فرومغناطیس
برای تحلیل پدیده فرومغناطیس نمونه ساده یك اتم را كه از هسته و ابر الكترونی اطراف آن تشكیل شده در نظر میگیریم. بار الكتریكی هر الكترون دارای دو گردش میباشد: یكی به دور خود و دیگری در یك مدار به دور هسته.
حركت الكترون در مدار آن را میتوان معادل جریان الكتریكی دانست و میدانیم كه جریان الكتریكی باعث ایجاد میدان مغناطیسی میگردد. پس این جریان نیز به نوبه خود میدان مغناطیسی تولید میكند كه جهت این میدان مغناطیس به كمك قانون دست راست به دست میآید.
- توجه داریم كه طبق قرارداد جهت جریان در خلاف جهت حركت الكترون است.
از طرف دیگر اگر فرض شود كه بار الكتریكی هر الكترون روی سطح آن توزیع شده است. با توجه به گردش الكترون بدور خود این حركت نیز معادل یك جریان الكتریكی خواهد بود و می توان جهت میدان مغناطیس حاصل از آن را نیز به كمك قانون دست راست مشخص كرد.
از برآیند این دو میدان مغناطیس در همه الكترون های یك اتم، میدان مغناطیسی كلی اتم به دست میآید. ولی از آنجا كه همه الكترون ها در یك جهت نمیچرخند، اكثر الكترون های یك اتم، اثر مغناطیسی یكدیگر را خنثی میكنند. درنتیجه میدان مغناطیسی اتم صفر است. اما حدوداً در عناصر شناخته شده وضعیت الكترون ها در داخل اتم به گونهای است، كه میدان مغناطیسی الكترون ها، به طور كامل خنثی نمیشود و لذا در این عناصر، اتم ها میدان مغناطیسی خالصی دارند.
ولی ترتیب قرار گرفتن اتم ها در بیشترین عناصر هم طوری است كه میدان مغناطیسی خالص هر اتم توسط اتم های همسایه خنثی میشود فقط در 5 عنصر آهن، نیكل، كبالت، دیسپروزیوم و گادولینوم میدان مغناطیسی اتم ها توسط یكدیگر خنثی نشده، بلكه با هم جمع میشود پس 5 عنصر مورد اشاره (دو مورد آخر خیلی نادراند) و تعدادی از آلیاژهای آن ها به عنوان مواد فرومغناطیس شناخته میشوند.
به این ترتیب میتوان گفت مواد فرومغناطیس از ذرات آهنربایی كوچك كه قطب های مغناطیسی آن ها در جهات مختلف قرار دارند، تشكیل میشوند، درنتیجه با جهت گرفتن ذرات مغناطیسی در ماده فرومغناطیس یك میدان مغناطیس قویتر ایجاد میشود به عبارتی با نظم گرفتن ذرات مغناطیس این ماده میدان مغناطیسی خارجی تقویت شده است.
«خاصیت مغناطیسی و الكترون»
الكترون به سه طریق میتواند خاصیت مغناطیسی تولید كند.
1) خاصیت مغناطیسی بارهای متحرك: الكترون ها با جاری شدن در یك فضای خالی یا حركت در یك سیم رسانا میتوانند مانند هر ذره باردار دیگر، میدان مغناطیسی خارجی به وجود آورند.
2) خاصیت مغناطیسی و اسپین: هر الكترون منزوی تراز نظر كلاسیكی میتوان یك بار الكتریكی منفی كوچك و در حال چرخش در نظر گرفت. كه دارای اندازه حركت زاویهای اسپینی ذاتی μs وابسته است. و بزرگی آن بر پایه پیشگویی نظریه كوانتومی برابر
که در آن h ثابت پلانک است.
3) خاصیت مغناطیسی و حركت مداری: الكترون های مربوط به اتم در حالت هایی هستند كه یك اندازه حركت زاویهای مداری ذاتی Lorb دارند این اندازه حركت از نظر كلاسیكی متناظر با حركت الكترون بدور هسته اتم بر روی یك مدار است. مدارهای حركت این الكترون ها هم ارز با حلقههای جریان ضعیفاند و این جریان ها یك گشتاور مغناطیسی مداری μorb به وجود میآورند.