Magnetinės medžiagos. Medžiagos magnetinis pralaidumas ir magnetinis jautrumas

Vadinamas magnetiniu pralaidumu . Absoliutus magnetinispralaidumas aplinka yra B ir H santykis. Pagal Tarptautinė sistema vienetų jis matuojamas vienetais, vadinamais 1 henris vienam metrui.

Jo skaitinė vertė išreiškiama jos vertės ir vakuumo magnetinio pralaidumo santykiu ir žymima µ. Ši vertė vadinamas santykinis magnetinispralaidumas(arba tiesiog magnetinis pralaidumas). Kaip santykinis dydis, jis neturi matavimo vieneto.

Taigi santykinis magnetinis pralaidumas µ yra vertė, rodanti, kiek kartų tam tikros terpės lauko indukcija yra mažesnė (arba didesnė) už vakuumo indukciją. magnetinis laukas.

Kai medžiaga yra veikiama išorinio magnetinio lauko, ji įmagnetinama. Kaip tai atsitinka? Remiantis Ampero hipoteze, kiekvienoje medžiagoje nuolat cirkuliuoja mikroskopinės elektros srovės, kurias sukelia elektronų judėjimas jų orbitose ir jų pačių buvimas Normaliomis sąlygomis šis judėjimas yra netvarkingas, o laukai „gesina“ (kompensuoja) vienas kitą . Kai kūnas patenka į išorinį lauką, srovės yra sutvarkytos ir kūnas įmagnetinamas (t.y. turi savo lauką).

Visų medžiagų magnetinis pralaidumas yra skirtingas. Pagal dydį medžiagas galima suskirstyti į tris didelės grupės.

U diamagnetinės medžiagos magnetinio pralaidumo µ reikšmė yra šiek tiek mažesnė už vienetą. Pavyzdžiui, bismutas turi µ = 0,9998. Diamagnetai yra cinkas, švinas, kvarcas, varis, stiklas, vandenilis, benzenas ir vanduo.

Magnetinis pralaidumas paramagnetinisšiek tiek daugiau nei vienas (aliuminio µ = 1,000023). Paramagnetinių medžiagų pavyzdžiai yra nikelis, deguonis, volframas, kietoji guma, platina, azotas, oras.

Galiausiai, trečioji grupė apima daugybę medžiagų (daugiausia metalų ir lydinių), kurių magnetinis pralaidumas žymiai (keliomis eilėmis) viršija vienetą. Šios medžiagos yra feromagnetai. Tai daugiausia apima nikelį, geležį, kobaltą ir jų lydinius. Plieno µ = 8∙10^3, nikelio ir geležies lydinio µ=2,5∙10^5. Feromagnetai turi savybių, išskiriančių juos iš kitų medžiagų. Pirma, jie turi liekamąjį magnetizmą. Antra, jų magnetinis pralaidumas priklauso nuo išorinio lauko indukcijos dydžio. Trečia, kiekvienam iš jų yra tam tikras temperatūros slenkstis, vadinamas Curie taškas, kai jis praranda savo feromagnetines savybes ir tampa paramagnetinis. Nikelio Curie taškas yra 360 °C, geležies - 770 °C.

Feromagnetų savybes lemia ne tik magnetinis laidumas, bet ir I reikšmė, vadinama įmagnetinimasšios medžiagos. Tai sudėtinga netiesinė magnetinės indukcijos funkcija, įmagnetinimo padidėjimas apibūdinamas linija, vadinama įmagnetinimo kreivė. Tokiu atveju, pasiekus tam tikrą tašką, įmagnetinimas praktiškai nustoja augti ( magnetinis prisotinimas). Feromagneto įmagnetinimo vertės atsilikimas nuo didėjančios išorinio lauko indukcijos vertės vadinamas magnetinė histerezė. Šiuo atveju feromagneto magnetinės charakteristikos priklauso ne tik nuo jo būsenos šiuo metu, bet ir dėl ankstesnio įmagnetinimo. Šios priklausomybės kreivės grafinis pavaizdavimas vadinamas histerezės kilpa.

