Một số hợp chất có độ từ hóa khi không có từ trường ngoài tạo thành một lớp vật liệu từ đặc biệt. Các chất này gọi là chất sắt từ.
Các chất sắt từ quen thuộc ở nhiệt độ phòng là các nguyên tố sắt, coban, niken, gadolo cùng các hợp kim và hợp chất của chúng.Các chất sắt từ là các vật liệu từ mạnh, độ từ thẩm của chúng có thể lớn hơn độ từ hóa của các chất nghịch từ và thuận từ đến 1010lần.
Bảng 2.1.1. Các đại lượng và đơn vị từ trong hệ đơn vị SI và CGS
Đại lượng Hệ đơn vị SI Hệ đơn vị Gauss
(CGS)
Các hệ số chuyển từ hệ CGS sang hệ SI
Cảm ứng từ B T G 10-4
Từ trường H A/m Oe 103/4π
Độ từ hoá Mr A/m emu/cm3 103
Độ từ thẩm μ H/m Không thứ
nguyên 4π . 107
Độ cảm từ χ Không thứ
nguyên emu/g.Oe 4π
Với độ từ hóa Mr là một trong những tính chất điển hình của các chất sắt từ, phụ thuộc vào từ trường H theo một quy luật khá phức tạp. Đường cong biểu thị sự phụ thuộc giữa Mr và H được gọi là đường cong từ trễ. Hiện tượng từ trễ xuất hiện là do độ từ hóa của các chất sắt không phải là một hàm đơn trị đối với H, mà còn phụ thuộc vào sự tác dụng của các từ trường
có từ trước đó. Tính chất này đã được các nhà vật lý sử dụng để nghiên cứu quá trình phát triển của quả đất.
Độ từ hóa của chất sắt từ biến mất khi có từ trường Hc tác dụng, từ trường này ngược dấu với từ trường tạo cảm ứng. Hc được gọi là lực kháng từ. Sự tồn tại của độ từ hóa dư cho phép ta tạo nên các nam châm vĩnh cửu trong thực tế. Một nam châm vĩnh cữu có tính chất tốt khi lực kháng từ cao.
Các đại lượng Br (hay Mr), Hc, và 𝜇𝑚𝑎𝑥là các giá trị đặc trưng cho các chất sắt từ. Nếu lực kháng từ Hc lớn thì chất sắt từ được gọi là chất sắt từ cứng (hình 1.6.4). Nó được gọi là từ cứng vì độ từ hoá khó đạt đến bão hoá và lực kháng từ khó giảm về không. Chất sắt từ cứng có đường cong từ trễ rộng. Ngược lại, chất sắt từ mềm có lực kháng từ bé và đường cong từ trễ hẹp. Điều đó có nghĩa là để đạt đến độ bão hoà thì cần từ trường nhỏ hơn nhiều so với từ cứng.
Ferrit từ là các chất thuộc loại phản sắt từ không bù trừ, có nghĩa là momen từ của các phân mạng đối song song nhưng có độ lớn tuyệt đối không bằng nhau. Ferrit là tên gọi chung của các liên kết hóa học MO.Fe2O3, trong đó M là một kim loại hóa trị II hay III. (Ni, Zn,Cu, Mg, Y, La).
Về tính chất điện, ferrit thuộc loại bán dẫn điện, có điện trở suất khá lớn, cỡ 10-2Ohm. Do đó, chúng có giá trị sử dụng rất lớn.
Hình 2.1.4: Đường cong từ trễ của chất sắt từ cứng (trên) và chất sắt từ mềm
Các ferrit mềm thông dụng là ferrit magie kẽm, niken kẽm được dùng làm lõi các cuộn cảm biến, lõi biến thế, anten...
Các ferit từ cứng như ferit bari, ferrit bari stronti được sử dụng như nam châm vĩnh cửu vì chúng có lực kháng từ lớn.
Ngoài ra còn có vật liệu ferrit từ khác nữa là oxit sắt gama (γ- Fe2O3) được sử dụng rộng rãi để chế tạo các vật liệu ghi từ.
Mẫu bột sau khi được điều chế được dồn vào cốc thủy tinh nhỏ, cân mẫu. Sau đó, cốc thủy tinh chứa mẫu trên được đặt vào khe từ của máy. Tiếp theo, nhập các dữ liệu nhằm giúp máy đưa ra kết quả chính xác nhất (mẫu ở dạng nào: rắn hay lỏng, khối lượng mẫu, thông số cần lấy sau khi đo: Hc và Mr, theo dõi từ trường của máy sao cho bão hòa với độ kháng từ của bột). Cuối cùng cho máy hoạt động và tự cho biểu đồ đường cong từ trễ và kết quả theo yêu cầu.
Các đặc trưng từ tính được đo ở Phòng thí nghiệm vật liệu từ và siêu dẫn thuộc Phân viện Vật lý Tp.HCM, loại máy Microsene EV11.