| Головна » Статті » Фізика | [ Додати статтю ] |
МАГНІТИ
|
Якщо в магнітне поле, утворене струмами в провідниках увести деяку речовину, поле зміниться. Це пояснюється тим, що будь-яка речовина є магнетиком, тобто здатна під впливом магнітного поля намагнічуватися – здобувати магнітний момент М. Цей магнітний момент складається з елементарних магнітних моментів mo , зв'язаних з окремими частками тіла М = mo. В даний час встановлено, що молекули багатьох речовин володіють власним магнітним моментом, зумовленим внутрішнім рухом зарядів. Кожному магнітному моменту відповідає елементарний круговий струм, що створює в навколишньому просторі магнітне поле. При відсутності зовнішнього магнітного поля магнітні моменти молекул орієнтовані безладно, тому зумовлене ними результуюче магнітне поле дорівнює нулю. Дорівнює нулю і сумарний магнітний момент речовини. Останнє відноситься і до тих речовин, молекули яких при відсутності зовнішнього поля не мають магнітних моментів. Якщо ж речовину помістити в зовнішнє магнітне поле, то під дією цього поля магнітні моменти молекул здобувають переважну орієнтацію в одному напрямку, і речовина намагнічується – його сумарний магнітний момент стає відмінним від нуля. При цьому магнітні поля окремих молекул уже не компенсують один одного, у результаті виникає поле B. Інакше відбувається намагнічування речовин, молекули яких при відсутності зовнішнього поля не мають магнітного моменту. Внесення таких речовин у зовнішнє поле индукує елементарні кругові струми в молекулах, і молекули, а разом з ними і всією речовиною здобувають магнітний момент, що також приводить до виникнення поля В1. Більшість речовин при внесенні в магнітне поле намагнічуються слабо. Сильними магнітними властивостями володіють тільки феромагнітні речовини : залізо, нікель, кобальт, багато їхніх сплавів та ін. Намагніченість. Термін «магнетики» застосовується до всіх речовин при розгляді їхніх магнітних властивостей. Ступінь намагнічення магнетика характеризується магнітним моментом одиниця об'єму. Цю величину називають намагніченістю і позначають J. Вона являє собою магнітний момент одиничного обсягу Намагніченість є величиною векторною. Вона зростає зі збільшенням індукції В (чи напруженості Н) магнітного поля. Величина, що одержала назву відносної магнітної проникності середовища, показує, у скількох разів магнітна індукція поле в даному середовищі більше, ніж магнітна індукція у вакуумі. Величину називають магнітною сприйнятливістю. Якщо у всіх точках речовини вектор J однаковий, говорять, що речовина намагнічена однородно. У магнітному відношенні всі речовини можна розділити на слабомагнітні ( парамагнетики й діамагнетики) і сильнонамагнічені (феромагнетики). Пара- і діамагнетики при відсутності магнітного поля ненамагнічені і характеризуються однозначною залежністю J від H. Ферромагнетиками називають речовини (тверді), що можуть мати спонтанну намагніченість, тобто намагнічені вже при відсутності зовнішнього магнітного поля. Типові представники ферромагнетиків – це залізо, кобальт і багато їхніх сплавів. Феромагнетики Особливу групу речовин, що намагнічуються, утворюють феромагнетики (мал. 1, а). Такі речовини, внесені в магнітне поле, під його дією намагнічуються так, що підсилюють зовнішнє магнітне поле, тобто магнітні силові лінії зовнішнього магнітного поля В і магнітного поля речовини В' мають один і той же напрям. Ці речовини намагнічуються дуже сильно (рис. 1, 6) і зберігають власне магнітне поле після припинення дії зовнішнього поля (рис. 1, в). Це явище називається залишковим намагнічуванням і лежить в основі утворення штучних магнітів, наприклад, магнітних стрілок). Окрім цього, для них характерне явище магнітного насичення, яке полягає у тому, що при їхньому намагнічені і поступовому збільшенні зовнішнього поля власне поле речовини спочатку зростає пропорційно до зовнішнього, відтак ця пропорційність порушується і, зрештою, зростання власного поля припиняється: речовина знаходиться в стані магнітного насичення. Мал.1 Властивості феромагнетиків пов'язані з наявністю у їхній структурі груп атомів, які називаються доменами, котрі вже мають узгоджену орієнтацію елементарних магнітних полів. Орієнтація полів самих доменів, яка відбувається при намагнічуванні, створює власне поле речовини значно сильніше, ніж у інших магнетиків, у яких відбувається лише часткова орієнтація елементарних полів атомів речовини. Орієнтація полів доменів значною мірою зберігається і після припинення дії зовнішнього поля. Така суть залишкового намагнічування. Проте інтенсивний тепловий рух може зруйнувати цю орієнтацію, тому за високої температури феромагнітні речовини втрачають свої магнітні властивості.