Dėl savo savybių feromagnetai plačiai naudojami technikoje. Jie naudojami generatorių ir elektros variklių rotoriuose, transformatorių šerdžių gamyboje ir elektroninių kompiuterių dalių gamyboje. Feromagnetai naudojami magnetofonuose, telefonuose, magnetinėse juostose ir kitose laikmenose.

Absoliutus magnetinis pralaidumas - tai yra proporcingumo koeficientas, kuriame atsižvelgiama į aplinkos, kurioje yra laidai, įtaką.

Norint suprasti terpės magnetines savybes, magnetinis laukas aplink laidą, kurio srovė tam tikroje terpėje, buvo lyginamas su magnetiniu lauku aplink tą patį laidą, bet esantį vakuume. Nustatyta, kad kai kuriais atvejais laukas yra intensyvesnis nei vakuume, kitais – mažesnis.

Yra:

v Paramagnetinės medžiagos ir aplinkos, kuriose gaunamas stipresnis MF (natris, kalis, aliuminis, platina, manganas, oras);

v Diamagnetinės medžiagos ir aplinkos, kuriose magnetinis laukas silpnesnis (sidabras, gyvsidabris, vanduo, stiklas, varis);

v Feromagnetinės medžiagos, kuriose sukuriamas stipriausias magnetinis laukas (geležis, nikelis, kobaltas, ketus ir jų lydiniai).

Absoliutus magnetinis pralaidumas skirtingoms medžiagoms turi skirtingas reikšmes.

Magnetinė konstanta - Tai yra absoliutus vakuumo magnetinis pralaidumas.

Santykinis magnetinis terpės pralaidumas- bematis dydis, parodantis, kiek kartų medžiagos absoliutus magnetinis pralaidumas yra didesnis arba mažesnis už magnetinę konstantą:

Diamagnetinėms medžiagoms - , paramagnetinėms medžiagoms - (techniniams diamagnetinių ir paramagnetinių kūnų skaičiavimams imama lygi vienetui), feromagnetinėms medžiagoms - .

MP įtampa N apibūdina MF sužadinimo sąlygas. Intensyvumas vienalytėje terpėje nepriklauso nuo medžiagos, kurioje sukuriamas laukas, magnetinių savybių, tačiau atsižvelgiama į srovės dydžio ir laidininkų formos įtaką magnetinio lauko intensyvumui. duotas taškas.

MF intensyvumas yra vektorinis dydis. Vektorinė kryptis N izotropinėms terpėms (terpėms, turinčioms identiškas magnetines savybes visomis kryptimis) , sutampa su magnetinio lauko arba vektoriaus kryptimi tam tikrame taške.

Sukurto magnetinio lauko stiprumas įvairių šaltinių, parodyta pav. 13.

Magnetinis srautas yra iš viso magnetinės linijos, einančios per visą nagrinėjamą paviršių. Magnetinis srautas F arba MI srautas per sritį S , statmena magnetinėms linijoms yra lygi magnetinės indukcijos sandaugai IN pagal plotą, kurį prasiskverbia šis magnetinis srautas.

42) Į ritę įvedant geležinę šerdį, magnetinis laukas padidėja ir šerdis įmagnetinama. Šį efektą atrado Ampere. Jis taip pat atrado, kad magnetinio lauko indukcija medžiagoje gali būti didesnė arba mažesnė nei paties lauko indukcija. Tokios medžiagos pradėtos vadinti magnetais.

Magnetai– tai medžiagos, galinčios pakeisti išorinio magnetinio lauko savybes.

Magnetinis pralaidumas medžiaga nustatoma pagal santykį:

B 0 – išorinio magnetinio lauko indukcija, B – indukcija medžiagos viduje.

Priklausomai nuo B ir B 0 santykio, medžiagos skirstomos į tris tipus:

1) Diamagnetai(m<1), к ним относятся cheminiai elementai: Cu, Ag, Au, Hg. Magnetinis pralaidumas m=1-(10 -5 - 10 -6) labai nedaug skiriasi nuo vieneto.

Šią medžiagų klasę atrado Faradėjus. Šios medžiagos yra „išstumiamos“ iš magnetinio lauko. Jei pakabinsite diamagnetinį strypą prie stipraus elektromagneto poliaus, jis bus atstumtas. Todėl lauko ir magneto indukcijos linijos yra nukreiptos skirtingomis kryptimis.

