Moddalar magnit xossalarining aniqlanishi uzoq tarixga ega. Masalan, ikki ming yillar oldinoq, magnit materiallar kompas sifatida ishlatilgan.

Hozirgi zamon fizikasida magnetizm fizikaning ko’pchilik yetakchi sohalari bilan bog’langan va moddaning magnit maydoni bilan o’zaro ta’sirini o’rganadigan keng bo’limidir.

Magnetizmga oid ta’limotning rinvojlanishida Amper gipotezasi muhim rol o’ynadi. Bu ta’limotga ko’ra, moddaning magnit xossalariga moddaning kichik zarralari - atomlar, molekulalar yoki ularning gruppalari ichida aylanib oquvchi elementar berk toklar sababchidir. Modda - magnetikdagi magnit maydonini tavsiflashda, bu elementar toklarning tabiatiga to’xtalmagan holda, soddalik uchun, ularning barchasini bir xil deyish mumkin. U holda moddaning har bir molekulasi λ=i•ΔS magnit momenti bilan xarakterlanadi, bunda i - elementar molekulyar tok, ΔS - uning konturi yuzasi. Agar magnetik magnitlanmagan bo’lsa, u holda molekulyar toklar tartibsiz oriyentirlangan bo’ladi va ularning yig’indi magnit maydonlari nolga tengdir. Tashqi toklar hosil qiluvchi magnit maydon ta’sirida moddaning turlicha magnitlanish protsesslari yuz beradi va bunda molekulyar toklarning qo’shimcha o’rtachalashgan maydoni vujudga keladiki, natijada magnetikdagi yig’indi maydon = + magnit induktsiya bilan xarakterlanadi.

Maydon kattaligi magnetikning magnitlanganligi I orqali, ya’ni moddaning hajm birligiga to’g’ri kelgan magnit momenti orqali ifodalanadi. Bu bog’lanishni topish uchun tashqi maydonga joylashtirilgan magnetikdan yasalgan cheksiz uzun silindrik sterjenni ko’raylik. Tashqi maydon tsilindr o’qiga parallel yo’nalgan. Magnitlangan silindrni sxematik tarzda maydon bo’yicha oriyentirlangan molekulyar toklar (λ magnit momentlari) majmui sifatida qarash mumkin. Δl qalinlikdagi ixtiyoriy silindrik qatlam kattaligi l•Δl•π•R²=n•λ•π•R²•Δl bo’lgan magnit moment bilan harakterlanadi. Bunda n_- maydon bo’yicha oriyentirlangan elementar molekulyar toklarning (hajm birligiga to’g’ri kelgan) effektni soni, n_- kattalik ga, moddaning temperaturasi va xossalariga bog’liq.

1- rasmdan ko’rinadiki, molekulyar toklar majmui silindrik sirtdan oquvchi j chiziqli zichlikli biron-bir effektiv sirt tokiga ekvivalentdir. Bunda j (kattalik) I magintlanganlik bilan magnitlangan moddaning yig’indi magnit momentiga go’yo uni almashtiruvchi effektiv tok magnit momentining tengligi talabi bilan bog’lanishi mumkin: I•ΔV=I•(Δl•π•R²=(j•Δl)•π•R², ya’ni U holda oriyentirlangan molekulyar magnit momentlar yig’indisining magnit maydoni uzunlik birligidagi tok zichligi j=I bo’lgan cheksiz solenoiddagi maydonga teng bo’lishi lozim, ya’ni =μ₀•j yoki =μ₀•I μ₀=1,26•10^-6 H•c²Kl^-2-SI sistemadagi doimiy).

Magnitlanganlik magnit maydonga bog’liqdir: bundagi o’lchamsiz kattalik α moddaning magnetik qabulchanligi deb ataladi. /μ₀ kattalikni toklarning magnit maydoni kuchlanganligi deyiladi va orqali belgilanadi. Magnit maydoni kuchlanganligini faqat tashqi toklar hosil qilganligidan maydonning butun hajmini to’ldiruvchi (yoki tashqi maydonning kuch chiziqlari bilan cheklangan) bir jinsli va izotrop magnetikda (bunda shu haqda gap boradi) ya’ni moddaning magnitlanganligiga bog’liq bo’lmaydi.

Har qanday bir jinsli magnetik yuqorida qaralgan cheksiz tsilindrlar majmuiga keltiriladi. Bundan bir jinsli magnetikdagi magnit induktsiya Kattalik μ=1+α moddaning magnit singdiruvchanligi deyiladi. O’lchashlarning ko’rsatishicha, ko’pchilik moddalar uchun magnit singdiruvchanlik birga yaqin bo’lib, magnit maydoni kattaligiga bog’liq bo’ladi.

Barcha bunday moddalarni ikki sinfga ajratish iumkin:

1) μ>1¹ paramagnetiklar, ularda moddaning magnitlanganligi , yig’indi maydonni kuchaytiradi, paramagnetiklar kuchli bir jinslimas magnit maydoni sohasiga tortiladi (2a-rasm).

2) μ< 1^- diamagnetiklar, ularda moddaning magnitlanganligi yig’indi maydonni kamaytiradi, diamagnetiklar kuchli bir jinslimas maydon sohasidan itariladi (2b-rasm).

