Закон Ампера Намагниченность вещества Явление самоиндукции Изучение свойств ферромагнетиков Магнитное поле кругового тока

Электромагнетизм Курс лекций по физике

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 229

Изучение свойств ферромагнетиков

Теория

Всякое тело является МАГНЕТИКОМ, т.е. под действием магнитного поля оно приобретает магнитный момент (намагничивается). Магнитные свойства тел обусловлены магнитными свойствами элементарных частиц, входящих в состав атомов и молекул.

Согласно представлениям классической физики электроны в атомах движутся по замкнутым орбитам, что эквивалентно протекающим круговым виткам микротокам силой :

I = > ( 1) 

где е - заряд электрона, V - его линейная скорость, r -радиус орбиты. Виток с током, а, следовательно, и вращающийся вокруг ядра электрон характеризуется магнитным моментом Рm 

Он называется ОРБИТАЛЬНЫМ МАГНИТНЫМ МОМЕНТОМ и равен:

Рm = IS =>  =  (2) 

 Кроме того, у электронов и ядер установлено наличие СПИНОВЫХ МАГНИТНЫХ МОМЕНТОВ Рms , являющихся такими же неотъемлемыми свойствами их, как заряд и масса.

Магнитный момент атома или молекулы равен геометрической сумме орбитальных и спиновых магнитных моментов всех электронов

  Рm,ат = Рmi (3)

(Магнитный момент ядра много меньше магнитного момента электрона и им пренебрегают). Геометрическая  сумма магнитных моментов отдельных атомов или молекул определяет магнитный образца

> Рm,v = Рm, ат,i 

Магнитный момент единицы объема образца называется ВЕКТОРОМ НАМАЧЕННОСТИ I 

 I =    Рi =х Н0 

где х - безразмерная величина, являющаяся коэффициентом пропорциональности между вектором намагниченности образца и напряженностью намагниченного поля, которая называется МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТЬЮ ВЕЩЕСТВА. В образце при этом возникает добавочное поле напряженностью:>Введем вторую характеристику магнитного поля - вектор магнитной индукции В, связанный с Н соотношением B= 0 Н, где о- магнитная постоянная. Использование формул (6), (7), (8) позволяет записать: 

В  =0(1+x) H0 ,

или В= >0 Н0

Безразмерная величина >  = 1 + х является МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ вещества. Она показывает, во сколько раз магнитная индукция в среде отлична от магнитной индуктивности в вакууме В0 . 

=

 

Все вещества по своим магнитным свойствам делятся на три группы: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики.  В ДИАМАГНЕТИКАХ магнитные моменты атомов равны нулю в отсутствие поля. При внесении этих тел в магнитное поле в каждом атоме индуцируется магнитный момент Рm , направленный в сторону противоположную вектору

напряженности Н0 магнитного поля. Для этих тел х < О и > < 1. К ним относятся атомы и ионы с заполненными оболочками: ионы F-, CI-, Na+ , атомы благородных газов, атомы и ионы, которые сверх заполненной оболочки содержат еще два S-электрона с антипараллельными спинами, такие как Zn, Be, Са. К диамагнетикам относятся все органические вещества Диамагнетизм -универсальное свойство, характерное для -любого тела.

В случае пара- ферромагнетиков оно забивается более сильным и пара - или ферромагнитными эффектами. ПАРАМАГНИТНЫМИ  называют вещества, магнитные моменты атомов которых отличны от нуля. отсутствии внешнего магнитного поля расположены хаотически I = О, тело не намагничено. При внесении образца в магнитное поле на отдельных со стороны действует сила, стремящаяся установить их по направлению поля, тепловое же движение, напротив, дезориентирует их. результате устанавливается преимущественная ориентация

магнитных моментов вдоль поля Но тем большая, чем больше Н0 и меньше температура тела. Для этих тел X > 0 характеризуется значениями, например, 0,4- 10-6 для калия 3200 10-6для хлористого железа; >пар. > 1. К парамагнитным относятся вещества, атомы или ионы которых имеют один электрон сверх заполненной оболочки (например, щелочных металлов), переходных элементов, редкоземельных элементов с незаполненными электронными оболочками и т.д. Парамагнитными свойствами обладают свободные радикалы.

При накаливании металла, находящегося в слабом, электрическом поле, можно наблюдать  поток отрицательного электричества, источником которого является поверхность металла. Если металл не накаливается, но находится под воздействием сильного электрического поля (порядка 106 В/см), то из него могут быть вырваны отрицательные заряды. Этот ток представляет собой поток электронов, каждый из которых несет отрицательный  заряд, равный 1,6 10-19 Кл. (кулон).

Лабораторная работа N 225 Определение индуктивности катушки методом амперметра-вольтметра Явление электромагнитной индукции. При движении проводника в магнитном поле нем возникает электродвижущая сила индукции, а если при этом проводник замкнут, то появляется электрический ток индукции

Ферромагнитные тела образуют третий, особый класс магнетиков. Свое название они получили от наименования основного представителя этого класса веществ - железа. К ферромагнетикам относятся кобальт, никель, гадолиний, тербий, диспрозий, эрбий, ряд сплавов и химических соединений.


Лабораторная работа по физике