2) Paramagnetai turi magnetinę laidumą m>1, o šiuo atveju ji taip pat šiek tiek viršija vienetą: m=1+(10 -5 - 10 -6). Šio tipo magnetinė medžiaga apima cheminius elementus Na, Mg, K, Al.

Paramagnetinių medžiagų magnetinis pralaidumas priklauso nuo temperatūros ir mažėja jai didėjant. Be magnetizuojančio lauko, paramagnetinės medžiagos nesukuria savo magnetinio lauko. Gamtoje nuolatinių paramagnetų nėra.

3) Feromagnetai(m>>1): Fe, Co, Ni, Cd.

Šios medžiagos gali būti įmagnetintos be išorinio lauko. Egzistavimas liekamasis magnetizmas vienas iš svarbios savybės feromagnetai. Kai šildomas iki aukštos temperatūros išnyksta medžiagos feromagnetinės savybės. Temperatūra, kurioje šios savybės išnyksta, vadinama Curie temperatūra(pavyzdžiui, geležies T Curie = 1043 K).

Esant žemesnei nei Curie taško temperatūrai, feromagnetas susideda iš domenų. Domenai– tai spontaniško savaiminio įmagnetėjimo sritys (9.21 pav.). Domeno dydis yra apytiksliai 10 -4 -10 -7 m Magnetų egzistavimą lemia spontaniško įmagnetinimo sritys. Geležinis magnetas gali išlaikyti savo magnetines savybes ilgą laiką, nes jame domenai yra išdėstyti tvarkingai (vyrauja viena kryptis). Magnetinės savybės išnyks, jei magnetas stipriai nukentės arba per daug įkaista. Dėl šių įtakų sritys tampa „netvarkingos“.

9.21 pav. Domenų forma: a) nesant magnetinio lauko, b) esant išoriniam magnetiniam laukui.

Domenai gali būti pavaizduoti kaip uždaros srovės magnetinių medžiagų mikrotūriuose. Domenas gerai pavaizduotas 9.21 pav., iš kurio matyti, kad srovė domene juda išilgai nutrūkusios uždaros kilpos. Dėl uždarų elektronų srovės atsiranda magnetinis laukas, statmenas elektronų orbitos plokštumai. Nesant išorinio magnetinio lauko, domenų magnetinis laukas nukreipiamas chaotiškai. Šis magnetinis laukas keičia kryptį veikiamas išorinio magnetinio lauko. Magnetai, kaip jau minėta, skirstomi į grupes, priklausomai nuo to, kaip domeno magnetinis laukas reaguoja į išorinio magnetinio lauko veikimą. Diamagnetinėse medžiagose magnetinis laukas daugiau domenai yra nukreipti priešinga išorinio magnetinio lauko veikimo kryptimi, o paramagnetinėse medžiagose, priešingai, išorinio magnetinio lauko veikimo kryptimi. Tačiau domenų, kurių magnetiniai laukai nukreipti priešingomis kryptimis, skaičius skiriasi labai nedaug. Todėl dia- ir paramagnetų magnetinis pralaidumas m skiriasi nuo vieneto 10 -5 - 10 -6 eilės dydžiu. Feromagnetuose domenų, turinčių magnetinį lauką išorinio lauko kryptimi, skaičius yra daug kartų didesnis nei domenų, kurių magnetinio lauko kryptis yra priešinga.

Įmagnetinimo kreivė. Histerezės kilpa.Įmagnetinimo reiškinys atsiranda dėl liekamojo magnetizmo egzistavimo, veikiant medžiagai išoriniam magnetiniam laukui.

Magnetinė histerezė yra feromagneto magnetinės indukcijos pokyčių vėlavimo reiškinys, palyginti su išorinio magnetinio lauko stiprumo pokyčiais.

9.22 paveiksle pavaizduota medžiagoje esančio magnetinio lauko priklausomybė nuo išorinio magnetinio lauko B=B(B 0). Be to, išorinis laukas brėžiamas išilgai Ox ašies, o medžiagos įmagnetinimas – išilgai Oy ašies. Išorinio magnetinio lauko padidėjimas lemia medžiagos magnetinio lauko padidėjimą išilgai linijos iki vertės. Sumažinus išorinį magnetinį lauką iki nulio, sumažėja medžiagos magnetinis laukas (taške Su) iki vertės Į rytus(liekamasis įmagnetinimas, kurio reikšmė didesnė už nulį). Šis poveikis yra mėginio įmagnetinimo vėlavimo pasekmė.