Ingliz fizigi M. Faradey 1845 yilda birinchi marta 2-rasmda tasvirlanganlarga yaqin tajribalar yordamida moddalarni paramagnetik va diamagnetiklarga ajratgan edi. Bundan tashqari, moddalarning shunday sinfi mavjudki, ularda magnit singdiruvchanlik (hamda magnit qabulchanlik) juda katta bo’lib, magnit maydonga, shuningdek modda temperaturasiga kuchli bog’liq bo’lishi mumkin. Bular magnit tartiblangan holatlar deb ataladigan ferromagnetiklar, antiferromagnetiklar, ferrimagnetiklardir.

Endi moddadagi magnit hodisalarga materiya tuzilishining hozirgi zamon nazariyasi nuqtai nazaridan qaraylik.

Ma’lumki, modda atomi yadro va elektron qobiqdan tashkil topgan. Agar elektron orbitani unda harakatlanayotgan elektron bilan birgalikda tokli kontur sifatida tasavvur qilinsa, u holda har bir orbita o’z magnit momentiga, ega bo’ladi. Buning ustiga, xususiy aylanish momenti - spin tufayli, elektronning o’zi ham magnit momentga ega bo’ladi.

Yadro zarralari - proton va neytron ham spin va magnit momentiga ega. Biroq, protonning massasi elektronning massasidan 1836 marta katta bo’lgani uchun o’sha spinda uning magnit momenti elektronnikidan ancha kichik bo’ladi. Qizig’i shundaki, elektrik neytral ney­tron kattaligi jihatidan protonning magnit momentiga tenglashadigan magnit momentiga egadir. Ko’pchilik boshqa ,elementar zarralar ham magnit momentiga ega.

Magnit momentining elementar eltuvchilari haqida umumiy tasavvurga ega bo’lganimizdan so’ng moddaning magnit maydon qo’yilishiga munosabatini kuzataylik hamda kuzatiluvchi uchta tip magnit effektlar: diamagnetizm, paramagnetizm va magnit tartiblangan holatlarni tushuntiraylik.

Agar elektron orbitani tokli kontur deb qarasak, u holda magnit maydon berilganda, Lens qoidasiga ko’ra, konturda elektr yurituvchi kuch (EYK) induksiyalanishi lozim. Bunda vujudga keluvchi magnit maydon tashqi maydonga qarshi yo’nalgan bo’ladi (3-rasm). Demak, modda ichida magnit maydon kamayadi. Uning nisbiy kamayishi %Delta;B/B=α_Ddiamagnetik qabulchanlik 10^-8 tartibdagi kattalik. Barcha moddalar diamagnetizmga ega va u temperaturaga bog’liq emas.

Umumiy holda moddaning atomi, masalan, atomda elektronlar soni tok bo’lganda xususiy natijaviy magnit momentiga ega bo’lishi mumkin. Magnit maydoni bo’lmaganda jismning magnit momenti, atom magnit momentlarining yo’nalishlari bo’yicha tartibsiz taqsimlanganligi sababli, nolga tengdir. Oldin aytilganidek, magnit maydonining ta’siri magnit momentlarini qo’yilgan maydon yo’nalishida oriyentatsiyalanishiga olib keladi va modda ichida maydon kuchaya boradi. Paramagnetik effekt yuzaga keladi.

Paramagnetizm va diamagnetizm nisbatan zaif effektlar bo’lib, ular vujudga keladigan moddalar zaif magnetiklar deyiladi. O’ta o’tkazuvchanlik holatidagi moddalar bundan istisno (O’ta o’tkazuvchanlik). Bu holda magnit maydoni qo’yilganda magnit momentlari tashqi maydonga qarshi yo’nalgan va uni to’la kompensatsiyalaydigan tok tsirkulyatsiyalari induktsiyalanadi. Bu holda diamagnetik effekt juda katta bo’lgani sababli, o’ta o’tkazgichlar ideal diamagnetiklar deyiladi. Ular uchun α=-1 va μ=0.

Magnit tartiblangan holatlar (ferromagnetizm, antiferro­magnetizm va ferrimagnetizm) kvant-mexanik tartibga ega. Qattiq jismlar orasida shundaylari borki, ular ichki kuchlar ta’sirida o’z-o’zidan (spontan) magnitlangan bo’ladi. Ularda, tashqi maydondan qat’i nazar, elektronlar spinlarining magnit momentlari parallel (ferromagnetiklar) yoki antiparallel (antiferromagnetiklar) joylashgandir (4b-, v-rasmlar). Ferromagnetik material ichida magnit maydonning mavjudligi hamma vaqt ham tashqaridan sezilavermaydi. Buning sababi shundaki, modda kichik sohalarga (domenlarga) bo’lingan bo’lib, ularning ichida modda spontan magnitlangan bo’ladi. Bu sohalar bir-biriga nisbatan turli burchaklar ostida oriyentirlanganidan natijaviy magnit momenti nolga teng bo’lishi mumkin. Hatto, nisbatan kichik magnit maydon qo’yilganda ham domenlar oralaridagi chegaralar shunday siljiydiki, magnit momenti maydon bo’yicha yo’nalgan domenlar kattalashadi. Natijada materiallarning butun hajmi oson magnitlanadi, barcha magnit momentlari maydon bo’yicha tizilganda (5-rasm), u magnit to’yinishga (I_S) erishadi. Ximiyaviy elementlar ichida temir xona temperaturasida maksimal magnit to’yinishga ega bo’ladi.

