FIZICĂ. 11 clasă. Numărul sarcinii 84
Subiect: Proprietățile magnetice ale materiei. Ferromagnets. Aplicarea feromagnetilor
Materiale magnetice și clasificarea acestora
Orice substanță plasată într-un câmp magnetic afectează valoarea inducției magnetice a acestui câmp. De exemplu, atunci când a introdus? NII miez de fier într-o bobină (solenoid) pentru inducerea de curent? TION solenoid de câmp magnetic crește considerabil, iar serdech? Nik dobândește proprietatea de a atrage de fier piese fine? Tu m. E. este magnetizat. Acest fenomen a fost descoperit pentru prima dată de Ampere.
Ulterior, sa stabilit că inducerea câmpului magnetic în substanță poate fi atât mai mare, cât și mai mică decât inducerea aceluiași câmp într-un vid. Acest lucru se datorează faptului că fiecare substanță are mai mult sau mai puțin proprietăți magnetice. Substanțele capabile să modifice parametrii câmpului magnetic sunt de obicei numiți magneți.
Pentru a caracteriza proprietățile magnetice ale materiei, se introduce o cantitate numită permeabilitatea magnetică a acestei substanțe.
Permeabilitatea magnetică a substanței - este o valoare fizică care arată cât de multe ori câmpul magnetic, la un moment dat de un mediu izotrop omogen diferă modulo câmpului magnetic în același punct în vid. .
Substanțe în care. numite diamagnetice. Acestea includ, de exemplu, elemente. . . . . . . gaze inerte și alte substanțe.
Substanțe în care. sunt numite paramagnete. În special, acestea se referă la. . . . . . . acid și multe alte elemente, precum și soluții de anumite săruri.
Trebuie remarcat faptul că valoarea dia- și paramagneților diferă de unitate foarte puțin, numai cu o cantitate de ordine. prin urmare, diamagnetele și paramagnetele aparțin substanțelor slab magnetice.
Substanțe în care. numite ferromagneți. Acestea includ elementele. . . și multe aliaje. (La temperaturi foarte scăzute, proprietățile feromagnetice dezvăluie elementele unui ...).
Valorile pentru unele aliaje ajung la zeci de mii. Prin urmare, feromagnetele aparțin unor substanțe puternic magnetice.
Momentul magnetic este o cantitate vectorică care caracterizează proprietățile magnetice ale corpurilor și particulelor de materie. Momentul magnetic al curentului electric este un vector. care este numeric egal cu produsul curentului din zonă. limitat de contur :. Direcția este determinată de regula șurubului drept în raport cu direcția curentă din circuit. Unitatea momentului magnetic în SI. Momentul magnetic este posedat de toate particulele elementare și sistemele formate din ele (nuclee atomice, atomi, molecule). Fiecare electron care se deplasează într-un atom din jurul nucleului într-o orbită închisă este un curent de electroni care curge într-o direcție opusă mișcării electronului. Momentul magnetic al unui curent de electroni este numit momentul magnetic orbital al unui electron. Electronul, de asemenea, indiferent de prezența sa în orice sistem de particule (atom, moleculă, cristal), are propriul moment mecanic de impuls. numit spin. O reprezentare elementară a rotației este asociată cu rotația unui electron în jurul axei proprii.
Dacă într-un sistem de electroni (un atom, un cristal) există un număr par de electroni, atunci rotirile fiecărei perechi de electroni dirijate în direcții opuse dau un spin total egal cu zero. Un astfel de sistem se numește compensare înapoi. Pentru un număr impar de electroni, sistemul are o rotație necompensată care este diferită de zero.
Existența unui electron și a altor particule elementare de spin explică multe reguli importante din fizica modernă. De exemplu, proprietățile magnetice ale feromagneților sunt explicate prin spinul electronilor.
Suma vectorială a tuturor momentelor orbitale și de spin ale electronilor din interiorul moleculei sau atomilor și reprezintă momentul magnetic al particulei.
Para- și diamagnetismul este explicat prin comportamentul orbitelor electronice într-un câmp magnetic extern.
La atomii de substanțe diamagnetice în absența unui câmp extern, câmpurile magnetice ale electronilor și câmpurilor create prin mișcarea lor orbitală sunt complet compensate. Apariția diamagnetismului este asociată cu acțiunea forței Lorentz asupra orbitelor de electroni. Sub influența acestei forțe, natura mișcării orbitale a electronilor se schimbă, iar compensarea câmpurilor magnetice este încălcată. Câmpul magnetic intrinsec rezultat al atomului se dovedește a fi îndreptat împotriva inducției câmpului extern.
În atomii de substanțe paramagnetice, câmpurile magnetice ale electronilor nu sunt complet compensate, iar atomul pare să fie similar cu un mic curent circular. În absența unui câmp extern, aceste microcircuite circulare sunt orientate arbitrar, astfel încât inducția magnetică totală este zero. Câmpul magnetic extern are o acțiune de orientare - microcurrenturile tind să se orienteze astfel încât propriile lor câmpuri magnetice să devină direcționate prin inducerea câmpului extern. Din cauza mișcării termice a atomilor, orientarea microcurților nu este niciodată completă. Cu o creștere a câmpului exterior, efectul de orientare crește, astfel încât inducerea câmpului magnetic intrinsec al probei paramagnetice crește direct proporțional cu inducerea câmpului magnetic extern. Inducția totală a câmpului magnetic din probă este compusă din inducerea unui câmp magnetic extern și inducerea câmpului magnetic intrinsecă produs în timpul procesului de magnetizare.
