Речовина в магнітному полі

Речовина в магнітному полі.

План

1. Магнітні властивості речовини. Діа-пара-феромагнетіки.

2. Гістерезис у феромагнетиках.

1. Магнітні властивості речовини. Діа-пара-феромагнетіки.

Розглянемо дію середовища (речовини) на магнітне поле. Досвід та теорія вказують на те, що всі речовини, які розміщені в магнітному полі, отримують магнітні властивості, тобто намагнічуються.

При цьому одні речовини послаблюють зовнішнє поле, а інші його підсилюють.

Діамагнетики — це речовини, які послаблюють зовнішнє магнітне поле.

Парамагнетики – це речовини, які підсилюють зовнішнє магнітне поле.

Феромагнетики – це речовини з класу пара магнетиків, які дуже сильно (в (1000 – і) разів підсилюють зовнішнє магнітне поле.

Більшість речовин – діамагнетики: фосфор, сірка, ртуть, вуглець, метали – вісмут, золото, срібло, мідь та ін.

До парамагнетиків відносяться деякі гази — кисень, азот, метали –алюміній, вольфрам, платина та ін.

До феромагнетиків відносяться: залізо, кобальт, нікель, гадоліній та диспрозій, а також сплави та оксиди цих металів та марганцю і хрому.

Фізична причина пара-, діа — та феромагнетизму виглядає таким чином:

В атомах та молекулах кожної речовини існують колові струми, які утворені орбітальним рухом електронів довкола ядер – орбітальні струми.

Кожному орбітальному струму відповідає свій магнітний момент; до того ж електрони ще мають власний спіновий магнітний момент; також власний магнітний момент мають ядра атомів.

Магнітний момент атома (молекули) – це геометрична сума орбітальних, спінових моментів електронів, а також власного магнітного моменту ядра.

У діамагнетиків сумарний магнітний момент дорівнює нулю.

Проте під дією зовнішнього магнітного поля у цих речовин індукується магнітний момент, який спрямовується проти зовнішнього поля; діамагнітне середовище намагнічується та послаблює зовнішнє поле.

У парамагнетиків завжди існує нескомпенсований власний магнітний момент; зовнішнє поле повертає атоми парамагнетиків так, що магнітні моменти орієнтуються по полю, хоча цьому утворює перепони тепловий рух часток; внаслідок магнітної орієнтації парамагнетики утворюють власне поле, яке підсилює зовнішнє магнітне поле.

Отже, внаслідок заповнення середовища речовиною, результуюча напруженість магнітного поля в цьому середовищі змінюється і становить величину: Речовина в магнітному полі, де: ∆Н – напруженість поля, яке утворює сама речовина.

Цей вираз можна записати у такому вигляді: Речовина в магнітному полі де: μ – відносна магнітна проникність середовища, або просто магнітна проникність.

Μвак.=1; μдіам.<1; μпарам.>1; μфером>>1; μповітря ≈ μвак.

Для феромагнетиків: μСо — 100…180; μNi – 200…300; μсталі = 10000…20000.

Речовина в магнітному полі;

У феромагнетиків магнітна проникність не є величиною сталою; вона залежить від напруженості зовнішнього (намагнічуючого) поля: Спочатку μ дуже швидко зростає, а потім зменшується, наближаючись у дуже сильних магнітних полях до μ=1.

Магнітна індукція у феромагнетиків не пропорційна напруженості зовнішнього поля.

Речовина в магнітному полі

Спочатку індукція швидко сягає Вmax, а потім повільно зростає пропорційно зміні напруженості поля Н. Залежність μ та В від Н була досліджена вперше в 1872 р. А. Г.Столєтовим.

2. Гістерезис у феромагнетиках.

Розглянемо цікаву залежність індукції магнітного поля у феромагнетику від напруженості зовнішнього магнітного поля, коли напруженість може змінювати знак.

Спочатку феромагнетик під дією зовнішнього магнітного поля буде намагнічуватися вздовж кривої (0…1) до стану насичення →(·):Речовина в магнітному полі.

Якщо потім напруженість зовнішнього поля поступово буде зменшуватися, то індукція В теж буде зменшуватися, але не до нуля, а до остаточної Речовина в магнітному полі

Магнітної індукції Речовина в магнітному полі. Щоб повністю розмагнітить феромагнетик треба створити зовнішнє поле з напруженістю протилежним за початковий напрямам: Н=-Нкр. (коерцитивна сила).