Ferromagnetik material xossasi bilan o’zining magnit tarixini yodda saqlash xususiyatiga egadir. Agar magnitlashdan so’ng magnit maydonni olib tashlasak, natijaviy magnit moment nolga teng bo’lmaydi. Bu barcha domenlarning avvalgi oriyentatsiyani olmasligi, ularning ba’zilari ilk qo’yilgan maydonga oriyentirlangani bilan bog’liqdir. Qoldiq natijaviy magnit momenti qoldiq magnitlanganlik (I_γ) deb ataladi. Endi ferromagnetikning o’zi magnit maydon manbai bo’lib qolib, uning intensivligi qoldiq magnitlanganlik kattaligiga bog’liq bo’ladi.

Nolinchi natijaviy magnit momentiga erishish uchun qarama-qarshi yo’nalishli magnit maydon qo’yish lozim. Bu maydonga koertsitiv kuch (H_k) deyiladi. Teskari maydonni oshira borib, so’ngra uni kamaytirib hamda yana musbat maydon qo’yib, biz I-H koordinatalarda gisterezis sirtmog’i hosil qilamiz (5-rasm).

Spin magnit momentlari vektorlarining har bir domen ichida parallel joylashishiga qanday kuchlar majbur qiladi? Klassik fizika bunga javob bera olmadi.Kvant mexanika tomonidan to’lqin-zarra elektron o’rnining ehtimoliy aniqlanishi magnit momentlarning parallel joylashuviga nima majbur qilishini tushunib olish imkonini berdi. Bu - almashinuv o’zaro ta’siri. Yangi klassik til bilan tavsiflashga urinib ko’rganimizda, aytish mumkinki, bu ikkita elektrondan biri ikkinchisining o’rnida, ikkinchisi birinchisining o’rnida turganda ular orasidagi o’zaro ta’sirning elektrostatik energiyasidir. Bunday vaziyatning ehtimolligi kvant mexanikada nolga teng emas. O’zaro ta’sirlashuvchi atomlar orasidagi muayyan masofada, agar spinlarning magnit momentlari parallel (ferromagnetizm ) yoki antiparallel (antiferromagnetizm) bo’lsa, almashinuv o’zaro ta’sir eng kichik bo’ladi. Demak, elektron spinlari magnit momentlarining tartiblangan joylashuvi elektronlar o’zaro ta’sirining natijasidir. Shunday savol tug’iladi: spinlarning magnit momentlari kristall panjarada qanday yo’nalishni tanlaydi. Ushbu holda kristall panjaradagi elektron orbitasining fazodagi joylashishini hisobga olish lozim. Orbitalar va spinlar magnit momentlari orasidagi o’zaro ta’sir asosiy o’rin ola boshlaydi hamda u eng kichik bo’lgan joyda magnit momentlari shu yo’nalishda joylashadi. Kristall panjarada spontan magnitlanish anizotropiyasi (yo’nalishlar bo’yicha farqi) vujudga keladi. Temir uchun, masalan, elementar yacheyka kubining qirrasi shunday yo’nalish bo’ladi.

Temperatura magnit momentlarining tartiblangan joylashuviga halaqit beradi. Atomlar tebranish amplitudalarining kattalashishi magnit momentlarining tartibsizlashishiga olib keladi hamda muayyan temperaturada - Kyuri nuqtasida to’g’ri tartib buziladi va ferromagnetik paramagnetikka aylanadi.

Magnit momentlari tuzilishi yo’nalishining kristall panjara bilan bog’lanishi yana bir ajoyib oqibatga ega. Magnit momentlarining parallel yoki antiparallel joylashuvi kristall hajmining va geometriyasnning o’zgarishiga olib keladi.

Masalan, agar kristall to’g’ri sfera bo’lsa, u holda magnit tartiblashish natijasida uning hajmi bir oz kattalashadi va ellipsoidga aylanadi (6- rasm).

Ferromagnit jismlar magnitlanishida shakllarining o’zgarishi magnitostriksiya deyiladi. Jismning chiziqli o’zgarishlari uncha katta bo’lmasa-da (protsentning o’n mingdan biridan yuzdan birigacha ulushida), lekin u magnitostriksiya hodisasidan amalda foydalanish uchun yetarlidir. Ba’zi ferromagnetiklarda, masalan, temir oksidida antiparallel magnit momentlari o’zaro teng bo’lmaganidan kompensatsiyalanmagan antiferromagnetizm hodisasi yoki ferrimagnetizm vujudga keladi. Bunda hammasi xuddi ferromagnetiklardagidek sodir bo’lsada, natijaviy magnit moment kichik bo’ladi. Bunday moddalarga ferritlar deyiladi.