Download
1 / 22
460 likes | 1.5k Views
Magnetinės medžiagų savybės. Vadimo Gerasimovo FI 5. Magnetini ų savybių kilmė Visos medžiagos turi vienokių ar kitokių magnetinių savybių. Jas lemia atomų ir molekulių sudėtį įeinančių elementariųjų dalelių savybės.
E N D
Magnetinės medžiagų savybės Vadimo Gerasimovo FI 5
Magnetinių savybių kilmė Visos medžiagos turi vienokių ar kitokių magnetinių savybių. Jas lemia atomų ir molekulių sudėtį įeinančių elementariųjų dalelių savybės. Didžiausios įtakos turi elektronų megnetinės savybės. Elektronas turi elementariųjų kruvį e. Elektronas sukasi, jo judesio kiekio momentas vadinamas sukiniu. Dėl to susidaro elektrono magnetinis laukas. Elektronui skriejant aplink branduolį orbita susidaro magnetinis laukas su atitinkamos krypties magnetinė indukcija. Elektronų orbitinis magnetinis laukas dažnai apibūdinamas magnetinių momentu p dėl elektronui judant susidarančios srovės i. Magnetiniu momentu laikoma srovė ir orbitos ploto S sandauga: p=iS
Medžiagos magnetinėmis savybėms turi įtakos ne tik atskirų atomų magnetiniai laukai, bet ir jų savaika su gretimais atomais. Medžiagos magnetinės savybes išryškėja, esant išoriniam magnetiniam laukui. Magnetiniu požiūriu medžiagos paprastai skirstomos į tris grupes: diamagnetikai, paramagnatikai, feromagnatikai.
Diamagnetikai Tai magnetikai, kuriuose magnetinis laukas šiek tiek susilpnėja. Jų <1, <0 Šias medžiagas sudarančių struktūrinių dalelių atstojamasis magnetinis momentas nesant išorinio magnetinio lauko lygus nuliui. Veikiamos išorinio magnetinio lauko, diamagnetikų dalelės dėl Larmoro precesijos sukuria apskritiminę srovę, kurios papildoma magnetinė indukcija nukreipta prieš išorinio magnetinio lauko kryptį. Dėl to diamagnetikai silpnina magnetinį lauką.
Diamagnetizmo teorija sukūrė prancužų fizikas Polis Lanževenas (Langevin). Atomai ir molekulės taip sudaryti, kad nesant išorinio magnetinio lauko, visų elektronų magnetiniai laukai sukompensuoti, neturi magnetinio lauko. Pavyzdžiui, helio atomas turi du elektronus, bet jų orbitiniai magnetiniai laukai yra priesinų krypčiu. (1872 – 1946)
Paramagnetikai Tai magnetikai, kuriuose magnetinis laukas šiek tiek sustiprėja. Jų >1, >0 Šias medžiagas sudarančios struktūrinės dalelės turi magnetinį momentą ir nesant išorinio magnetinio lauko. Tačiau jų magnetiniai momentai orientuoti atsitiktinai ir bendras atstojamasis laukas jų kuriamas magnetinis laukas lygus nuliui. Paveikus paramagnetiką išoriniu magnetiniu lauku struktūrinių dalelių magnetiniai momentai išsirikiuoja jo kryptimi ir sukuria stiprinantį vidinį magnetinį lauką. Paramagnetikų magnetinis jautris priklauso nuo temperatūros pagal Kiuri ir Veiso dėsnį.
Paramagnetinės savybės turi: dieguonis, platina, paladis, kobalto drukskos, nikelis, geležis, magnis, chromas, molibdenas, manganas ir kitos medžiagos.
Šių medžiagų atomų ir molekulių struktūra tokia, kad elektronų orbitų magnetiniai laukai išsidėstę netvarkingai, magnetinis laukas, nesusidaro.
Įnešus medžiagą į magnetinį lauką, atomų magnetinės ašys orentuojasi išilgai indukcijos linijų. Šia padėtį dalinai suardo šiluminis judėjimas. Didinant išorinio lauko indukciją vis daugiau atomų orentuojasi, medžiaga įsimagnetėja išorinio lauko kryptimi. Kai išorinio lauko magnetine indukcija labai didelė, visi atomai orentuojasi lauko kryotimi. Sakoma, pasiekiama magnetinę sotis.
Magnetinė skvarba – fizikinis dydis, apibūdinantis medžiagos magnetines savybes. Santykinė magnetinė skvarba – dydis, nurodantis, kiek kartų magnetinė indukcija medžiagoje yra didesnė nei vakuume. B/B0 (B – magnetinės indukcijos vektorius medžiagoje; B0 – magnetinės indukcijos vektorius vakuume) Absoliučioji magnetinė skvarba – dydis, lygus santykinės magnetinės skvarbos ir magnetinės konstantos sandaugai.