Температура, за якої це відбувається, має назву точки Кюрі (на честь французького вченого, який відкрив це явище). Якщо намагнічений цвях дуже нагріти, то він втратить здатність притягати до себе залізні предмети. Для заліза і сталі точка Кюрі дорівнює 700-800°С, для нікелю — 300-400°С. Існують магнетики, для яких точка Кюрі нижча від 100°С. Стан магнітного насичення відповідає, очевидно, найповнішій можливій орієнтації полів доменів. До феромагнетиків належать: залізо, сталь, нікель, кобальт і деякі сплави (пе-рмалой, магніко, алніко тощо). Отже, магнітне поле, що утворюється у речовині, є результатом додавання двох полів: зовнішнього поля і власного поля речовини, яке виникає у результаті намагнічування. Магнітна індукція В поля у речовині — це алгебраїчна сума індукції зовнішнього поля В0 та індукції Вв власного поля речовини. Для феромагнетиків >1, тобто індукція результуючого поля є значно більшою від індукції В магнітного поля у вакуумі. Парамагнетики ukrreferat.com – власник файлу Речовини атоми яких мають власне елементарне магнітне поле (рис. 2, а), що утворилося внаслідок руху електронів по орбітах атомів (цей рух може розглядатися як деякий мікрострум), називаються парамагнетиками. Тіла, що складаються з таких речовин, немагнітні. Вони власного магнітного поля не утворюють, оскільки елементарні поля атомів мають в масі речовини хаотичну просторову орієнтацію, яка в процесі теплового руху весь час змінюється, і тому вони взаємно компенсуються. Але якщо таку речовину внести в потужне магнітне поле, то орієнтація мікрострумів, у результаті якої в атомах па-рамагнетиків створюється власне елементарне магнітне поле, зміниться так, що ці поля набудуть напряму такого ж, як і зовнішнє поле. Додаючись, вони утворюють власне магнітне поле речовини, яке напрямлене узгоджено Із зовнішнім полем і його підсилює (рис. 2, 6). Цей ефект називається парамагнети-змом. Рис. 2 Якщо парамагнітне тіло піднести до полюсів магніту, воно притягується, а коли стержень із парамагнетика вільно висить на нитці, то встановлюються вздовж силових ліній поля магніту. До парамагнітних тіл належать гази, лужні та лужноземельні метали, алюміній, платина, вольфрам, хром, марганець, розчини солей заліза тощо. Таким чином, магнітне поле, що утворюється у речовині, є результатом додавання двох полів: зовнішнього і власного поля речовини, яке виникає у результаті намагнічування. Для парамагнетиків відносна магнітна проникність ц > 1, тобто магнітна індукція зовнішнього поля за наявності парамагнетика виявляється більшою за магнітну індукцію без парамагнетика. У неоднорідному магнітному полі парамагнетик втягується у ділянку з більшою індукцією магнітного поля. Якщо парамагнетик винести з магнітного поля, то його речовина повертається у вихідний немагнітний стан. Діамагнетики Рух електронів по орбітах в атомах можна розглядати як деякий мікро-струм. Усі ці мікроструми утворюють свої магнітні мікрополя, які, додаючись, утворюють власне елементарне магнітне поле атома. Проте в деяких випадках (за певної кількості електронів у атомі і відповідних орієнтаціях їхніх рухів) мікрополя в атомі можуть взаємно компенсуватися і тоді атом власного елементарного магнітного поля не має. Речовини, атоми яких власного елементарного магнітного поля не мають (рис. 3, а), називаються діамагнетиками. Тіла, що складаються з діамагнетич-них речовин, немагнітні. Вони власного магнітного поля не утворюють, оскільки елементарні магнітні поля атомів відсутні. Якщо діамагнетичну речовину помістити у зовнішнє магнітне поле, то на мікроструми в його атомах з боку поля діятимуть сили Лоренца, які викличуть зміну просторової орієнтації орбіт електронів. У зв'язку з цим в атомах з'являться наведені елементарні магнітні поля, напрями яких протилежні зовнішньому полю (правило Ленца). У результаті додавання цих елементарних полів утворюється власне магнітне поле речовини, яке спрямоване назустріч зовнішньому полю, і його послаблює (рис. 3 6). На рисунку силові лінії зовнішнього поля позначені суцільною лінією, а речовини власного поля — пунктиром. Цей ефект називається діамагнетизмом і у діамагнетиків є єдиним результатом дії зовнішнього поля. Рис. 3 Якщо діамагнітне тіло піднести до полюсів магніту, то воно виштовхується в ділянку слабого магнітного поля, а коли стержень з діамагнетика вільно висить на нитці в однорідному магнітному полі, то встановлюється перпендикулярно до силових ліній поля. До діамагнітних речовин належать: вода, переважна частина органічних сполук (наприклад, вуглеводи і білки), алмаз, графіт, майже всі гази, а також деякі метали (вісмут, срібло, цинк, мідь, золото). Якщо діамагнетик винести із зовнішнього магнітного поля, він повертається у вихідний немагнітний стан.Таким чином, магнітне поле, що утворюється у діамагнетику, внесеному в зовнішнє магнітне поле, є результатом додавання двох полів: зовнішнього і власного поля речовини, яке виникає у результаті намагнічування. Магнітну індукцію В поля в речовині можна виразити як алгебраїчну суму індукції BQ поля, що намагнічує, та індукції B власного поля речовини. Для діамагнетиків відносна магнітна проникність < 1, тобто магнітна індукція поля за наявності діамагнетика виявляється меншою за магнітну індукцію без діамагнетика. Список використаної літератури: 1. Електрика і магнетизм / Під ред. Ландсберга Г.С. - М., 1985 2. Іродів І.Е. Електромагнетизм. Основні закони. - М., 2000 3. Павлов П.В., Чубів А.Ф. Фізика твердого тіла. - М., 2000 4. Трофимова Т.І. Курс фізики. - М., 1999 4. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Довідник по фізиці. - М., 1996. | |
| Переглядів: 825 | |
| Всього коментарів: 0 | |