Магнетики и их свойства. Вектор намагничивания. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Диамагнетики и парамагнетик. СРС 1 Механика. Магнетики и их свойства. Вектор намагничивания. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Диамагнетики и парамагнетики. Ферромагнетизм и его применение Подготовил Глинкин В. Р. 105 Мбх
 Скачать 133.89 Kb.
|
|
Министерство здравоохранения Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Кафедра физики, математики и информатики Самостоятельная работа студента по теме «Магнетики и их свойства. Вектор намагничивания. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Диамагнетики и парамагнетики. Ферромагнетизм и его применение» Подготовил: Глинкин В. Р. 105 МБХ Преподаватель: Ковалева Т. А. Волгоград 2021 Магнетики Ч    то такое магнетики? Магнетики – все вещества, способные намагничиваться во внешнем магнитном поле, то есть создавать собственное (внутреннее) магнитное поле самого вещества. В их присутствии вектор магнитной индукции равен сумме векторов внешнего магнитного поля, создаваемого независимыми от магнетика токами, и магнитной индукции собственного поля магнетика. П   оле , создаваемое намагниченным магнетиком, зависит от его намагниченности, а намагничивается он суммарным полем , поэтому является функцией: Е  сли магнитное поле вне магнетика параллельно его поверхности, то поле связано с магнитной индукцией в вакууме (без магнетика) соотношением: Каждый вид магнетика имеет свои свойства. Всего существует три вида магнетиков: Диамагнетики Парамагнетики Ферромагнетики Вектор намагничивания В   ектор намагничивания – суммарный магнитный момент единицы объема вещества , где – магнитный момент i-го атома, в объеме дельта V. Измеряется в А/м.Д ля объяснения намагничивания тел Ампер предположил, что в атомах и молекулах вещества циркулируют особые круговые токи – молекулярные токи. Каждый создает вокруг магнитное поле. А в силу собственной хаотичности суммарный момент тела равен нулю. Но при воздействии внешнего магнитного поля магнитные молекулярные токи приобретают преимущественную ориентацию в одном направлении, вследствие чего намагничивается: возникает дополнительное поле Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость Магнитная проницаемость – способность материала поддерживать формирование магнитного поля внутри себя. Она также известна как степень намагниченности. Обозначается как μ и в СИ представлена в виде абсолютной магнитной проницаемости, а также в виде относительной магнитной проницаемости. Абсолютная имеет размерность в Генри на метр (H/m). Это эквивалентно Ньютону на ампер в квадрате (Н/А2). Для каждого материала эти значения свои, и также различаются по типу магнетиков. Ниже представлены значения для пара- и диамагнетиков.  Высчитывается по формуле μ=1+χМ  агнитная восприимчивость – мера магнитных свойств материала, которая указывает, притягивается ли материал или отталкивается от внешнего магнитного поля. Это количественное измерение магнитных свойств. Разные материалы имеют различные значения магнитной восприимчивости. Парамагнитные материалы имеют магнитную восприимчивость больше нуля, тогда как диамагнитные материалы имеют значение меньше нуля. Это означает, что диамагнитные материалы имеют тенденцию отталкиваться от магнитного поля, в то время как парамагнитный материал притягивается к магнитному полю. Магнитная восприимчивость материала определяется следующим соотношением. Диамагнетики Диамагнетики – вещества, у которых атомы или молекулы в отсутствие внешнего магнитного поля не имеют магнитных моментов. При внесении диамагнитного вещества в магнитное Ii поле в каждом его атоме (или молекуле) ДРmi B0 индуцируется некоторый дополнительный атомный (или молекулярный) индукционный ток Ii, с магнитным моментом ДРmi. Вектор ДРmi направлен противоположно вектору B0 магнитной индукции внешнего магнитного поля. Вектор ДРmi и индукционный ток Ii по правилу Ленца должны иметь такое направление, чтобы магнитное поле, созданное наведенными токами, было противоположно намагничивающему внешнему полю. Суммарное магнитное поле, созданное наведенными во всех атомах (молекулах) индукционными токами, является собственным (внутренним) магнитным полем. Вектор магнитной индукции внутреннего поля направлен противоположно вектору индукции внешнего, намагничивающего поля. В этом и заключается намагничивание диамагнитного вещества. Если воздействие намагничивающего поля прекращается, то исчезают индукционные токи в атомах (молекулах) и диамагнитные свойства