Išorinio magnetinio lauko indukcijos vertė, reikalinga visiškam medžiagos išmagnetinimui (9.21 pav. d taškas) vadinama prievartos jėga. Mėginio įmagnetinimo nulinė vertė gaunama pakeitus išorinio magnetinio lauko kryptį į reikšmę. Toliau didindami išorinį magnetinį lauką priešinga kryptimi iki maksimalios vertės, mes jį padidiname iki vertės. Tada mes keičiame magnetinio lauko kryptį, padidindami ją iki vertės. Šiuo atveju mūsų medžiaga lieka įmagnetinta. Tik magnetinio lauko indukcijos dydis turi priešingą kryptį, palyginti su taško verte. Toliau didindami magnetinės indukcijos vertę ta pačia kryptimi, taške pasiekiame visišką medžiagos išmagnetinimą, o tada vėl atsiduriame taške . Taigi, mes gauname uždara funkcija, kuris apibūdina visiško įmagnetinimo apsisukimo ciklą. Tokia mėginio magnetinio lauko indukcijos priklausomybė nuo išorinio magnetinio lauko dydžio viso įmagnetinimo apsisukimo ciklo metu vadinama histerezės kilpa. Histerezės kilpos forma yra viena iš pagrindinių bet kurios feromagnetinės medžiagos savybių. Tačiau tokiu būdu pasiekti esmę neįmanoma.

Šiais laikais gana lengva gauti stiprius magnetinius laukus. Veikia daug įrenginių ir įrenginių nuolatiniai magnetai. Kambario temperatūroje jie pasiekia 1–2 T radiacijos lygį. Mažais kiekiais fizikai išmoko gauti pastovius iki 4 Teslų magnetinius laukus, naudodami tam tikslui specialius lydinius. Esant žemai temperatūrai, skysto helio temperatūros tvarka, gaunami magnetiniai laukai, didesni nei 10 teslų.

43) Elektromagnetinės indukcijos dėsnis (Faraday-Maxwell dėsnis). Lenzo taisyklės

Apibendrindamas savo eksperimentų rezultatus, Faradėjus suformulavo elektromagnetinės indukcijos dėsnį. Jis parodė, kad pasikeitus magnetiniam srautui uždaroje laidžioje grandinėje, sužadinama indukcijos srovė. Vadinasi, grandinėje atsiranda indukuota emf.

Sukeltas emf yra tiesiogiai proporcingas magnetinio srauto kitimo greičiui laikui bėgant. Šio dėsnio matematinį žymėjimą parengė Maksvelas, todėl jis vadinamas Faradėjaus-Maksvelo dėsniu (elektromagnetinės indukcijos dėsniu).

Jei aukščiau aprašytuose eksperimentuose vietoj geležinės šerdies imame šerdis iš kitų medžiagų, tuomet galima aptikti ir magnetinio srauto pokytį. Natūraliausia tikėtis, kad labiausiai pastebimą poveikį sukels medžiagos, savo magnetinėmis savybėmis panašios į geležį, t. y. nikelis, kobaltas ir kai kurie magnetiniai lydiniai. Iš tiesų, kai į ritę įvedama iš šių medžiagų pagaminta šerdis, magnetinio srauto padidėjimas pasirodo gana reikšmingas. Kitaip tariant, galime pasakyti, kad jų magnetinis pralaidumas yra didelis; Pavyzdžiui, nikelio vertė gali siekti 50, kobalto – 100. Visos šios medžiagos su didelės vertės sujungtos į vieną feromagnetinių medžiagų grupę.

