas, piemēram, ūdens, koks, naftas produkti, varš un zelts. Ja materiāls nav diamagnētiķis un tam μ=1, tad magnētiskā lauka līnijas brīvi iet tam cauri (1. att. a). Tā kā diamagnētiskiem materiāliem μ
1.att. Diamagnētiķu attiecības ar magnētiskā lauka līnijām
Sadaļā par fāzēm un fāzu pārejām tika apskatīta vielas pāriešana supravadošā stāvoklī, ja tā tiek atdzesēta līdz zemai temperatūrai. Šādā gadījumā viela magnētisko lauku praktiski pilnīgi atgrūž (2. att.). Iznāk, ka supravadītāji ir perfekti diamagnētiķi, kuriem μ≈0, tomēr supravadītāju gadījumā darbojas citi fizikālie mehānismi, tādēļ supravadītājus par diamagnētiķiem īsti uzskatīt nevar.
2.att. Supravadītājs darbojās kā perfekts diamagnētiķis
Paramagnētiskas vielas sastāv it kā no daudziem sīkiem magnētiņiem. Ja nav ārējā magnētiskā lauka, tad šie sīkie magnētiņi ir orientēti haotiski un materiālam nepiemīt magnētiskais lauks. Tiklīdz parādās ārējais magnētiskais lauks, sīkie magnētiņi nostājas tā, lai pastiprinātu ārējo magnētisko lauku, līdz ar to paramagnētiskiem materiāliem μ>1. Paramagnētiski materiāli ir, piemēram, dažādi metāli: alumīnijs, platīns, kālijs, nātrijs. Arī dažādas gāzes, piemēram, skābeklis, ir paramagnētiķi. Atšķirībā no diamagnētiķiem, kuri magnētisko lauku cenšas no sevis “izgrūst” (1. att. b), paramagnētiķiem ir tieksme magnētisko lauku vilkt sevī iekšā, tādēļ magnēti nedaudz pievelk paramagnētiskus materiālus. Ja, piemēram, starp diviem spēcīgiem magnētiem ielej diamagnētiķi – sašķidrinātu skābekli – ,tad šī viela nonāk magnētiskā lauka slazdā.
3.att. Paramagnētiķu attiecības ar magnētiskā lauka līnijām
Vielas, kuras ļoti spēcīgi pastiprina magnētisko lauku (μ>>1), sauc par feromagnētiķiem. Šīs vielas magnētisko lauku var palielināt pat 250 000 reižu (viela permalojs). Vienkāršākie feromagnētiķi ir dzelzs, niķelis un kobalts. Feromagnētiķiem piemīt īpašība saglabāt magnetizāciju pēc tam, kad ārējais magnētiskais lauks ir aizvākts, tādēļ feromagnētiķus izmanto pastavīgo magnētu ražošanā. Magnēti var būt dažādas uzbūves un stipruma, sākot, piemēram, ar maziem pastāvīgajiem magnētiņiem, kurus izmanto ledusskapja izdaiļošanā (4. att. a), līdz pat spēcīgu elektromagnētu būvei, kuru izmanto lielu dzelzs konstrukciju pārvietošanai. Feromagnētiķiem ir liela nozīme informācijas saglabāšanas tehnoloģijās. Feromagnētiskie materiāli tiek izmantoti datoru cietajos diskos, kuros informācijas ieraksts tiek panākts ar dažādu magnētiskā materiāla magnetizāciju. Feromagnētiķi tiek izmantoti arī kredītkaršu magnētiskajā joslā (4. att. b), lai tur varētu saglabāt informāciju.
4.att. Feromagnētiķu pielietojumi
Feromagnētiķi zaudē savas unikālās īpašības, ja tos uzsilda līdz noteiktai temperatūrai, ko sauc par Kirī temperatūru. Piemēram, dzelzij Kirī temperatūra ir 770 ⁰C, bet niķelim 360 ⁰C. Ļoti jutīgs pret uzsilšanu ir permalojs (dzelzs un niķeļa sakausējums), kas magnētisko lauku var pastiprināt līdz pat 250 00 reižu,– tas savas feromagnētiskās īpašības zaudē jau pie 70 ⁰C. Arī zem Kirī temperatūras relatīvā magnētiskā caurlaidība nav nemainīgs lielums, tā mainās atkarībā no ārējā magnētiskā lauka stipruma, tādēļ literatūrā parasti norādā materiāla maksimālo iespējamo relatīvo magnētisko caurlaidību. Dažādu feromagnētiķu maksimālās relatīvās magnētiskās cauraidības apskatāmas 5. attēlā.
