Magnetic na katangian ng bagay. Magnetic permeability

Magnetic permeability. Magnetic na katangian ng mga sangkap

Magnetic na katangian ng mga sangkap

Kung paanong ang mga electrical properties ng isang substance ay nailalarawan sa pamamagitan ng dielectric constant, ang magnetic properties ng isang substance ay nailalarawan sa pamamagitan ng magnetic permeability.

Dahil sa ang katunayan na ang lahat ng mga sangkap na matatagpuan sa isang magnetic field ay lumikha ng kanilang sariling magnetic field, ang magnetic induction vector sa isang homogenous medium ay naiiba mula sa vector sa parehong punto sa espasyo sa kawalan ng isang medium, i.e. sa isang vacuum.

Ang relasyon ay tinatawag magnetic permeability ng medium.

Kaya, sa isang homogenous medium, ang magnetic induction ay katumbas ng:

Ang halaga ng m para sa bakal ay napakalaki. Maaari itong ma-verify sa pamamagitan ng karanasan. Kung magpasok ka ng isang iron core sa isang mahabang coil, ang magnetic induction, ayon sa formula (12.1), ay tataas ng m beses. Dahil dito, ang flux ng magnetic induction ay tataas ng parehong halaga. Kapag ang circuit na nagpapakain sa magnetizing coil na may direktang kasalukuyang ay binuksan, ang isang induction current ay lilitaw sa pangalawang, maliit na coil na sugat sa tuktok ng pangunahing isa, na naitala ng isang galvanometer (Fig. 12.1).

Kung ang isang iron core ay ipinasok sa coil, kung gayon ang pagpapalihis ng galvanometer needle kapag binuksan ang circuit ay magiging m beses na mas malaki. Ipinapakita ng mga sukat na ang magnetic flux kapag ang isang iron core ay ipinakilala sa coil ay maaaring tumaas ng libu-libong beses. Dahil dito, ang magnetic permeability ng bakal ay napakalaki.

Mayroong tatlong pangunahing klase ng mga sangkap na may iba't ibang mga magnetic na katangian: ferromagnets, paramagnets at diamagnetic na materyales.

Ferromagnets

Ang mga sangkap kung saan, tulad ng bakal, m >> 1, ay tinatawag na ferromagnets. Bilang karagdagan sa bakal, ang kobalt at nikel ay ferromagnetic, pati na rin ang isang bilang ng mga bihirang elemento ng lupa at maraming mga haluang metal. Ang pinakamahalagang pag-aari ng ferromagnets ay ang pagkakaroon ng natitirang magnetism. Ang isang ferromagnetic substance ay maaaring nasa isang magnetized state na walang panlabas na magnetizing field.

Ang isang bagay na bakal (halimbawa, isang baras), tulad ng nalalaman, ay iginuhit sa isang magnetic field, iyon ay, ito ay gumagalaw sa isang lugar kung saan mas malaki ang magnetic induction. Alinsunod dito, ito ay naaakit sa isang magnet o electromagnet. Nangyayari ito dahil ang mga elementarya na alon sa bakal ay nakatuon upang ang direksyon ng magnetic induction ng kanilang field ay tumutugma sa direksyon ng induction ng magnetizing field. Bilang resulta, ang bakal na baras ay nagiging magnet, ang pinakamalapit na poste ay nasa tapat ng poste ng electromagnet. Ang mga magkasalungat na poste ng magnet ay umaakit (Larawan 12.2).

kanin. 12.2

TIGIL! Magpasya para sa iyong sarili: A1–A3, B1, B3.

Mga Paramagnet

May mga sangkap na kumikilos tulad ng bakal, iyon ay, sila ay iginuhit sa isang magnetic field. Ang mga sangkap na ito ay tinatawag paramagnetic. Kabilang dito ang ilang mga metal (aluminyo, sodium, potasa, mangganeso, platinum, atbp.), Oksiheno at marami pang ibang elemento, pati na rin ang iba't ibang solusyon sa electrolyte.

Dahil ang mga paramagnet ay iginuhit sa field, ang mga linya ng induction ng sariling magnetic field na kanilang nilikha at ang magnetizing field ay nakadirekta sa parehong paraan, kaya ang field ay pinahusay. Kaya, mayroon silang m > 1. Ngunit ang m ay naiiba nang bahagya sa pagkakaisa, sa pamamagitan lamang ng isang halaga ng pagkakasunud-sunod na 10 –5 ...10 –6. Samakatuwid, ang mga makapangyarihang magnetic field ay kinakailangan upang obserbahan ang paramagnetic phenomena.