Коерцитивна сила – це значення напруженості зовнішнього поля, яке необхідно створити для повного розмагнічування феромагнетика.

Якщо далі збільшувати напруженість зовнішнього поля у протилежному напрямі, то феромагнетик симетрично пере намагнітиться:

Речовина в магнітному полі

Далі феромагнетик можна знову розмагнітить при +Нкр; та намагнітить до +Bmax при +Hmax. Таким чином феромагнетику властиве явище гістерезиса.

Гістерезис(магнітний) — це фізичне явище відставання зміни магнітної індукції від зміни напруженості зовнішнього (намагнічуючого) магнітного поля.

Замкнена крива в координатах Речовина в магнітному поліНазивається петлею гістерезиса.

Площа петлі гістерезисна характеризує роботу, яку витрачає зовнішнє поле на одноразове перемагнічування феромагнетика. Ця робота виділяється у феромагнетику у вигляді тепла.

Отже, щоб запобігти великим втратам на перемагнічування феромагнетика (наприклад, для магніто проводів трансформаторів або двигунів змінного струму), треба використовувати матеріали з малою площею петлі гістерезиса – магніто–м‘які матеріали (у них мале значення коерцитивної сили). Для виготовлення сталих магнітів, навпаки, потрібні магніто-жорсткі матеріали з великим значенням коерцитивної сили.

У всіх феромагнетиків існує температура втрати магнітних властивостей – точка Кюрі. У заліза: Ткюрі=1043К, у нікеля: Ткюрі=633К.

При температурі T>ТКюрі феромагнетик стає звичайним парамагнетиком з μ≈1.

Незвичайні властивості феромагнетиків пов‘язані з існуванням в їх внутрішній структурі значних за об‘ємом дільниць самовільно намагнічених до насичення – доменів. Лінійні розмірі доменів –до 10-2мм. В межах одного домена всі магнітні моменти орієнтовані однаково. Проте без зовнішнього поля в цілому феромагнетик не має магнітних властивостей, зовнішнє поле повертає всі домени в одному напрямі; тепловий рух не в змозі дезорієнтувати такі великі утворення як домени; тільки при температурі, вищій за точку Кюрі тепловий рух порушує магнітну орієнтацію всередині самих доменів, внаслідок чого феромагнетик перетворюється на парамагнетик.

Tagged with: , , , ,
Posted in Фізика
фоторюкзак
Перелік предметів:
  1. Інформаційні технологіі в галузі
  2. Інформаційні технологіі в системах якості стандартизаціісертифікаціі
  3. Історія української культури
  4. Бухоблік у ресторанному господарстві
  5. Діловодство
  6. Мікропроцесорні системи управління технологічними процесами
  7. Науково-практичні основи технологіі молока і молочних продуктів
  8. Науково-практичні основи технологіі м’яса і м’ясних продуктів
  9. Організація обслуговування у підприємствах ресторанного господарства
  10. Основи наукових досліджень та технічноі творчості
  11. Основи охорони праці
  12. Основи підприємницькоі діяльності та агробізнесу
  13. Політологія
  14. Технологічне обладнання для молочноі промисловості
  15. Технологічне обладнання для м’ясноі промисловості
  16. Технологічний семінар
  17. Технологія зберігання консервування та переробки молока
  18. Технологія зберігання консервування та переробки м’яса
  19. Технологія продукціі підприємств ресторанного господарства
  20. Технохімічний контроль
  21. Технохімічний контроль
  22. Управління якістю продукціі ресторанного господарства
  23. Вища математика 3к.1с
  24. Вступ до фаху 4к.2с.
  25. Загальні технології харчових виробництв
  26. Загальна технологія харчових виробництв 4к.2с.
  27. Мікробіологія молока і молочних продуктів 3к.1с
  28. Математичні моделі в розрахунках на еом
  29. Методи контролю харчових виробництв
  30. Основи фізіології та гігієни харчування 3к.1с
  31. Отримання доброякісного молока 3к.1с
  32. Прикладна механіка
  33. Прикладна механіка 4к.2с.
  34. Теоретичні основи технології харчових виробництв
  35. Технологія зберігання, консервування та переробки м’яса
  36. Фізика
  37. Харчові та дієтичні добавки
  38. Фізичне виховання 3к.1с

На русском

  1. Методы контроля пищевых производств
  2. Общая технология пищевых производств
  3. Теоретические основы технологий пищевых производств
  4. Технология хранения, консервирования и переработки мяса
LiveInternet

Интернет реклама УБС