5.att. Dažādu feromagnētiķu relatīvās magnētiskās caurlaidības
Lai varētu izskaidrot vielu magnētiskās īpašības, ir jāievieš fizikāls lielums, ko sauc par magnētisko momentu ṁ. Pastāvīgajam magnētam ṁ ir vektors, kas vērsts no magnēta dienvidpola uz ziemeļpolu (1. att.).
1.att. Magnētiskais moments
Paramagnētiskajos materiālos iekšējais magnētiskais lauks veidojas elektronu dēļ. Lai gan elektroni šajos materiālos ir piesaistīti atomam un nevar brīvi kustēties, lai veidotu strāvas, atoms pats par sevi ir dinamiska sistēma, kurā plūst mikrostrāvas. Paramagnētiķī katrs atoms uzvedas līdzīgi mazam magnētiņam, kuram ir savs magnētiskais moments ṁ (2. att. a). Ja nav ārēja magnētiskā lauka, tad mikromagnētiņi ir orientēti haotiski un kopumā materiāls nav magnētisks, bet brīdī, kad parādās ārējs magnētiskais lauks, mazie magnētiņi nostājas šī lauka virzienā, tādā veidā to pastiprinot (2. att. b).
2.att. Paramagnētiķa magnetizēšanās
Atomi diamagnētiķos uzvedas citādāk nekā paramagnētiķos. Bez ārējā magnētiskā lauka klātbūtnes, diamagnētiķos mikrostrāvas ir sakārtotas tā, ka mikromagnētiņi vispār nepastāv (3. att. a). Kad diamagnētiķis nonāk ārējā elektriskajā laukā, tad atomu elektronu čaulas sāk kustēties līdzīgi iegrieztam spēļu vilciņam. Šīs kustības rezultātā atomos rodas virzītas mikrostāvas, kas izraisa ārējam magnētiskajam laukam pretēji vērstus mikromagnētiņus (3. att. b). Tādā veidā ārējais magnētiskais lauks tiek pavājināts.
3.att. Diamagnētiķa magnetizēšanās
Feromagnētiķiem ir ļoti izteiktas magnētiskas īpašības. Tas ir tādēļ, ka šīs vielas sastāv no īpašiem struktūras elementiem – domēniem – , kuru izmēri ir daudz lielāki par atomu izmēriem (0.001 cm līdz 0.01 cm) un kuriem ir savs spēcīgs magnētiskais moments ṁ (4. att. a). Kamēr feromagnētiķis neatrodas ārējā magnētiskajā laukā, domēnu magnētiskie momenti ir haotiski izkārtoti, tādēļ tie savā starpā kompensējas (4. att. a). Ja feromagnētiķi pakļauj ārējam magnētiskajam laukam, tad situācija strauji mainās. Domēnu robežas sāk pārbīdīties un mainīties (4. att. b), domēni sāk pat apvienoties un to magnētiskie momenti lielākoties nostājas ārējā magnētiskā lauka virzienā, tādēļ tas tiek krietni pastiprināts. Domēnu struktūra, kas izveidojas pēc ārējā magnētiskā lauka parādīšanās, ir noturīga, tādēļ, noņemot ārējo lauku, feromagnētiskais materiāls kādu laiku paliek magnetizēts.
4.att. Feromagnētiķu magnetizēšanās
Feromagnētiķu magnetizācijai ir raksturīgs piesātinājums. Tas nozīmē, ka, palielinot ārējo magnētisko lauku, feromagnētiķī inducētā magnētiskā lauka pieagums vienā brīdī apstājas, sasniedzot maksimālo magnetizāciju Bmax (5. att.). Saka, ka ir iestājies feromagnētiķa piesātinājums. Piesātinājums iestājas tādēļ, ka relatīvā magnētiskā caurlaidība ir atkarīga no ārējā magnētiskā lauka indukcijas. Iestājoties piesātinājumam, pieaug ārējā magnētiskā lauka indukcija un feromagnētiķa relatīvā magnētiskā caurlaidība dilst.
5.att. Feromagnētiķu piesātināšanās ārējā magnētiskajā laukā