Mga diamagnet

Ang isang espesyal na klase ng mga sangkap ay diamagnetic na materyales, natuklasan ni Faraday. Itinulak sila palabas ng magnetic field. Kung mag-hang ka ng isang diamagnetic rod malapit sa poste ng isang malakas na electromagnet, ito ay maitaboy mula dito. Dahil dito, ang mga linya ng induction ng field na nilikha nito ay nakadirekta sa tapat ng mga linya ng induction ng magnetizing field, ibig sabihin, ang field ay humina (Fig. 12.3). Alinsunod dito, para sa diamagnetic na materyales m< 1, причем отличается от единицы на вели­чину порядка 10 –6 . Магнитные свойства у диамагнетиков вы­ражены слабее, чем у парамагнетиков.

Ganap na magnetic permeability - ito ay isang proportionality coefficient na isinasaalang-alang ang impluwensya ng kapaligiran kung saan matatagpuan ang mga wire.

Upang makakuha ng ideya ng mga magnetic na katangian ng medium, inihambing namin ang magnetic field sa paligid ng isang wire na may kasalukuyang sa isang naibigay na medium na may magnetic field sa paligid ng parehong wire, ngunit matatagpuan sa isang vacuum. Napag-alaman na sa ilang mga kaso ang field ay mas matindi kaysa sa isang vacuum, sa iba ay mas mababa.

may mga:

v Paramagnetic na materyales at kapaligiran kung saan nakakakuha ng mas malakas na MF (sodium, potassium, aluminum, platinum, manganese, air);

v Diamagnetic na materyales at kapaligiran kung saan ang magnetic field ay mas mahina (pilak, mercury, tubig, salamin, tanso);

v Ferromagnetic na materyales kung saan nalikha ang pinakamalakas na magnetic field (iron, nickel, cobalt, cast iron at ang kanilang mga haluang metal).

Ang ganap na magnetic permeability para sa iba't ibang mga sangkap ay may iba't ibang mga halaga.

Magnetic constant - Ito ang ganap na magnetic permeability ng vacuum.

Relatibong magnetic permeability ng medium- isang walang sukat na dami na nagpapakita kung gaano karaming beses ang absolute magnetic permeability ng isang substance ay mas malaki o mas mababa kaysa sa magnetic constant:

Para sa mga diamagnetic na sangkap - , para sa mga paramagnetic na sangkap - (para sa mga teknikal na kalkulasyon ng diamagnetic at paramagnetic na katawan ay kinuha katumbas ng pagkakaisa), para sa mga ferromagnetic na materyales - .

Pag-igting ng MP N nailalarawan ang mga kondisyon para sa paggulo ng MF. Ang intensity sa isang homogenous medium ay hindi nakasalalay sa magnetic properties ng substance kung saan nilikha ang field, ngunit isinasaalang-alang ang impluwensya ng magnitude ng kasalukuyang at ang hugis ng mga conductor sa intensity ng magnetic field sa isang ibinigay na punto.

Ang intensity ng MF ay isang dami ng vector. Direksyon ng vector N para sa isotropic media (media na may magkaparehong magnetic properties sa lahat ng direksyon) , tumutugma sa direksyon ng magnetic field o vector sa isang naibigay na punto.

Ang lakas ng magnetic field na nilikha ng iba't ibang mga mapagkukunan ay ipinapakita sa Fig. 13.

Ang magnetic flux ay ang kabuuang bilang ng mga magnetic na linya na dumadaan sa buong ibabaw na isinasaalang-alang. Magnetic flux F o daloy ng MI sa lugar S , patayo sa mga magnetic na linya ay katumbas ng produkto ng magnetic induction SA sa pamamagitan ng dami ng lugar na natagos ng magnetic flux na ito.

42) Kapag ang isang iron core ay ipinakilala sa isang coil, ang magnetic field ay tumataas at ang core ay nagiging magnetized. Ang epektong ito ay natuklasan ni Ampere. Natuklasan din niya na ang induction ng magnetic field sa isang substance ay maaaring mas malaki o mas mababa kaysa sa induction ng field mismo. Ang mga naturang sangkap ay tinawag na magnet.

Magnetics– ito ay mga sangkap na maaaring magbago ng mga katangian ng isang panlabas na magnetic field.

Magnetic permeability Ang sangkap ay tinutukoy ng ratio:

Ang B 0 ay ang induction ng panlabas na magnetic field, ang B ay ang induction sa loob ng substance.

Depende sa ratio ng B at B 0, ang mga sangkap ay nahahati sa tatlong uri:

1) Mga diamagnet(m<1), к ним относятся химические элементы: Cu, Ag, Au, Hg. Магнитная проницаемость m=1-(10 -5 - 10 -6) очень незначительно отличается от единицы.

