3.5 Moddaning magnit xususiyatlari
3.5.1 Magnitlar. Moddalarning magnit xususiyatlari
Oldingi bobda magnit maydon hosil qiluvchi oqimlarni o'tkazuvchi simlar vakuumda ekanligi taxmin qilingan edi. Agar oqim o'tkazuvchi simlar har qanday muhitda bo'lsa, magnit maydon o'zgaradi. Buning sababi har qanday moddaning magnit ekanligi, ya'ni magnit maydon ta'sirida magnit momentni (magnitlanish) olishga qodir. Magnitlangan moddalar magnit maydon hosil qiladi IN " , oqimlar sabab bo'lgan maydonga joylashtirilgan IN 0 ... Ikkala maydon ham olingan maydonga qo'shiladi
Ushbu hodisa birinchi bo'lib Amper tomonidan kashf etilgan bo'lib, u elektromagnitga temir yadro qo'shilishi ushbu elektromagnitning amper burilishlari sonini ko'paytirish bilan barobar ekanligini aniqladi. Keyinchalik bu induktsiya aniqlandi IN moddadagi magnit maydon induksiyadan kattaroq ham, kam ham bo'lishi mumkin B 0 vakuumdagi bir xil maydon. Bu har bir moddaning ozmi-ko'pmi o'z magnitiga ega bo'lishi sababli sodir bo'ladi IN ".
Magnit maydon parametrlarini o'zgartirishga qodir moddalar odatda chaqiriladi magnitlar. Moddalarning magnit xususiyatlarini tavsiflash uchun qiymat kiritiladi μ = B/ B 0 , deb nomlangan magnit o'tkazuvchanligi ushbu moddaning Magnit o'tkazuvchanlik qiymatiga ko'ra barcha magnitlar uch guruhga bo'linadi.
a) Diamagnetdagi ichki magnit maydon tashqi maydonga qarshi qaratilganligi sababli, diamagnetdagi hosil bo'lgan maydonning induksiya moduli vakuumdagi maydon induksiyasining modulidan kam, ya'ni. IN<IN 0 . shuning uchun tarkibidagi moddalar μ<. l, deyiladi diamagnets. Bularga, masalan, Bi, Cu, Ag, Au, Hg, Be, CI elementlari, inert gazlar va boshqa moddalar kiradi. Magnit o'tkazuvchanlik μ diamagnet induktsiyaga bog'liq emas IN 0 tashqi magnit maydon.
b) Paramagnitik moddalar elektronlarning orbital magnit momentlari kompensatsiya qilinmaydigan atomlardan iborat. Shuning uchun diamagnet atomlari nolga teng bo'lmagan magnit momentlarga ega. Biroq, tashqi magnit maydon bo'lmagan taqdirda, atomlarning issiqlik harakati ularning magnit momentlarining xaotik tartibiga olib keladi, natijada paramagnetning har qanday hajmi umuman magnit momentga ega bo'lmaydi.
Paramagnet tashqi magnit maydonga kiritilganda, uning atomlari katta yoki kichik darajada (bu maydon induksiyasiga qarab) ularning magnit momentlari tashqi maydon yo'nalishi bo'yicha joylashtirilishi uchun joylashtirilgan. Natijada paramagnetda ichki magnit maydon paydo bo'ladi, uning induksiyasi tashqi maydonning B „induksiyasiga to'g'ri keladi. Shuning uchun induksiya moduli IN paramagnetdagi hosil bo'lgan magnit maydon induksiya modulidan kattaroqdir IN 0 vakuumdagi maydonlar, ya'ni. B> B 0 . shuning uchun paramagnetlar m> 1 bo'lgan moddalar deyiladi. Bularga, xususan, Na, Mg, K, Ca, Al, Mn, Pt, kislorod va boshqa ko'plab elementlar, shuningdek ba'zi tuzlarning eritmalari kiradi. Magnit o'tkazuvchanlik μ paramagnet, diamagnet kabi, induktsiyaga bog'liq emas IN 0 tashqi magnit maydon.
