Магнитное поле в веществе

Экспериментальные исследования проявили, что все вещества в большей либо наименьшей степени владеют магнитными качествами. Если два витка с токами поместить в какую-либо среду, то сила магнитного взаимодействия меж токами меняется. Этот опыт указывает, что индукция магнитного поля, создаваемого электронными токами в веществе, отличается от индукции магнитного поля, создаваемого теми Магнитное поле в веществе же токами в вакууме. Физическая величина, показывающая, во сколько раз индукция магнитного поля в однородной среде отличается по модулю от индукции магнитного поля в вакууме, именуется магнитной проницаемостью:

Магнитные характеристики веществ определяются магнитными качествами атомов либо простых частиц (электронов, протонов и нейтронов), входящих в состав атомов. В текущее время установлено Магнитное поле в веществе, что магнитные характеристики протонов и нейтронов практически в 1000 раз слабее магнитных параметров электронов. Потому магнитные характеристики веществ в главном определяются электронами, входящими в состав атомов. Одним из важных параметров электрона является наличие у него не только лишь электронного, да и собственного магнитного поля. Собственное магнитное поле электрона именуют спиновым(spin – вращение). Электрон Магнитное поле в веществе делает магнитное поле также и за счет орбитального движения вокруг ядра, которое можно уподобить радиальному микротоку.

Спиновые поля электронов и магнитные поля, обусловленные их орбитальными движениями, и определяют широкий диапазон магнитных параметров веществ. Вещества очень многообразны по своим магнитным свойствам. Практически у всех веществ эти характеристики выражены слабо. Слабо Магнитное поле в веществе-магнитные вещества делятся на две огромные группы – парамагнетики и диамагнетики. Они отличаются тем, что при внесении во наружное магнитное поле парамагнитные эталоны намагничиваются так, что их собственное магнитное поле оказывается направленным по наружному полю, а диамагнитные эталоны намагничиваются против наружного поля.

Потому у парамагнетиков μ > 1, а у диамагнетиков μ < 1. Отличие μ от единицы Магнитное поле в веществе у пара- и диамагнетиков очень не много. К примеру, у алюминия, который относится к парамагнетикам, μ – 1 ≈ 2,1·10–5, у хлористого железа (FeCl3) μ – 1 ≈ 2,5·10–3. К парамагнетикам относятся также платина, воздух и многие другие вещества. К диамагнетикам относятся медь (μ – 1 ≈ –3·10–6), вода (μ – 1 ≈ –9·10–6), висмут (μ – 1 ≈ –1,7·10–3) и другие вещества. Эталоны из пара- и диамагнетика, помещенные в неоднородное магнитное поле меж полюсами Магнитное поле в веществе электромагнита, ведут себя по-разному – парамагнетики втягиваются в область сильного поля, диамагнетики – выталкиваются (рис. 1).

Набросок 1. Парамагнетик (1) и диамагнетик (2) в неоднородном магнитном поле.

Пара- и диамагнетизм разъясняется поведением электрических орбит во наружном магнитном поле. У атомов диамагнитных веществ в отсутствие наружного поля собственные магнитные поля электронов и поля, создаваемые их Магнитное поле в веществе орбитальным движением, стопроцентно скомпенсированы. Появление диамагнетизма связано с действием силы Лоренца на электрические орбиты. Под действием этой силы меняется нрав орбитального движения электронов и нарушается компенсация магнитных полей. Возникающее при всем этом собственное магнитное поле атома оказывается направленным против индукции наружного поля. В атомах парамагнитных веществ магнитные поля электронов Магнитное поле в веществе скомпенсированы не стопроцентно, и атом оказывается схожим небольшому радиальному току. В отсутствие наружного поля эти радиальные микротоки нацелены произвольно, так что суммарная магнитная индукция равна нулю. Наружное магнитное поле оказывает ориентирующее действие – микротоки стремятся сориентироваться так, чтоб их собственные магнитные поля оказались направленными по индукции наружного поля. Из-за термического Магнитное поле в веществе движения атомов ориентация микротоков никогда не бывает полной.

При усилении наружного поля ориентационный эффект увеличивается, так что индукция собственного магнитного поля парамагнитного эталона вырастает прямо пропорционально индукции наружного магнитного поля. Полная индукция магнитного поля в образчике складывается из индукции наружного магнитного поля и индукции собственного магнитного Магнитное поле в веществе поля, появившегося в процессе намагничивания. Механизм намагничивания парамагнетиков очень похож на механизм поляризации полярных диэлектриков. Диамагнетизм не имеет аналога посреди электронных параметров вещества. Необходимо подчеркнуть, что диамагнитными качествами владеют атомы всех веществ. Но, в почти всех случаях диамагнетизм атомов маскируется более сильным парамагнитным эффектом. Явление диамагнетизма было открыто М. Фарадеем (1845 г.).

Вещества Магнитное поле в веществе, способные очень намагничиваться в магнитном поле, именуются ферромагнетиками. Магнитная проницаемость ферромагнетиков по порядку величины лежит в границах 102–105. К примеру, у стали μ ≈ 8000, у сплава железа с никелем магнитная проницаемость добивается значений 250000. К группе ферромагнетиков относятся четыре хим элемента: железо, никель, кобальт, гадолиний. Из их большей магнитной проницаемостью обладает железо. Потому вся эта Магнитное поле в веществе группа получила заглавие ферромагнетиков. Ферромагнетиками могут быть разные сплавы, содержащие ферромагнитные элементы. Обширное применение в технике получили глиняние ферромагнитные материалы – ферриты.