Tačiau visos kitos „nemagnetinės“ medžiagos taip pat turi tam tikrą poveikį magnetiniam srautui, nors šis poveikis yra daug mažesnis nei feromagnetinių medžiagų. Labai kruopštaus matavimo pagalba galima nustatyti šį pokytį ir nustatyti magnetinį laidumą įvairios medžiagos. Tačiau reikia turėti omenyje, kad aukščiau aprašytame eksperimente mes palyginome magnetinį srautą ritėje, kurios ertmė užpildyta geležimi, su srautu ritėje, kurios viduje yra oras. Kol kalbėjome apie tokias labai magnetines medžiagas kaip geležis, nikelis, kobaltas, tai neturėjo reikšmės, nes oro buvimas labai mažai veikia magnetinį srautą. Tačiau tirdami kitų medžiagų, ypač paties oro, magnetines savybes, žinoma, turime palyginti su ritė, kurios viduje nėra oro (vakuumo). Taigi, norint nustatyti magnetinį pralaidumą, mes imame magnetinių srautų santykį tiriamoje medžiagoje ir vakuume. Kitaip tariant, vakuumo magnetinį pralaidumą imame kaip vieną (jei , tada ).

Matavimai rodo, kad visų medžiagų magnetinis pralaidumas skiriasi nuo vieneto, nors dažniausiai šis skirtumas yra labai mažas. Tačiau ypač įsidėmėtina tai, kad vienų medžiagų magnetinis pralaidumas yra didesnis už vienetą, o kitų – mažesnis už vienetą, t.y., užpildžius ritę vienomis medžiagomis, magnetinis srautas didėja, o užpildant ritę kitomis medžiagomis sumažėja. šis srautas. Pirmoji iš šių medžiagų vadinama paramagnetinėmis (), o antroji - diamagnetinėmis (). Kaip rodo lentelė. 7, paramagnetinių ir diamagnetinių medžiagų pralaidumo skirtumas nuo vienybės yra nedidelis.

Ypač reikia pabrėžti, kad paramagnetiniams ir diamagnetiniams kūnams magnetinis pralaidumas nepriklauso nuo išorinio, įmagnetinančio lauko magnetinės indukcijos, t.y. tai yra pastovi reikšmė, apibūdinanti tam tikrą medžiagą. Kaip matysime § 149, tai netaikoma geležies ir kitų panašių (feromagnetinių) kūnų atveju.

7 lentelė. Kai kurių paramagnetinių ir diamagnetinių medžiagų magnetinis pralaidumas

Paramagnetinių ir diamagnetinių medžiagų įtaka magnetiniam srautui, kaip ir feromagnetinių medžiagų, paaiškinama tuo, kad ritės apvijoje srovės sukuriamas magnetinis srautas jungiasi su elementariųjų amperų srovių sklindančiu srautu. Paramagnetinės medžiagos padidina ritės magnetinį srautą. Šis srauto padidėjimas, kai ritė užpildoma paramagnetine medžiaga, rodo, kad paramagnetinėse medžiagose, veikiant išoriniam magnetiniam laukui, elementarios srovės yra orientuotos taip, kad jų kryptis sutaptų su apvijos srovės kryptimi (276 pav.). Nedidelis skirtumas nuo vienybės tik rodo, kad paramagnetinių medžiagų atveju šis papildomas magnetinis srautas yra labai mažas, t.y., kad paramagnetinės medžiagos įmagnetinamos labai silpnai.

Magnetinio srauto sumažėjimas užpildant ritę diamagnetine medžiaga reiškia, kad šiuo atveju magnetinis srautas iš elementarių amperų srovių yra nukreiptas priešingai ritės magnetiniam srautui, t.y. diamagnetinėse medžiagose, veikiant išorinei medžiagai. magnetinis laukas, atsiranda elementarios srovės, nukreiptos priešingos apvijų srovėms (277 pav.). Nukrypimų nuo vienybės mažumas šiuo atveju taip pat rodo, kad šių elementariųjų srovių papildomas srautas yra mažas.

Ryžiai. 277. Diamagnetinės medžiagos ritės viduje susilpnina solenoido magnetinį lauką. Elementariosios srovės juose nukreiptos priešingai nei srovė solenoide

Magnetinis momentas yra pagrindinis vektoriaus dydis, apibūdinantis medžiagos magnetines savybes. Kadangi magnetizmo šaltinis yra uždara srovė, magnetinio momento reikšmė M apibrėžiamas kaip srovės sandauga ašį sritį, kurią apima srovės grandinė S:

M = I × S A × m 2 .