Shuni ta'kidlash kerakki, qiymat μ dia- va paramagnetlarda u birlikdan juda kam farq qiladi, faqat 10 -5 - 10 -6 tartibda bo'ladi, shuning uchun dia- va paramagnetlar kuchsiz magnit moddalarga ishora qiladi.
c) Magnit xossalari atom elektronlarining orbital magnit momentlari bilan aniqlanadigan dia- va paramagnetlardan farqli o'laroq, ferromagnitlarning magnit xossalari elektronlarning spin magnit momentlari bilan bog'liq. Ferromagnit moddalar (har doim kristalli tuzilishga ega) atomlardan iborat bo'lib, undagi barcha elektronlarning spin magnit momentlari o'zaro kompensatsiyalanmagan.
Ferromagnitda o'z-o'zidan paydo bo'lgan mintaqalar mavjud ( o'z-o'zidan ) magnitlanish, deyiladi domenlar. (Domenlarning kattaligi 10 -4 - 10 -7 m gacha.) Har bir sohada atom elektronlarining spin magnit momentlari bir xil yo'nalishga ega, natijada domen to'yingan holatga magnitlanadi. . Tashqi magnit maydon bo'lmagan taqdirda, domenlarning magnit momentlari xaotik tarzda yo'naltirilganligi sababli, bunday sharoitda ferromagnitik namuna odatda magnitlanmaydi.
Tashqi magnit maydon ta'sirida domenlarning magnit momentlari ushbu maydon yo'nalishiga yo'naltirilgan. Natijada, ferromagnitda magnit induksiyali kuchli ichki magnit maydon paydo bo'ladi IN " tashqi maydonning magnit induktsiyasi bilan yo'nalishga to'g'ri keladi IN 0 . Shuning uchun induksiya moduli IN hosil bo'lgan magnit maydon ferromagnitda ancha katta, maydon vakuumda, ya'ni. B »B 0 . Tashqi magnit maydon ta'sirida domenlarning barcha magnit momentlari maydon bo'ylab yo'naltirilgan bo'lsa, ferromagnit namunaning to'yinganligi boshlanadi.
Yuqoridagi Kyuri nuqtasi deb nomlangan har bir modda uchun ma'lum bir harorat nuqtalariga etganda, domen tuzilishi qulaydi va ferromagnet o'ziga xos xususiyatlarini yo'qotadi.
Shunday qilib, m »1 chaqiriladigan moddalar ferromagnitlar. Bularga Fe, Co, Ni, Gd elementlari va ko'plab qotishmalar kiradi. Tashqi magnit maydonida ferromagnitik namuna paramagnet kabi harakat qiladi. Ammo ferromagnitning magnit o'tkazuvchanligi m kuchga bog'liq H tashqi magnit maydon va juda keng diapazonda o'zgarib turadi, natijada qaramlik B =f(H) chiziqli emas . Ba'zi qotishmalar uchun m qiymatlari o'n mingga etadi. Shuning uchun ferromagnitlar yuqori magnitli moddalardir.
Har bir ferromagnit uchun ma'lum bir harorat mavjud Kyuri punkti, qizdirilganda yuqorida berilgan modda ferromagnit xususiyatlarini yo'qotadi va paramagnetga aylanadi. Masalan, Fe uchun Kyuri nuqtasi 1043 K ni, Ni uchun esa 631 K ni tashkil qiladi.
Jismlarning magnitlanishi jarayonini tushuntirish uchun Amper moddaning molekulalarida aylana oqimlari (molekulyar toklar) aylanishini taklif qildi. Har bir bunday oqim magnit momentga ega va atrofdagi kosmosda magnit maydon hosil qiladi. Tashqi maydon bo'lmagan taqdirda, molekulyar oqimlar tasodifiy yo'naltirilgan bo'lib, natijada ular tufayli hosil bo'lgan maydon nolga teng. Ayrim molekulalarning magnit momentlarining xaotik yo'nalishi tufayli tananing umumiy magnit momenti ham nolga teng. Maydon ta'sirida molekulalarning magnit momentlari bir yo'nalishda ustun yo'nalishga ega bo'ladi, natijada magnit magnitlanadi - uning umumiy magnit momenti nolga teng bo'ladi. Bunday holda, individual molekulyar oqimlarning magnit maydonlari endi bir-birini qoplamaydi va maydon paydo bo'ladi IN "... Magnitning magnitlanishini birlik hajmining magnit momenti bilan tavsiflash tabiiydir. Ushbu qiymat deyiladi magnitlanish va harf bilan belgilanadi J... Magnitlanish odatda magnit induktsiya bilan emas, balki maydon kuchliligi bilan bog'liq. Har bir nuqtada ishoniladi