Ang klase ng mga sangkap na ito ay natuklasan ni Faraday. Ang mga sangkap na ito ay "itinulak" palabas ng magnetic field. Kung mag-hang ka ng isang diamagnetic rod malapit sa poste ng isang malakas na electromagnet, ito ay maitaboy mula dito. Ang mga linya ng induction ng field at magnet ay samakatuwid ay nakadirekta sa iba't ibang direksyon.

2) Mga Paramagnet magkaroon ng magnetic permeability m>1, at sa kasong ito ay bahagyang lumampas din ito sa pagkakaisa: m=1+(10 -5 - 10 -6). Kasama sa ganitong uri ng magnetic material ang mga kemikal na elemento Na, Mg, K, Al.

Ang magnetic permeability ng paramagnetic na materyales ay nakasalalay sa temperatura at bumababa habang tumataas ito. Kung walang magnetizing field, ang mga paramagnetic na materyales ay hindi lumikha ng kanilang sariling magnetic field. Walang permanenteng paramagnet sa kalikasan.

3) Ferromagnets(m>>1): Fe, Co, Ni, Cd.

Ang mga sangkap na ito ay maaaring nasa isang magnetized na estado nang walang panlabas na larangan. Pag-iral natitirang magnetismo isa sa mga mahalagang katangian ng ferromagnets. Kapag pinainit sa isang mataas na temperatura, nawawala ang mga ferromagnetic na katangian ng sangkap. Ang temperatura kung saan nawawala ang mga katangiang ito ay tinatawag Temperatura ng Curie(halimbawa, para sa bakal T Curie = 1043 K).

Sa mga temperatura sa ibaba ng Curie point, ang isang ferromagnet ay binubuo ng mga domain. Mga domain– ito ay mga lugar ng kusang kusang magnetisasyon (Larawan 9.21). Ang laki ng domain ay humigit-kumulang 10 -4 -10 -7 m. Ang pagkakaroon ng mga magnet ay dahil sa paglitaw ng mga rehiyon ng spontaneous magnetization sa matter. Ang isang iron magnet ay maaaring mapanatili ang mga magnetic na katangian nito sa loob ng mahabang panahon, dahil ang mga domain sa loob nito ay nakaayos sa isang maayos na paraan (isang direksyon ang nangingibabaw). Ang magnetikong katangian ay mawawala kung ang magnet ay natamaan nang husto o labis na pinainit. Bilang resulta ng mga impluwensyang ito, ang mga domain ay nagiging "gugulo."

Fig.9.21. Ang hugis ng mga domain: a) sa kawalan ng magnetic field, b) sa pagkakaroon ng panlabas na magnetic field.

Ang mga domain ay maaaring katawanin bilang mga saradong alon sa mga microvolume ng mga magnetic na materyales. Ang domain ay mahusay na inilalarawan sa Fig. 9.21, kung saan makikita na ang kasalukuyang nasa domain ay gumagalaw sa isang sirang closed loop. Ang mga saradong electron current ay humahantong sa paglitaw ng isang magnetic field na patayo sa electron orbital plane. Sa kawalan ng isang panlabas na magnetic field, ang magnetic field ng mga domain ay nakadirekta sa chaotically. Ang magnetic field na ito ay nagbabago ng direksyon sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na magnetic field. Ang mga magnet, tulad ng nabanggit na, ay nahahati sa mga grupo depende sa kung paano tumutugon ang magnetic field ng domain sa pagkilos ng isang panlabas na magnetic field. Sa diamagnetic na materyales, ang magnetic field ng isang mas malaking bilang ng mga domain ay nakadirekta sa direksyon na kabaligtaran sa pagkilos ng panlabas na magnetic field, at sa paramagnetic na materyales, sa kabaligtaran, sa direksyon ng pagkilos ng panlabas na magnetic field. Gayunpaman, ang bilang ng mga domain na ang mga magnetic field ay nakadirekta sa magkasalungat na direksyon ay naiiba sa napakaliit na halaga. Samakatuwid, ang magnetic permeability m sa dia- at paramagnets ay naiiba sa pagkakaisa sa pamamagitan ng isang halaga ng pagkakasunud-sunod ng 10 -5 - 10 -6. Sa ferromagnets, ang bilang ng mga domain na may magnetic field sa direksyon ng panlabas na field ay maraming beses na mas malaki kaysa sa bilang ng mga domain na may kabaligtaran na direksyon ng magnetic field.

Magnetization curve. Hysteresis loop. Ang kababalaghan ng magnetization ay dahil sa pagkakaroon ng natitirang magnetism sa ilalim ng pagkilos ng isang panlabas na magnetic field sa isang sangkap.

Magnetic hysteresis ay ang kababalaghan ng pagkaantala sa mga pagbabago sa magnetic induction sa isang ferromagnet na may kaugnayan sa mga pagbabago sa lakas ng panlabas na magnetic field.

