Вещество в магнитном поле.

План

1. Магнитные свойства вещества. Диа-пара-феромагнетикы.

2. Гистерезис в ферромагнетиках.

1. Магнитные свойства вещества. Диа-пара-феромагнетикы.

Рассмотрим действие среды (вещества) на магнитное поле. Опыт и теория показывают, что все вещества, которые размещены в магнитном поле, получают магнитные свойства, т. е. намагничиваются.

При этом одни вещества ослабляют внешнее поле, а другие его усиливают.

Диамагнетиках — это вещества, которые ослабляют внешнее магнитное поле.

Парамагнетики — Это вещества, которые усиливают внешнее магнитное поле.

Ферромагнетики — Это вещества из класса пара магнетиков, которые очень сильно (в (1000 — е) раз усиливают внешнее магнитное поле.

Большинство веществ — диамагнетиках: фосфор, сера, ртуть, углерод, металлы — висмут, золото, серебро, медь и др..

К парамагнетиков относятся некоторые газы — кислород, азот, металлы-алюминий, вольфрам, платина и др..

К ферромагнетиков относятся: железо, кобальт, никель, гадолиний и диспрозий, а также сплавы и оксиды этих металлов и марганца и хрома.

Физическая причина пара-, диа — и ферромагнетизма выглядит следующим образом:

В атомах и молекулах каждого вещества существуют круговые токи, которые образованы орбитальным движением электронов вокруг ядер — орбитальные токи.

Каждому орбитальном тока соответствует свой магнитный момент, к тому же электроны еще имеют собственный спиновый магнитный момент; также собственный магнитный момент имеют ядра атомов.

Магнитный момент атома (молекулы) — это геометрическая сумма орбитальных, спиновых моментов электронов, а также собственного магнитного момента ядра.

В диамагнетиков суммарный магнитный момент равен нулю.

Однако под действием внешнего магнитного поля этих веществ индуцируется магнитный момент, который направляется против внешнего поля; диамагнитное среду намагничивается и ослабляет внешнее поле.

В парамагнетиков всегда существует нескомпенсированный собственный магнитный момент; внешнее поле возвращает атомы парамагнетиков так, что магнитные моменты ориентируются по полю, хотя этому образует преграды тепловое движение частиц; вследствие магнитной ориентации парамагнетики образуют собственное поле, которое усиливает внешнее магнитное поле.

Итак, в результате заполнения среды веществом, результирующая напряженность магнитного поля в этой среде изменяется и составляет величину: , где ΔН — напряженность поля, которое образует само вещество.

Это выражение можно записать в таком виде: где μ — относительная магнитная проницаемость среды, или просто магнитная проницаемость.

Μвак. = 1; μдиам. <1; μпарам.> 1; μфером >> 1; μповитря ≈ μвак.

Для ферромагнетиков: μСо — 100 … 180; μNi — 200 … 300; μстали = 10000 … 20000.

;

В ферромагнетиков магнитная проницаемость не является величиной постоянной, она зависит от напряженности внешнего (намагничуючого) поля: Сначала μ очень быстро растет, а затем уменьшается, приближаясь в очень сильных магнитных полях до μ = 1.

Магнитная индукция в ферромагнетиков не пропорциональна напряженности внешнего поля.

Сначала индукция быстро достигает Вmax, а затем медленно растет пропорционально изменению напряженности поля Н. Зависимость μ и В от Н была исследована впервые в 1872 г. А. Г. Столетовим.

2. Гистерезис в ферромагнетиках.

Рассмотрим интересную зависимость индукции магнитного поля в ферромагнетике от напряженности внешнего магнитного поля, когда напряженность может изменять знак.

Сначала ферромагнетик под действием внешнего магнитного поля будет намагничиваться вдоль кривой (0 … 1) до состояния насыщения → (·):.

Если затем напряженность внешнего поля постепенно будет уменьшаться, то индукция В тоже будет уменьшаться, но не до нуля, а до окончательной

Магнитной индукции . Чтобы полностью розмагнитить ферромагнетик нужно создать внешнее поле с напряженностью противоположным за начальный направлениям: Н =-Нкр. (Коэрцитивная сила).

Коэрцитивная сила — Это значение напряженности внешнего поля, необходимо создать для полного размагничивания ферромагнетика.

Если дальше увеличивать напряженность внешнего поля в противоположном направлении, то ферромагнетик симметрично пере намагнитится:

Далее ферромагнетик можно снова розмагнитить при + Нкр; и намагнитить до + Bmax при + Hmax. Таким образом ферромагнетика свойственно явление гистерезиса.

Гистерезис(Магнитный) — это физическое явление отставание изменения магнитной индукции от изменения напряженности внешнего (намагничуючого) магнитного поля.

Замкнутая кривая в координатах Называется петлей гистерезиса.

Площадь петли гистерезисной характеризует работу, которую тратит внешнее поле на одноразовое перемагничивания ферромагнетика. Эта работа выделяется в ферромагнетике в виде тепла.

Следовательно, чтобы предотвратить большим потерям на перемагничивание ферромагнетика (например, для магнито проводов трансформаторов или двигателей переменного тока), нужно использовать материалы с малой площадью петли гистерезиса — магнито-мягкие материалы (в них малое значение коэрцитивной силы). Для изготовления постоянных магнитов, наоборот, нужны магнито-жесткие материалы с высоким значением коэрцитивной силы.

Во всех ферромагнетиков существует температура потери магнитных свойств — точка Кюри. У железа: Ткюри = 1043К, в никеля: Ткюри = 633К.

При температуре T> ТКюри ферромагнетик становится обычным парамагнетиков с μ ≈ 1.

Необычные свойства ферромагнетиков связаны с существованием в их внутренней структуре значительных по объему участков самовольно намагниченных до насыщения — доменов. Линейные размере доменов-до 10-2мм. В пределах одного домена все магнитные моменты ориентированы одинаково. Однако без внешнего поля в целом ферромагнетик не имеет магнитных свойств, внешнее поле возвращает все домены в одном направлении; тепловое движение не в состоянии дезориентировать такие крупные образования как домены, только при температуре выше точки Кюри тепловое движение нарушает магнитную ориентацию внутри самих доменов, результате чего ферромагнетик превращается в парамагнетик.

Реферати :

• сиродельная ванна их класификация
• мутуализм примеры из микробиологии
• как считать среднюю жирность молока
• технология приготовления бездрожжевого теста безопарным способом и изделий из него
• база лекцій харчових технологій снау
• максимальная температура гибели микробов
• методы определения жира в пищевых продуктах laboratornaya rabota
• реакции для проверки консерв на качество
• производство рыбных консервов