SI vienetų sistemoje absoliučiosios magnetinės skvarbos (o taip pat ir magnetinės konstantos) dimensija yra H/m, arba N/A². Dydis μ0 yra vadinamoji magnetinė konstanta. Jos vertė 410-7N/A2 ir tai yra vakuumo magnetinė skvarba.
Feromagnetikai Tai magnetikai, kuriuose magnetinis laukas daug kartų sustiprėja. Jų >>1, >>0 Šių medžiagų, kiap ir paramagnetikų, struktūrinės dalelės ir nesant išorinio magnetinio lauko turi magnetinį momentą. Tačiau tam tikrose srityse, vadinamose domenais, tie momentai būna dar ir orientuoti ta pačia kryptimi (dėl to šios sritys dar vadinamos savaiminio įmagnetinimo sritimis). Vadinasi, domeno viduje magnetinių momentų išsidėstymas būna tvarkingas. Tačiau patys domenai būna įvairių dydžių, o skirtingų domenų magnetinių momentų orientacija taip pat skiriasi, dėl to atstojamasis magnetiko magnetinis laukas lygus nuliui. Feromagnetiką paveikus išoriniu magnetiniu lauku domenai orientuojasi jo kryptimi, susijungia į didesnius domenus ir taip susidaro labai stiprus vidinis magnetinis laukas.
Feromagnetikai Tai magnetikai, kuriuose magnetinis laukas daug kartų sustiprėja. Jų >>1, >>0 Šių medžiagų, kiap ir paramagnetikų, struktūrinės dalelės ir nesant išorinio magnetinio lauko turi magnetinį momentą. Tačiau tam tikrose srityse, vadinamose domenais, tie momentai būna dar ir orientuoti ta pačia kryptimi (dėl to šios sritys dar vadinamos savaiminio įmagnetinimo sritimis). Vadinasi, domeno viduje magnetinių momentų išsidėstymas būna tvarkingas. Tačiau patys domenai būna įvairių dydžių, o skirtingų domenų magnetinių momentų orientacija taip pat skiriasi, dėl to atstojamasis magnetiko magnetinis laukas lygus nuliui. Feromagnetiką paveikus išoriniu magnetiniu lauku domenai orientuojasi jo kryptimi, susijungia į didesnius domenus ir taip susidaro labai stiprus vidinis magnetinis laukas.
Atskirų atomų šių savybių pastebėti neįmanoma, bet jospasireiškia feromagnetinėje medžiagoje. Joje atomai ir molekulės susigrupuoja vienoda kryptimi, susidaro domenai (gr. domiene – valda, valdymas).
Susidarant domenams atsiranda nekompensuoti domenų magnetiniai laukai, domenai išsidėstę netverkingai.
Vaikiant išoriniam magnetiniam laukui domenai pradeda persirikioti, paskui visi išsirikiuoja lauko kryptimi.
Feromagnetinkų savybių kitimas Atliekamas bandymas su rite. Keičiant strovės stipri I tuščioje ritėje kinta magnetinė indukcija B0. Kai keičiame ritės su feromagnetine šerfimi srovė, atitinkamai kinta bendra magnetinė indukcija BB0. Dydžių b ir B0 priklausomybė gana sudėtinga, išreiškiama funkcijos Bf(B0) grafiku.
Kreivė a yra grudinto plieno Kreivė b yra minkštos geležies. Didinant išorinio lauko indukcijai B0 ir įgyjant neigiamas vertes, indukcijos B mažėjimas atsilieka, kitimas vyksta kreive AB. Šis atsilikimas vadinimas histeze (gr. histerisis – trūkumas, stoka) Histerezę sąlygoja tai, kad feromagnetikas įšsaugoja įgytas magnetines savybes.
Magnetinio įrašymo principai Visų žinimas garso įrašymo ir atgaminimo prietaisas magnetofonas. Seniau garsas buvo įrašomas plonoje plieninėje vieloje. Dabar naudojama sintetinė juostelė, iš vienos pusės padangta feromagnetinių miltelių sluoksniu. Mikrofonas M garso virpesius verčia elektriniais virpesiais, kurie sustiprinti perduodami į mažą žiedinį elektromagnetą UG, vadinama užrašymo galvute. Joje yra siauras plyšys. Panaši su plačiu plyšiu galvute IG ištrina juostelės ankstesnius įrašus. Generatorius G jai teikia aukšto dažnio virpesius. Virpesių impulsai mažėja iki nulio ir panaikina ankstesnį įrašą. Garso atgaminimo galvutėje AG juostelės magnetinis įrašas indukuoja elektrinius garso dažnio virpesius, kurie sustiprinti perduodami į garsiakalbį Gr.
Praktinis magnetinio įrašymo panaudojimas MC (garso kasetė) S-VHS (vaizdo kasetė) FLOPPY (diskelis)