Ipinapakita ng Figure 9.22 ang pag-asa ng magnetic field sa isang substance sa external magnetic field B=B(B 0). Bukod dito, ang panlabas na field ay naka-plot kasama ang Ox axis, at ang magnetization ng substance ay naka-plot kasama ang Oy axis. Ang pagtaas sa panlabas na magnetic field ay humahantong sa isang pagtaas sa magnetic field sa sangkap kasama ang linya sa isang halaga. Ang pagbabawas ng panlabas na magnetic field sa zero ay humahantong sa pagbaba sa magnetic field sa substance (sa punto Sa) sa halaga Sa silangan(residual magnetization, ang halaga nito ay mas malaki kaysa sa zero). Ang epektong ito ay bunga ng pagkaantala sa magnetization ng sample.

Ang induction value ng external magnetic field na kinakailangan para sa kumpletong demagnetization ng substance (point d sa Fig. 9.21) ay tinatawag mapilit na puwersa. Ang zero na halaga ng sample magnetization ay nakuha sa pamamagitan ng pagbabago ng direksyon ng panlabas na magnetic field sa isang halaga. Ang patuloy na pagtaas ng panlabas na magnetic field sa kabaligtaran na direksyon sa pinakamataas na halaga, dinadala namin ito sa halaga. Pagkatapos, binabago namin ang direksyon ng magnetic field, pinapataas ito pabalik sa halaga. Sa kasong ito, ang aming sangkap ay nananatiling magnetized. Tanging ang magnitude ng magnetic field induction ay may kabaligtaran na direksyon kumpara sa halaga sa punto. Sa patuloy na pagtaas ng halaga ng magnetic induction sa parehong direksyon, nakakamit namin ang kumpletong demagnetization ng substance sa punto , at pagkatapos ay makikita namin ang aming sarili muli sa punto . Kaya, nakakakuha kami ng isang closed function na naglalarawan sa cycle ng kumpletong pagbabalik ng magnetization. Ang ganitong pag-asa ng magnetic field induction ng isang sample sa magnitude ng panlabas na magnetic field sa panahon ng isang cycle ng kumpletong pagbabalik ng magnetization ay tinatawag hysteresis loop. Ang hugis ng hysteresis loop ay isa sa mga pangunahing katangian ng anumang ferromagnetic substance. Gayunpaman, imposibleng makarating sa punto sa ganitong paraan.

Sa ngayon, medyo madaling makakuha ng malakas na magnetic field. Ang isang malaking bilang ng mga pag-install at aparato ay nagpapatakbo sa mga permanenteng magnet. Nakakamit nila ang mga antas ng radiation na 1-2 T sa temperatura ng silid. Sa maliliit na volume, natutunan ng mga physicist na makakuha ng patuloy na magnetic field na hanggang 4 Tesla, gamit ang mga espesyal na haluang metal para sa layuning ito. Sa mababang temperatura, sa pagkakasunud-sunod ng temperatura ng likidong helium, ang mga magnetic field sa itaas ng 10 Tesla ay nakuha.

43) Batas ng electromagnetic induction (batas ng Faraday-Maxwell). Mga tuntunin ni Lenz

Sa pagbubuod ng mga resulta ng kanyang mga eksperimento, binuo ni Faraday ang batas ng electromagnetic induction. Ipinakita niya na sa anumang pagbabago sa magnetic flux sa isang closed conducting circuit, ang isang induction current ay nasasabik. Dahil dito, ang isang sapilitan na emf ay nangyayari sa circuit.

Ang induced emf ay direktang proporsyonal sa rate ng pagbabago ng magnetic flux sa paglipas ng panahon. Ang mathematical notation ng batas na ito ay iginuhit ni Maxwell at samakatuwid ito ay tinatawag na Faraday-Maxwell law (ang batas ng electromagnetic induction).

Ang magnetic moment ay ang pangunahing dami ng vector na nagpapakilala sa magnetic properties ng isang substance. Dahil ang pinagmulan ng magnetism ay isang closed current, ang halaga ng magnetic moment M ay tinukoy bilang produkto ng kasalukuyang ako sa lugar na sakop ng kasalukuyang circuit S:

M = I×S A×m 2 .

Ang mga electronic shell ng mga atomo at molekula ay may mga magnetic moment. Ang mga electron at iba pang elementarya na particle ay may spin magnetic moment, na tinutukoy ng pagkakaroon ng kanilang sariling mekanikal na sandali - spin. Ang spin magnetic moment ng isang electron ay maaaring i-orient sa isang panlabas na magnetic field sa paraang dalawang pantay at magkasalungat na direksyon na projection ng moment sa direksyon ng magnetic field strength vector ang posible, pantay. Bohr magneton– 9.274×10 -24 A×m 2 .