Dielektrik sezuvchanlikdan farqli o'laroq, bu faqat ijobiy qiymatlarga ega bo'lishi mumkin (qutblanish) R izotropik dielektrikda doimo maydon bo'ylab yo'naltiriladi E), magnit sezuvchanlik χ ham ijobiy, ham salbiy bo'lishi mumkin. Shuning uchun magnit o'tkazuvchanlik μ u bittadan ko'p yoki ozroq bo'lishi mumkin.Zaif magnitlangan moddalarning magnitlanishi maydon kuchiga qarab chiziqli ravishda o'zgaradi. Ferromagnitlarning magnitlanishi s ga bog'liq H murakkab usulda. Rasmda - 3.39 berilgan magnitlanish egri chizig'i magnit momenti dastlab nolga teng bo'lgan ferromagnet. Zotan bir necha serstedlar (~ 100 A / m) darajasidagi maydonlarda magnitlanish J to'yinganlikka etadi. Diagrammadagi asosiy magnitlanish egri chizig'i B - H rasmda ko'rsatilgan. 59.2 (egri chiziq) 0-1). Doygunlikka yetganda IN beri o'sishda davom etmoqda H chiziqli. Agar magnitlanishni to'yinganlikka keltirsak (nuqta) 1 rasmda - 3.40) va keyin magnit maydon kuchini, keyin indüksiyani kamaytiring IN asl egri chiziqqa amal qilmaydi 0-1, egri chiziqqa qarab o'zgaradi 1-2. Natijada, tashqi maydon kuchlanishi nolga aylanganda (nuqta) 2), magnitlanish yo'qolmaydi va qiymati bilan tavsiflanadi IN r , deb nomlangan qoldiq induksiya... Bunday holda, magnitlanish muhim ahamiyatga ega J r remanans deb ataladi.
|
| |
Shakl - 3.39
|
Shakl - 3.40
|
Induksiya IN faqat maydon ta'sirida yo'qoladi H dan , magnitlanishni keltirib chiqaradigan maydonga qarama-qarshi yo'nalishga ega. Kuchlanish H dan deb nomlangan majburiy kuch.
Doimiy magnitlanishning mavjudligi doimiy magnitlarni, ya'ni makroskopik oqimlarni ushlab turish uchun energiya sarfi bo'lmagan, magnit momentga ega va atrofdagi kosmosda magnit maydon hosil qiladigan jismlarni ishlab chiqarishga imkon beradi. Doimiy magnit o'z xususiyatlarini yaxshiroq saqlaydi, u ishlab chiqarilgan materialning majburlash kuchi shunchalik katta bo'ladi.
O'zgaruvchan magnit maydon ferromagnitga ta'sir qilganda induksiya egri chiziqqa mos ravishda o'zgaradi / - 2 -3-4-5-1 (rasm - 3.40), deyiladi histerez tsikli(shunga o'xshash pastadir diagrammada olingan J- H). Agar maksimal qiymatlar bo'lsa H shundayki, magnetizatsiya to'yinganlikka etadi, maksimal histerez tsikli deb ataladi (rasmdagi qattiq pastadir - 3.40). Agar amplituda qiymatlarda bo'lsa H to'yinganlikka erishilmayapti, pastadir olinadi, unga qisman pastadir deyiladi (rasmda kesikli pastadir). Cheksiz sonli xususiy tsikllar mavjud, ularning hammasi maksimal histerez tsikliga to'g'ri keladi. Histerezis ferromagnet magnitlanishi aniq funktsiya emasligiga olib keladi H, bu ko'p jihatdan namunaning oldingi tarixiga - ilgari qaysi sohalarda bo'lganiga bog'liq edi.
Xulosa.
Men ushbu mavzuni o’zlashtirib moddalarning magnit xosusiyatlari va xossalari haqida ko’plab ma’lumotlarga ega bo’ldim. Shu bilan birga Elektrostatikaning asosiy bo’limlaridan biri hisoblanmish magnitizm haqida, magnit maydon va uni tavsiflovchi kattaliklar kabi mavzulardagi bilimlarimniham mustahkamladim.
Magnitlami odamlar qadim zamonlarda ham bilishgan. “Magnit” so‘zi Kichik Osiyodagi qadimiy Magnesiya shahri nomidan kelib chiqqan. Bu yerda topilgan temirni tortuvchi toshni “magnesiya toshi” deb atashgan.
|