Для каждого ферромагнетика существует определенная температура (так именуемая температура либо точка Кюри), выше которой ферромагнитные характеристики исчезают, и вещество становится парамагнетиком. У железа, к примеру, температура Кюри равна Магнитное поле в веществе 770 °C, у кобальта 1130 °C, у никеля 360 °C. Ферромагнитные материалы делятся на две огромные группы – на магнито-мягкие и магнито-жесткие материалы. Магнито-мягкие ферромагнитные материалы практически вполне размагничиваются, когда наружное магнитное поле становится равным нулю. К магнито-мягким материалам относится, к примеру, незапятнанное железо, электротехническая сталь и некие сплавы Магнитное поле в веществе.

Эти материалы используются в устройствах переменного тока, в каких происходит непрерывное перемагничивание, другими словами изменение направления магнитного поля (трансформаторы, электродвигатели и т. п.). Магнито-жесткие материалы сохраняют в значимой мере свою намагниченность и после удаления их из магнитного поля. Примерами магнито-жестких материалов могут служить углеродистая сталь Магнитное поле в веществе и ряд особых сплавов. Магнито-жесткие метериалы употребляются в главном для производства неизменных магнитов. Магнитная проницаемость μ ферромагнетиков не является неизменной величиной; она очень находится в зависимости от индукции B0 наружного поля. Обычная зависимость μ (B0) приведена на рис. 2. В таблицах обычно приводятся значения наибольшей магнитной проницаемости. 2

Набросок 2. Обычная зависимость магнитной проницаемости ферромагнетика Магнитное поле в веществе от индукции наружного магнитного поля.

Непостоянство магнитной проницаемости приводит к сложной нелинейной зависимости индукции B магнитного поля в ферромагнетике от индукции B0 наружного магнитного поля. Соответствующей особенностью процесса намагничивания ферромагнетиков является так называетмый гистерезис, другими словами зависимость намагничивания от предыстории эталона. Кривая намагничивания B (B0) ферромагнитного эталона представляет собой петлю сложной Магнитное поле в веществе формы, которая именуется петлей гистерезиса (рис. 3.).

Набросок 3. Петля гистерезиса ферромагнетика. Стрелками обозначено направление процессов намагничивания и размагничивания ферромагнитного эталона при изменении индукции B0 наружного магнитного поля.

Из рис. 3 видно, что при наступает магнитное насыщение – намагниченность эталона добивается наибольшего значения. Если сейчас уменьшать магнитную индукцию B0 наружного поля и довести Магнитное поле в веществе ее вновь до нулевого значения, то ферромагнетик сохранит остаточную намагниченность – поле снутри эталона будет равно Br. Остаточная намагниченность образцов позволяет создавать неизменные магниты. Для того, чтоб стопроцентно размагнитить эталон, нужно, изменив символ наружного поля, довести магнитную индукцию B0 до значения –B0c, которое принято именовать коэрцитивной силой.

Дальше процесс Магнитное поле в веществе перемагничивания может быть продолжен, как это обозначено стрелками на рис. 3. У магнито-мягких материалов значения коэрцитивной силы B0c невелико – петля гистерезиса таких материалов довольно «узкая». Материалы с огромным значением коэрцитивной силы, другими словами имеющие «широкую» петлю гистерезиса, относятся к магнито-жестким. Природа ферромагнетизма может быть до конца понята лишь Магнитное поле в веществе на базе квантовых представлений. Отменно ферромагнетизм разъясняется наличием собственных (спиновых) магнитных полей у электронов. В кристаллах ферромагнитных материалов появляются условия, при которых, вследствие сильного взаимодействия спиновых магнитных полей примыкающих электронов, энергетически прибыльной становится их параллельная ориентация.

В итоге такового взаимодействия снутри кристалла ферромагнетика появляются самопроизвольно намагниченные области размером порядка Магнитное поле в веществе 10–2–10–4 см. Эти области именуются доменами. Каждый домен представляет из себя маленькой неизменный магнит. В отсутствие наружного магнитного поля направления векторов индукции магнитных полей в разных доменах нацелены в большенном кристалле хаотически. Таковой кристалл в среднем окажется ненамагниченным. При наложении наружного магнитного поля происходит смещение границ доменов так, что объем Магнитное поле в веществе доменов, нацеленных по наружному полю, возрастает. С повышением индукции наружного поля увеличивается магнитная индукция намагниченного вещества. В очень сильном наружном поле домены, в каких собственное магнитное поле совпадает по направлению с наружным полем, поглощают все другие домены, и наступает магнитное насыщение.

Рис. 4 может служить высококачественной иллюстрацией процесса намагничивания ферромагнитного эталона Магнитное поле в веществе.

Набросок 4. Намагничивание ферромагнитного эталона. (1) B0 = 0; (2) B0 = B01; (3) B0 = B02 > B01.


makedoniya-persiya-ruskolan-i-rasseniya-v-m-dyomin-ot-ariev-k-rusicham.html
makedonskij-vopros-vo-vneshnej-politike-balkanskih-gosudarstv-bolgarii-grecii-serbii-i-ruminii-v-konce-xix-nachale-xx-veka.html
maket-osnovnoj-obrazovatelnoj-programmi-magistraturi-i-rekomendacii-po-proektirovaniyu-normativno-metodicheskih-dokumentov-ee-sostavlyayushih.html