1. Tukuyin ang konsepto ng "magnetization" ng isang substance.

Magnetization – J- ay ang kabuuang magnetic moment bawat unit volume ng isang substance:

1. Tukuyin ang konsepto ng "magnetic suceptibility".

Magnetic na pagkamaramdamin ng isang sangkap, א v – ang ratio ng magnetization ng isang substance sa lakas ng magnetic field bawat unit volume:

אv = , walang sukat na dami.

Tukoy na magnetic suceptibility, א – ang ratio ng magnetic suceptibility sa density ng isang substance, i.e. magnetic suceptibility ng isang yunit ng masa, sinusukat sa m 3 /kg.

1. Tukuyin ang konsepto ng "magnetic permeability".

Magnetic permeability, μ – ito ay isang pisikal na dami na nagpapakilala sa pagbabago sa magnetic induction kapag nakalantad sa isang magnetic field . Para sa isotropic media, ang magnetic permeability ay katumbas ng ratio ng induction sa medium SA sa panlabas na lakas ng magnetic field N at sa magnetic constant μ 0 :

Ang magnetic permeability ay isang walang sukat na dami. Ang halaga nito para sa isang partikular na medium ay 1 mas malaki kaysa sa magnetic suceptibility ng parehong medium:

μ = אv+1, dahil B = μ 0 (H + J).

1. Magbigay ng klasipikasyon ng mga materyales batay sa magnetic properties.

Batay sa kanilang magnetic structure at magnetic permeability (susceptibility) values, nahahati ang mga materyales sa:

Mga diamagnet μ< 1 (ang materyal ay "lumalaban" sa magnetic field);

Mga Paramagnet μ > 1(ang materyal ay mahinang nakikita ang isang magnetic field);

Ferromagnets μ >> 1(ang magnetic field sa materyal ay tumataas);

Mga Ferrimagnets μ >> 1(ang magnetic field sa materyal ay tumataas, ngunit ang magnetic na istraktura ng materyal ay naiiba sa istraktura ng mga ferromagnets);

Antiferromagnets μ ≈ 1(ang materyal ay tumutugon nang mahina sa isang magnetic field, bagaman ang magnetic na istraktura nito ay katulad ng mga ferrimagnets).

1. Ilarawan ang katangian ng diamagnetism.

Ang diamagnetism ay ang pag-aari ng isang sangkap na ma-magnetize patungo sa direksyon ng panlabas na magnetic field na kumikilos dito (alinsunod sa batas ng electromagnetic induction at panuntunan ni Lenz). Ang diamagnetism ay katangian ng lahat ng mga sangkap, ngunit sa "dalisay na anyo" nito ay nagpapakita ng sarili sa mga diamagnetic na sangkap. Ang mga diamagnet ay mga sangkap na ang mga molekula ay walang sariling magnetic moments (ang kanilang kabuuang magnetic moment ay zero), samakatuwid wala silang ibang mga katangian maliban sa diamagnetism. Mga halimbawa ng diamagnetic na materyales:

Hydrogen, א = - 2×10 -9 m 3 /kg.

Tubig, a = - 0.7×10 -9 m 3 /kg.

Brilyante, א = - 0.5×10 -9 m 3 /kg.

Graphite, א = - 3×10 -9 m 3 /kg.

Tanso, א = - 0.09×10 -9 m 3 /kg.

Sink, א = - 0.17×10 -9 m 3 /kg.

Pilak, א = - 0.18×10 -9 m 3 /kg.

Ginto, א = - 0.14×10 -9 m 3 /kg.

43. Ilarawan ang katangian ng paramagnetism.

Ang paramagnetism ay isang pag-aari ng mga sangkap na tinatawag na paramagnets, na, kapag inilagay sa isang panlabas na magnetic field, nakakakuha ng magnetic moment na tumutugma sa direksyon ng field na ito. Ang mga atomo at molekula ng mga paramagnetic na materyales, hindi tulad ng mga diamagnetic na materyales, ay may sariling magnetic moment. Sa kawalan ng field, ang oryentasyon ng mga sandaling ito ay magulo (dahil sa thermal motion) at ang kabuuang magnetic moment ng substance ay zero. Kapag inilapat ang isang panlabas na patlang, ang mga magnetic moment ng mga particle ay bahagyang nakatuon sa direksyon ng field, at ang magnetization J ay idinagdag sa panlabas na lakas ng field H: B = μ 0 (H + J). Ang induction sa sangkap ay tumataas. Mga halimbawa ng paramagnetic na materyales:

Oxygen, א = 108×10 -9 m 3 /kg.

Titan, ay = 3×10 -9 m 3 /kg.

Aluminyo, א = 0.6×10 -9 m 3 /kg.

Platinum, א = 0.97×10 -9 m 3 /kg.

44.Ilarawan ang katangian ng ferromagnetism.