Atomų ir molekulių elektroniniai apvalkalai turi magnetinius momentus. Elektronai ir kitos elementarios dalelės turi sukimosi magnetinį momentą, nulemtą jų pačių mechaninio momento – sukinio. Elektrono sukimosi magnetinis momentas išoriniame magnetiniame lauke gali būti orientuotas taip, kad galimos tik dvi lygios ir priešingai nukreiptos momento projekcijos į magnetinio lauko stiprumo vektoriaus kryptį, lygios. Boro magnetonas– 9,274×10 -24 A×m 2 .

1. Apibrėžkite medžiagos „įmagnetinimo“ sąvoką.

Įmagnetinimas - J- yra bendras magnetinis momentas, tenkantis medžiagos tūrio vienetui:

1. Apibrėžkite „magnetinio jautrumo“ sąvoką.

Medžiagos magnetinis jautrumas, א v – medžiagos įmagnetinimo ir tūrio vieneto magnetinio lauko stiprumo santykis:

אv = , bematis kiekis.

Specifinis magnetinis jautrumas, א – magnetinio jautrumo ir medžiagos tankio santykis, t.y. masės vieneto magnetinis jautrumas, matuojamas m 3 /kg.

1. Apibrėžkite „magnetinio pralaidumo“ sąvoką.

Magnetinis pralaidumas, μ – tai fizikinis dydis, apibūdinantis magnetinės indukcijos pokytį veikiant magnetiniam laukui . Izotropinėms terpėms magnetinis pralaidumas yra lygus indukcijos terpėje santykiui IN išorinio magnetinio lauko stiprumui N ir į magnetinę konstantą μ 0 :

Magnetinis pralaidumas yra bematis dydis. Jo reikšmė tam tikrai terpei yra 1 didesnė už tos pačios terpės magnetinį jautrumą:

μ = אv+1, kadangi B = μ 0 (H + J).

1. Pateikite medžiagų klasifikaciją pagal magnetines savybes.

Pagal magnetinę struktūrą ir magnetinio pralaidumo (jautrumo) reikšmes medžiagos skirstomos į:

Diamagnetai μ< 1 (medžiaga „priešina“ magnetiniam laukui);

Paramagnetai μ > 1(medžiaga silpnai suvokia magnetinį lauką);

Feromagnetai μ >> 1(magnetinis laukas medžiagoje didėja);

Ferrimagnetai μ >> 1(magnetinis laukas medžiagoje didėja, tačiau medžiagos magnetinė struktūra skiriasi nuo feromagnetų struktūros);

Antiferromagnetai μ ≈ 1(medžiaga silpnai reaguoja į magnetinį lauką, nors jos magnetinė struktūra panaši į ferimagnetų).

1. Apibūdinkite diamagnetizmo prigimtį.

Diamagnetizmas yra medžiagos savybė įmagnetinti ją veikiančio išorinio magnetinio lauko kryptimi (pagal elektromagnetinės indukcijos dėsnį ir Lenco taisyklę). Diamagnetizmas būdingas visoms medžiagoms, tačiau „gryna forma“ jis pasireiškia diamagnetinėmis medžiagomis. Diamagnetai – tai medžiagos, kurių molekulės neturi savo magnetinių momentų (bendras jų magnetinis momentas lygus nuliui), todėl neturi kitų savybių, išskyrus diamagnetizmą. Diamagnetinių medžiagų pavyzdžiai:

Vandenilis, א = - 2×10 -9 m 3 /kg.

Vanduo, א = - 0,7×10 -9 m 3 /kg.

Deimantas, א = - 0,5×10 -9 m 3 /kg.

Grafitas, א = - 3×10 -9 m 3 /kg.

Varis, א = - 0,09×10 -9 m 3 /kg.

Cinkas, א = - 0,17×10 -9 m 3 /kg.

Sidabras, א = - 0,18×10 -9 m 3 /kg.

Auksas, א = - 0,14×10 -9 m 3 /kg.

43. Apibūdinkite paramagnetizmo prigimtį.

Paramagnetizmas – tai medžiagų, vadinamų paramagnetais, savybė, kurios, patekusios į išorinį magnetinį lauką, įgyja magnetinį momentą, kuris sutampa su šio lauko kryptimi. Paramagnetinių medžiagų atomai ir molekulės, skirtingai nei diamagnetinės medžiagos, turi savo magnetinius momentus. Nesant lauko, šių momentų orientacija yra chaotiška (dėl šiluminio judėjimo), o bendras medžiagos magnetinis momentas lygus nuliui. Kai veikia išorinis laukas, dalelių magnetiniai momentai iš dalies orientuojami lauko kryptimi, o prie išorinio lauko stiprio H pridedamas įmagnetinimas J: B = μ 0 (H + J). Medžiagos indukcija didėja. Paramagnetinių medžiagų pavyzdžiai:

Deguonis, א = 108×10 -9 m 3 /kg.

Titanas, א = 3×10 -9 m 3 /kg.

Aliuminis, א = 0,6×10 -9 m 3 /kg.

Platina, א = 0,97×10 -9 m 3 /kg.

44.Apibūdinkite feromagnetizmo prigimtį.

Feromagnetizmas – tai magnetiškai sutvarkyta medžiagos būsena, kurioje visi tam tikro medžiagos tūrio (domeno) atomų magnetiniai momentai yra lygiagretūs, o tai sukelia spontanišką srities įmagnetėjimą. Magnetinės tvarkos atsiradimas yra susijęs su elektronų mainų sąveika, kuri yra elektrostatinės prigimties (Kulono dėsnis). Jei nėra išorinio magnetinio lauko, įvairių sričių magnetinių momentų orientacija gali būti savavališka, o nagrinėjamos medžiagos tūris gali turėti silpną arba nulinį įmagnetinimą. Kai veikia magnetinis laukas, domenų magnetiniai momentai yra orientuoti išilgai lauko, tuo didesnis lauko stiprumas. Tokiu atveju kinta feromagneto magnetinio pralaidumo vertė ir padidėja indukcija medžiagoje. Feromagnetų pavyzdžiai:

Geležis, nikelis, kobaltas, gadolinis

ir šių metalų lydiniai tarpusavyje ir su kitais metalais (Al, Au, Cr, Si ir kt.). μ ≈ 100…100000.

45. Apibūdinkite ferimagnetizmo prigimtį.

Ferimagnetizmas – tai magnetiškai sutvarkyta materijos būsena, kai atomų arba jonų magnetiniai momentai tam tikrame medžiagos tūryje (domenoje) susidaro atomų ar jonų magnetinės subgardelės, kurių suminiai magnetiniai momentai yra nelygūs vienas kitam ir nukreipti antilygiagrečiai. Ferimagnetizmas gali būti laikomas bendriausiu magnetiškai sutvarkytos būsenos atveju, o feromagnetizmas – kaip atvejis, kai yra viena pogardelė. Ferimagnetų sudėtis būtinai apima feromagnetinius atomus. Ferimagnetų pavyzdžiai:

Fe3O4; MgFe2O4; CuFe2O4; MnFe2O4; NiFe 2 O 4; CoFe2O4...

Ferimagnetų magnetinis pralaidumas yra toks pat kaip ir feromagnetų: μ ≈ 100…100000.

46.Apibūdinkite antiferomagnetizmo prigimtį.

Antiferomagnetizmas – tai magnetiškai sutvarkyta medžiagos būsena, kuriai būdinga tai, kad gretimų medžiagos dalelių magnetiniai momentai yra orientuoti antilygiagrečiai, o nesant išorinio magnetinio lauko bendras medžiagos įmagnetinimas yra lygus nuliui. Kalbant apie savo magnetinę struktūrą, antiferomagnetas gali būti laikomas ypatingu ferimagneto atveju, kuriame subgardelių magnetiniai momentai yra vienodi ir antiparaleliniai. Antiferomagnetų magnetinis pralaidumas yra artimas 1. Antiferomagnetų pavyzdžiai:

Cr 2 O 3; mangano; FeSi; Fe2O3; NiO……… μ ≈ 1.

47.Kokia yra superlaidžios būsenos medžiagų magnetinio pralaidumo reikšmė?

Superlaidininkai, esantys žemiau supersandūros temperatūros, yra idealūs diamagnetai:

א= - 1; μ = 0.

