Речовини у магнітному полі

Рамка зі струмом у магнітному полі

Найзручніше досліджувати силові якості магнітного поля, користую­чись не поодиноким зарядом, що рухається, і не лінійним провідником, а прямокутною рамкою зі струмом.

На сторони АВ і DС магнітне поле буде діяти силами Ампера, утворюю­чими пару сил. Момент цієї пари чинить на рамку обертаючу дію. Цей момент максимальний, коли площина рамки перпендикулярна торце­вим площинам магніту (найбільш нестійке положення рамки), і дорів­нює нулю при паралельності цих площин.

Експерименти показали:

а) , б) , (I і S —сила струму у рамці і площа її контуру).

а, б) , в) ,

звідки:

.

Це ще одна визначальна формула В.

Добуток називають магнітним моментом рамки Р_м. Іноді його вва­жають вектором, напрямленим вздовж нормалі до площини рамки за "правилом свердлика".

Під впливом зовнішнього поля індукцією у різних речовинах відбу­ваються різні процеси, що приводять до появи власного поля індукцією і результуючого поля індукцією , яке: трохи слабкіше зовнішнього (діамагнетики); трохи сильніше (парамагнетики); на­багато сильніше (феромагнетики).

Величина, що показує у скільки разів числове значення індукції ре­зультуючого поля у речовині відрізняється від значення індукції зовніш­нього поля, називається магнітною проникністю речовини:

(введення поняття магнітної проникності обернене введенню поняття діелектричної проникності).

Діамагнетиками виявляються речовини, у валентних оболонках атомів яких міститься парне число електронів. При цьому магнітні моменти половини цих електронів мають один напрям, половини — протилеж­ний, у результаті атом не є мікромагнітом. Зовнішнє поле силами Ло-ренца прискорює половину валентних електронів і сповільнює другу половину, перетворюючи атом у мікромагніт, напрям індукції мікрополя якого протилежний індукції зовнішнього поля.

Приклади діамагнетиків: Сu, Рb, Zn,Аg, Аu, Ві, N₂, H₂, H₂O, Не).

Отже, у діамагнетиків <1, (наприклад = 0,999987), зовнішнє поле наводить в них власне поле індукцією В'.

Результат: В=В₀—В'.

Парамагнетики ( >1, наприклад _А1 = 1,000023) — речовини, валентні оболонки атомів яких мають непарне число електронів, так що і при відсутності зовнішнього поля кожний атом — мікромагніт, але різні мікромагніти орієнтовані в речовині довільно (а).

Зовнішнє поле орієнтує окремі мікромагніти у напрямі В₀, створюючи

в речовині власне поле індукцією В'.

Результат: В = В₀ + В'.

Приклади парамагнетиків: Аl, Сr, Мn, Рt, U, O₂.

Феромагнетики.

Кожний окремо атом таких речовин — мікромагніт (як і у парамагне­тиків), але в межах всього кристала — не повний хаос в орієнтації мікромагнітів: є ділянки, що об'єднують сотні тисяч атомів (домени) з однаковою орієнтацією мікромагнітів. Однак у межах кристала орієнта­ція доменів хаотична (а).

Зовнішнє поле викликає зростання доменів, більш близьких по орі­єнтації до В₀ (б), які вишиковуються вздовж В₀ (в):

В=В₀+В.

У феромагнетиків (Fе, Со, Nі, GD) >>1 (у деяких речовин досягає значення сотень тисяч при досить великих значеннях | В₀|). При нагріванні до деякої досить високої температури (точки Кюрі) фе­ромагнетики перетворюються у парамагнетики.

Застосування феромагнетиків: виготовлення постійних магнітів і елект­ромагнітів; виготовлення трансформаторів; магнітний запис звуку.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 46; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!