исчезают (размагничивание диамагнетика). На возникновение индукционных токов в атомах (молекулах) не влияет тепловое, хаотическое движение атомов (молекул). Поэтому диамагнитные свойства вещества не зависят от температуры. Диамагнетизм является универсальным свойством всех веществ, так как а атомах (молекулах) любых веществ, помещенных в магнитное поле, наводятся индукционные токи. Однако диамагнетизм является очень слабым эффектом. Поэтому диамагнитные свойства наблюдаются только у тех веществ, у которых эти свойства являются единственными и не маскируются другими, более сильными магнитными свойствами. Парамагнетики Атомы (молекулы) обладающие некоторым магнитным моментом Рм называются парамагнитными, а состоящие из них вещества - парамагнетиками. Магнитные моменты атомов (молекул) парамагнетика зависят от строения атомов (молекул), постоянны для данного вещества и не зависят от внешнего магнитного поля. В отсутствие магнитного поля тепловое движение атомов (молекул) парамагнетика и их соударения между собой препятствуют возникновению упорядоченного расположения векторов Рм магнитных моментов отдельных атомов (молекул). Поэтому в парамагнитном веществе в отсутствие внешнего магнитного поля атомные (молекулярные) токи не создают результирующего магнитного поля. Вещество не намагничивается - в нем не возникает собственного (  внутреннего) магнитного поля. При внесении парамагнетика во внешнее однородное магнитное поле каждый атомный (молекулярный) ток стремиться расположиться так, чтобы вектор его магнитного момента был ориентирован параллельно вектору В0 индукции внешнего поля. Этому препятствует тепловое движение атомов (молекул). Совместное действие магнитного поля и теплового движения приводит к тому, что возникает преимущественная ориентация магнитных моментов атомов (молекул) по направлению внешнего магнитного поля.     Парамагнетик в слабом поле Парамагнетик в сильном поле поле Ферромагнетизм Ферромагнетиками называется группа веществ в твердом кристаллическом состоянии, обладающая совокупностью магнитных свойств, обусловленных особым взаимодействием атомных носителей магнетизма. У ферромагнитных веществ собственное (внутреннее) магнитное поле имеет индукцию в сотни и тысячи раз большую, чем индукция внешнего магнитного поля, вызвавшего явление намагничивания, т.е. образование внутреннего поля. Свойства ферромагнитов: ферромагнитные свойства вещества проявляются только тогда, когда соответствующее вещество находится в кристаллическом состоянии зависимость от температуры. Для каждого ферромагнетика существует определенная температура, при котором доменная структура полностью разрушается, и ферромагнетик превращается в парамагнетик. Это значение температуры называется точкой Кюри. Так для чистого железа значение температуры Кюри приблизительно равно 900 °C ферромагнетики намагничиваются до насыщения в слабых магнитных полях магнитная проницаемость ферромагнетика зависит от внешнего магнитного поля у ферромагнетиков наблюдается остаточная намагниченность Ферромагнитные материалы играют огромную роль в самых различных областях современной техники. Магнито-мягкие материалы используются в электротехнике при изготовлении трансформаторов, электромоторов, генераторов, в слаботочной технике связи и радиотехнике; магнито-жёсткие материалы применяют при изготовлении постоянных магнитов. При выключении внешнего магнитного поля ферромагнетик остается намагниченным, то есть создает магнитное поле в окружающем пространстве. Упорядоченная ориентация элементарных токов не исчезает при выключении внешнего магнитного поля. Благодаря этому существуют постоянные магниты. Постоянные магниты находят широкое применение в электроизмерительных приборах, громкоговорителях и телефонах, звукозаписывающих аппаратах, магнитных компасах. Широкое распространение в радиотехнике, особенно в высокочастотной радиотехнике, получили ферриты, сочетающие ферромагнитные и полупроводниковые свойства. Из ферритов изготавливают сердечники катушек индуктивности, магнитные ленты, пленки и диски. Использованные материалы https://scienceforum.ru/2018/article/2018001997 https://raznisa.ru/raznica-mezhdu-magnitnoj-pronicaemostju-i-magnitnoj-vospriimchivostju/ https://online.mephi.ru/courses/physics/electricity/data/course/7/7.1.html https://studopedia.ru/20_60863_magnetiki-vektor-namagnichivaniya-i-napryazhennost-magnitnogo-polya-magnitnaya-vospriimchivost-i-magnitnaya-pronitsaemost.html https://studbooks.net/2116396/matematika_himiya_fizika/klassifikatsiya_magnetikov |