Magnetai

Visos medžiagos, esančios magnetiniame lauke, yra įmagnetintos (jose atsiranda vidinis magnetinis laukas). Atsižvelgiant į vidinio lauko dydį ir kryptį, medžiagos skirstomos į:

1) diamagnetinės medžiagos,

2) paramagnetai,

3) feromagnetai.

Medžiagos įmagnetinimui būdingas magnetinis pralaidumas,

Magnetinė indukcija materijoje,

Magnetinė indukcija vakuume.

Bet kurį atomą galima apibūdinti magnetiniu momentu .

Srovės stipris grandinėje, - grandinės plotas, - normalus grandinės paviršiaus vektorius.

Atomo mikrosrovę sukuria neigiamiems elektronams judant orbitoje ir aplink savo ašį, taip pat teigiamam branduoliui besisukant aplink savo ašį.

1. Diamagnetai.

Kai nėra išorinio lauko, atomuose diamagnetinės medžiagos elektronų ir branduolių srovės kompensuojamos. Bendra atomo mikrosrovė ir jo magnetinis momentas yra lygūs nuliui.

Išoriniame magnetiniame lauke atomuose indukuojamos (indukuojamos) nulinės elementarios srovės. Atomų magnetiniai momentai orientuoti priešinga kryptimi.

Sukuriamas mažas savas laukas, nukreiptas priešingai išoriniam, jį silpninantis.

Diamagnetinėse medžiagose.

Nes< , то для диамагнетиков 1.

2. Paramagnetai

IN paramagnetai atomų mikrosrovės ir jų magnetiniai momentai nėra lygūs nuliui.

Be išorinio lauko šios mikrosrovės išsidėsčiusios chaotiškai.

Išoriniame magnetiniame lauke paramagnetinių atomų mikrosrovės yra nukreiptos išilgai lauko, jį sustiprindamos.

Paramagnetinėje medžiagoje magnetinė indukcija = + šiek tiek viršija .

Paramagnetams 1. Dia- ir paramagnetams galime manyti, kad 1.

1 lentelė. Para- ir diamagnetinių medžiagų magnetinis pralaidumas.

Paramagnetinių medžiagų įmagnetinimas priklauso nuo temperatūros, nes Šiluminis atomų judėjimas neleidžia tinkamai išdėstyti mikrosrovių.

Dauguma gamtoje esančių medžiagų yra paramagnetinės.

Vidinis magnetinis laukas dia- ir paramagnetuose yra nereikšmingas ir sunaikinamas, jei medžiaga pašalinama iš išorinio lauko (atomai grįžta į pradinę būseną, medžiaga išmagnetinama).

3. Feromagnetai

Magnetinis pralaidumas feromagnetai siekia šimtus tūkstančių ir priklauso nuo įmagnetinimo lauko dydžio ( labai magnetinės medžiagos).

Feromagnetai: geležis, plienas, nikelis, kobaltas, jų lydiniai ir junginiai.

Feromagnetuose yra spontaniško įmagnetinimo sritys („domenai“), kuriose visos atominės mikrosrovės yra orientuotos vienodai. Domeno dydis siekia 0,1 mm.

Nesant išorinio lauko, atskirų sričių magnetiniai momentai orientuojami ir kompensuojami atsitiktinai. Išoriniame lauke sritys, kuriose mikrosrovės sustiprina išorinį lauką, padidina savo dydį kaimyninių sąskaita. Gautas magnetinis laukas = + feromagnetuose yra daug stipresnis, palyginti su para- ir diamagnetinėmis medžiagomis.

Domenai, kuriuose yra milijardai atomų, turi inerciją ir greitai negrįžta į pradinę netvarkingą būseną. Todėl, jei feromagnetas pašalinamas iš išorinio lauko, jo paties laukas išlieka ilgą laiką.

Magnetas demagnetizuojasi, kai ilgalaikis saugojimas(laikui bėgant domenai grįžta į chaotišką būseną).

Kitas išmagnetinimo būdas yra šildymas. Kiekvienam feromagnetui yra nustatyta temperatūra (ji vadinama „Curie tašku“), kurioje sunaikinami ryšiai tarp domenų atomų. Šiuo atveju feromagnetas virsta paramagnetu ir įvyksta išmagnetinimas. Pavyzdžiui, geležies Curie taškas yra 770 °C.