Ang Ferromagnetism ay isang magnetically ordered state ng isang substance kung saan ang lahat ng magnetic moments ng mga atoms sa isang tiyak na volume ng substance (domain) ay parallel, na nagiging sanhi ng spontaneous magnetization ng domain. Ang hitsura ng magnetic order ay nauugnay sa palitan ng interaksyon ng mga electron, na isang electrostatic na kalikasan (batas ng Coulomb). Sa kawalan ng isang panlabas na magnetic field, ang oryentasyon ng mga magnetic moment ng iba't ibang mga domain ay maaaring maging arbitrary, at ang dami ng bagay na isinasaalang-alang ay maaaring magkaroon ng isang pangkalahatang mahina o zero magnetization. Kapag inilapat ang isang magnetic field, ang mga magnetic moment ng mga domain ay nakatuon sa kahabaan ng field, mas malaki ang lakas ng field. Sa kasong ito, ang halaga ng magnetic permeability ng ferromagnet ay nagbabago at ang induction sa substance ay tumataas. Mga halimbawa ng ferromagnets:

Iron, nickel, cobalt, gadolinium

at mga haluang metal ng mga metal na ito sa isa't isa at sa iba pang mga metal (Al, Au, Cr, Si, atbp.). μ ≈ 100…100000.

45. Ilarawan ang katangian ng ferrimagnetism.

Ang Ferrimagnetism ay isang magnetically ordered state ng matter kung saan ang magnetic moments ng mga atoms o ions ay nabubuo sa isang tiyak na volume ng matter (domain) magnetic sublattices ng mga atoms o ions na may kabuuang magnetic moments na hindi pantay sa isa't isa at nakadirekta sa antiparallel. Ang ferrimagnetism ay maaaring ituring bilang ang pinaka-pangkalahatang kaso ng isang magnetically ordered state, at ferromagnetism bilang ang kaso sa isang solong sublattice. Ang komposisyon ng ferrimagnets ay kinakailangang kasama ang ferromagnetic atoms. Mga halimbawa ng ferrimagnets:

Fe 3 O 4 ; MgFe 2 O 4 ; CuFe 2 O 4 ; MnFe 2 O 4; NiFe 2 O 4 ; CoFe2O4...

Ang magnetic permeability ng ferrimagnets ay kapareho ng pagkakasunod-sunod ng ferromagnets: μ ≈ 100…100000.

46. ​​Ilarawan ang katangian ng antiferromagnetism.

Ang antiferromagnetism ay isang magnetically ordered state ng isang substance, na nailalarawan sa pamamagitan ng katotohanan na ang magnetic moments ng mga kalapit na particle ng substance ay nakatuon sa antiparallel, at sa kawalan ng external magnetic field ang kabuuang magnetization ng substance ay zero. Sa paggalang sa magnetic na istraktura nito, ang isang antiferromagnet ay maaaring ituring na isang espesyal na kaso ng isang ferrimagnet, kung saan ang mga magnetic moment ng mga sublattice ay pantay sa magnitude at antiparallel. Ang magnetic permeability ng antiferromagnets ay malapit sa 1. Mga halimbawa ng antiferromagnets:

Cr 2 O 3; mangganeso; FeSi; Fe 2 O 3; NiO……… μ ≈ 1.

47. Ano ang halaga ng magnetic permeability para sa mga materyales sa isang superconducting state?

Ang mga superconductor na nasa ibaba ng temperatura ng superjunction ay mainam na mga diamagnet:

א= - 1; μ = 0.

Kung sa mga eksperimento na inilarawan sa itaas, sa halip na isang iron core, kukuha kami ng mga core mula sa iba pang mga materyales, kung gayon ang isang pagbabago sa magnetic flux ay maaari ding makita. Ito ay pinaka-natural na asahan na ang pinaka-kapansin-pansin na epekto ay gagawin ng mga materyales na katulad sa kanilang mga magnetic na katangian sa bakal, i.e. nickel, cobalt at ilang magnetic alloys. Sa katunayan, kapag ang isang core na gawa sa mga materyales na ito ay ipinakilala sa coil, ang pagtaas ng magnetic flux ay lumalabas na medyo makabuluhan. Sa madaling salita, maaari nating sabihin na ang kanilang magnetic permeability ay mataas; para sa nickel, halimbawa, maaari itong umabot sa isang halaga ng 50, para sa cobalt 100. Ang lahat ng mga materyales na ito na may malalaking halaga ay pinagsama sa isang grupo ng mga ferromagnetic na materyales.

Gayunpaman, ang lahat ng iba pang "non-magnetic" na materyales ay mayroon ding ilang epekto sa magnetic flux, bagama't ang epektong ito ay mas mababa kaysa sa mga ferromagnetic na materyales. Sa napakaingat na mga sukat, ang pagbabagong ito ay maaaring makita at ang magnetic permeability ng iba't ibang mga materyales ay maaaring matukoy. Gayunpaman, dapat itong isipin na sa eksperimento na inilarawan sa itaas, inihambing namin ang magnetic flux sa isang coil na ang lukab ay puno ng bakal na may flux sa isang coil na may hangin sa loob. Hangga't pinag-uusapan natin ang tungkol sa napakataas na magnetic na materyales tulad ng iron, nickel, cobalt, hindi ito mahalaga, dahil ang pagkakaroon ng hangin ay may napakakaunting epekto sa magnetic flux. Ngunit kapag pinag-aaralan ang mga magnetic na katangian ng iba pang mga sangkap, sa partikular na hangin mismo, kailangan nating, siyempre, gumawa ng isang paghahambing sa isang likid sa loob kung saan walang hangin (vacuum). Kaya, para sa magnetic permeability kinukuha namin ang ratio ng magnetic fluxes sa substance na pinag-aaralan at sa vacuum. Sa madaling salita, kinukuha namin ang magnetic permeability para sa vacuum bilang isa (kung , pagkatapos ).

Ang mga sukat ay nagpapakita na ang magnetic permeability ng lahat ng mga sangkap ay naiiba sa pagkakaisa, bagaman sa karamihan ng mga kaso ang pagkakaiba na ito ay napakaliit. Ngunit ang partikular na kapansin-pansin ay ang katotohanan na para sa ilang mga sangkap ang magnetic permeability ay mas malaki kaysa sa isa, habang para sa iba ito ay mas mababa sa isa, ibig sabihin, ang pagpuno sa coil ng ilang mga sangkap ay nagpapataas ng magnetic flux, at ang pagpuno sa coil ng iba pang mga sangkap ay binabawasan. flux na ito. Ang una sa mga sangkap na ito ay tinatawag na paramagnetic (), at ang pangalawa - diamagnetic (). Tulad ng ipinapakita ng talahanayan. 7, ang pagkakaiba sa permeability mula sa pagkakaisa para sa parehong paramagnetic at diamagnetic na mga sangkap ay maliit.

Dapat itong lalo na bigyang-diin na para sa mga paramagnetic at diamagnetic na katawan, ang magnetic permeability ay hindi nakasalalay sa magnetic induction ng isang panlabas, magnetizing field, ibig sabihin, ito ay isang pare-pareho na halaga na nagpapakilala sa isang naibigay na sangkap. Tulad ng makikita natin sa § 149, hindi ito ang kaso para sa bakal at iba pang katulad (ferromagnetic) na katawan.

Talahanayan 7. Magnetic permeability para sa ilang paramagnetic at diamagnetic substance

Ang impluwensya ng mga paramagnetic at diamagnetic na sangkap sa magnetic flux ay ipinaliwanag, tulad ng impluwensya ng ferromagnetic substance, sa pamamagitan ng katotohanan na ang magnetic flux na nilikha ng kasalukuyang sa coil winding ay pinagsama ng flux na nagmumula sa elementarya na mga alon ng ampere. Ang mga paramagnetic substance ay nagpapataas ng magnetic flux ng coil. Ang pagtaas ng pagkilos ng bagay kapag ang coil ay napuno ng isang paramagnetic substance ay nagpapahiwatig na sa paramagnetic substance, sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na magnetic field, ang mga elementarya na alon ay nakatuon upang ang kanilang direksyon ay tumutugma sa direksyon ng paikot-ikot na kasalukuyang (Fig. 276). Ang isang bahagyang pagkakaiba mula sa pagkakaisa ay nagpapahiwatig lamang na sa kaso ng mga paramagnetic na sangkap ang karagdagang magnetic flux na ito ay napakaliit, ibig sabihin, na ang mga paramagnetic na sangkap ay na-magnetize nang napakahina.

Ang pagbaba sa magnetic flux kapag pinupunan ang coil na may diamagnetic substance ay nangangahulugan na sa kasong ito ang magnetic flux mula sa elementarya na mga alon ng ampere ay nakadirekta sa tapat ng magnetic flux ng coil, ibig sabihin, na sa diamagnetic substance, sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas magnetic field, ang mga elementarya na alon ay lumitaw, na nakadirekta sa tapat ng mga paikot-ikot na alon (Larawan 277). Ang liit ng mga paglihis mula sa pagkakaisa sa kasong ito ay nagpapahiwatig din na ang karagdagang daloy ng mga elementarya na ito ay maliit.

kanin. 277. Ang mga diamagnetic substance sa loob ng coil ay nagpapahina sa magnetic field ng solenoid. Ang mga elementarya na alon sa kanila ay nakadirekta sa tapat ng kasalukuyang sa solenoid

Tinatawag na magnetic permeability . Ganap na magneticpagkamatagusin kapaligiran ay ang ratio ng B sa H. Ayon sa International System of Units, ito ay sinusukat sa mga yunit na tinatawag na 1 henry bawat metro.

Ang numerong halaga nito ay ipinahayag sa pamamagitan ng ratio ng halaga nito sa halaga ng magnetic permeability ng vacuum at tinutukoy ng µ. Ang halagang ito ay tinatawag kamag-anak na magneticpagkamatagusin(o simpleng magnetic permeability) ng medium. Bilang kamag-anak na dami, wala itong yunit ng pagsukat.

Dahil dito, ang relative magnetic permeability µ ay isang value na nagpapakita kung gaano karaming beses ang field induction ng isang partikular na medium ay mas mababa (o mas malaki) kaysa sa induction ng vacuum magnetic field.

Kapag ang isang substance ay nalantad sa isang panlabas na magnetic field, ito ay nagiging magnetized. Paano ito nangyayari? Ayon sa hypothesis ni Ampere, ang mga microscopic electric currents ay patuloy na umiikot sa bawat substance, sanhi ng paggalaw ng mga electron sa kanilang mga orbit at pagkakaroon ng kanilang sarili. . Kapag ang isang katawan ay inilagay sa isang panlabas na patlang, ang mga agos ay iniutos, at ang katawan ay nagiging magnetized (i.e., pagkakaroon ng sarili nitong larangan).

Ang magnetic permeability ng lahat ng mga sangkap ay iba. Batay sa laki nito, ang mga sangkap ay maaaring nahahati sa tatlong malalaking grupo.

U diamagnetic na materyales ang halaga ng magnetic permeability µ ay bahagyang mas mababa kaysa sa pagkakaisa. Halimbawa, ang bismuth ay may µ = 0.9998. Kasama sa mga diamagnet ang zinc, lead, quartz, copper, glass, hydrogen, benzene, at tubig.

Magnetic permeability paramagnetic bahagyang higit sa isa (para sa aluminyo µ = 1.000023). Ang mga halimbawa ng paramagnetic na materyales ay nickel, oxygen, tungsten, hard rubber, platinum, nitrogen, hangin.

Sa wakas, ang ikatlong pangkat ay kinabibilangan ng isang bilang ng mga sangkap (pangunahin ang mga metal at haluang metal), na ang magnetic permeability ay makabuluhang (ilang mga order ng magnitude) ay lumampas sa pagkakaisa. Ang mga sangkap na ito ay ferromagnets. Kabilang dito ang nickel, iron, cobalt at ang kanilang mga haluang metal. Para sa bakal µ = 8∙10^3, para sa nickel-iron alloy µ=2.5∙10^5. Ang mga ferromagnets ay may mga katangian na nagpapakilala sa kanila mula sa iba pang mga sangkap. Una, mayroon silang natitirang magnetism. Pangalawa, ang kanilang magnetic permeability ay nakasalalay sa magnitude ng panlabas na field induction. Pangatlo, para sa bawat isa sa kanila mayroong isang tiyak na threshold ng temperatura, na tinatawag Curie point, kung saan nawawala ang mga katangian ng ferromagnetic nito at nagiging paramagnetic. Para sa nickel ang Curie point ay 360°C, para sa iron - 770°C.

Ang mga katangian ng ferromagnets ay natutukoy hindi lamang sa pamamagitan ng magnetic permeability, kundi pati na rin sa halaga ng I, na tinatawag na magnetisasyon ng sangkap na ito. Ito ay isang kumplikadong nonlinear function ng magnetic induction; ang pagtaas ng magnetization ay inilalarawan ng isang linya na tinatawag kurba ng magnetization. Sa kasong ito, na umabot sa isang tiyak na punto, ang magnetization ay halos huminto sa paglaki (ang magnetic saturation). Ang lag ng halaga ng magnetization ng isang ferromagnet mula sa lumalagong halaga ng panlabas na field induction ay tinatawag magnetic hysteresis. Sa kasong ito, mayroong isang pag-asa ng mga magnetic na katangian ng isang ferromagnet hindi lamang sa kasalukuyang estado nito, kundi pati na rin sa nakaraang magnetization nito. Ang graphical na representasyon ng curve ng pagtitiwala na ito ay tinatawag hysteresis loop.

Dahil sa kanilang mga katangian, ang mga ferromagnets ay malawakang ginagamit sa teknolohiya. Ginagamit ang mga ito sa mga rotor ng mga generator at de-koryenteng motor, sa paggawa ng mga core ng transpormer at sa paggawa ng mga bahagi para sa mga elektronikong computer. Ang mga ferromagnets ay ginagamit sa mga tape recorder, telepono, magnetic tape at iba pang media.