Natura ferromagnetismului poate fi înțeleasă pe deplin numai pe baza conceptelor cuantice. Feromagnetismul calitativ se datorează prezenței câmpurilor magnetice intrinseci (spin) în electroni. În cristalele de materiale feromagnetice apar condiții în care, datorită interacțiunii puternice dintre câmpurile magnetice de spin ale electronilor învecinați, orientarea lor paralelă devine favorabilă din punct de vedere energetic. Ca rezultat al acestei interacțiuni, în interiorul cristalului feromagnetului apar regiuni de magnitudine spontan magnetizate. Aceste domenii sunt numite domenii. Fiecare domeniu este un mic magnet permanent.
În absența unui câmp magnetic extern, direcțiile vectorilor de inducție ai câmpurilor magnetice în domenii diferite sunt orientate aleatoriu într-un cristal mare. Un astfel de cristal, în medie, se dovedește a fi nemagnetizat. Când se aplică un câmp magnetic extern, limitele domeniilor sunt deplasate astfel încât volumul de domenii orientate de-a lungul câmpului extern crește. Cu inducerea crescândă a câmpului exterior, inducția magnetică a substanței magnetizate crește. Într-un câmp extern foarte puternic, domeniile în care câmpul magnetic intrinsec coincide în direcția cu câmpul extern absoarbe toate celelalte domenii și are loc saturația magnetică.
Permeabilitatea magnetică a feromagneților nu este o constantă; depinde puternic de inducerea câmpului extern.
Impermanența permeabilității magnetice conduce la o dependență neliniară complexă a inducerii câmpului magnetic într-un feromagnet la inducerea unui câmp magnetic extern. O caracteristică caracteristică a procesului de magnetizare a feromagneților este așa-numita histereză. adică dependența magnetizării de istoria eșantionului. Curba de magnetizare a unui eșantion feromagnetic este o buclă de formă complexă, numită buclă de histerezis. Când apare saturația magnetică, magnetizarea eșantionului atinge valoarea sa maximă.
Dacă scădem acum inducția magnetică a câmpului exterior și îl readucem la zero, feromagnetul va păstra magnetizarea remanentă - câmpul din interiorul eșantionului va fi egal cu. Pentru a demagneza complet eșantionul, este necesar, schimbând semnul câmpului extern, să aducem inducția magnetică la o valoare. care se numește de obicei forță coercitivă. Mai mult, procesul de inversare a magnetizării poate fi continuat, după cum indică săgețile din figură.
În materialele magnetice moi, forța coercitivă este mică, bucla de histerezis a unor astfel de materiale este destul de îngustă. Materialele cu o forță coercitivă mare, adică cu o bucla de histerezis "largă", sunt rigide magnetice.
Ce se numește permeabilitatea magnetică a materiei?
Ce substanțe sunt numite diamagnetice? paramagnetic? feromagneți?
Care este esența ipotezei lui Ampere?
Ce determină magnetismul atomilor? Care este momentul magnetic al unei particule?
Care este natura ferromagnetismului? Explicați structura domeniului feromagnetului.
Cât sunt permeabilitățile magnetice ale diam-, para- și feromagneților diferite de unitate? Ce arată acest lucru?
Care este fenomenul histerezisului magnetic?
Ce este o buclă de histerezis?
Care este valoarea numită forță coercitivă? Când apare magnetizarea reziduală?
Care este punctul Curie?
Permeabilitatea magnetică a unui mediu este o cantitate care caracterizează ...
A. ... capacitatea organismelor de a-și menține viteza; B. ... efectul asupra magnitudinii curentului electric;
B. ... posibilitatea ca corpurile să acumuleze încărcătura electrică; G. ... proprietăți magnetice ale mediului, capacitatea sa de magnetizare;
Proprietățile electrice ale mediului.
Studiile experimentale au arătat că ...
A. ... există substanțe care nu au absolut nicio proprietate magnetică;
B. ... toate substanțele au mai mult sau mai puțin proprietăți magnetice.
Proprietățile magnetice ale unui magnet permanent conform ipotezei lui Ampere sunt explicate ...
A. ... prezența încărcăturilor magnetice; B. ... prezența unui câmp magnetic extern; B. ... circulația tarifelor libere;
G. ... prezența curenților moleculari.
Dacă - vectorul de inducție magnetică a câmpului creat de un conductor cu curent, - vectorul rezultat al inducerii câmpului magnetic într-o substanță cu permeabilitate magnetică. apoi pentru paramagnete:
A .. ; B .. ; B .. ; G ..
Miezurile transformatoarelor sunt fabricate din feromagneți, bucla de histereză din care este ...
A. ... este foarte larg; B. ... foarte îngustă; B. ... poate avea o formă arbitrară; G. ... miezurile transformatoarelor nu pot fi fabricate din feromagneți.
Nivelul 4. Verificați dacă ați stăpânit totul
Conform graficului, determinăm permeabilitatea magnetică a oțelului la inducerea câmpului de magnetizare și.
Aceasta este o sarcină dificilă, totuși, dacă o rezolvi, apoi faci un pas vizibil în cunoașterea fizicii, vei avea toate motivele să te tratezi cu mult mai mult decât înainte
În interiorul solenoidului fără miez este inducerea câmpului. Cum va deveni fluxul magnetic dacă un miez din fontă este introdus în solenoid printr-o secțiune transversală. Utilizați graficul.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: