Μαγνητική διαπερατότητα ουσιών. Μαγνητική διαπερατότητα. Μαγνητικές ιδιότητες ουσιών

Πολυάριθμα πειράματα δείχνουν ότι όλες οι ουσίες που τοποθετούνται σε ένα μαγνητικό πεδίο μαγνητίζονται και δημιουργούν το δικό τους μαγνητικό πεδίο, η δράση του οποίου προστίθεται στη δράση ενός εξωτερικού μαγνητικό πεδίο:

$$\boldsymbol(\vec(B)=(\vec(B))_(0)+(\vec(B))_(1))$$

όπου $\boldsymbol(\vec(B))$ είναι η επαγωγή του μαγνητικού πεδίου στην ουσία. $\boldsymbol((\vec(B))_(0))$ - επαγωγή μαγνητικού πεδίου στο κενό, $\boldsymbol((\vec(B))_(1))$ - επαγωγή μαγνητικού πεδίου λόγω μαγνήτισης της ύλης . Σε αυτή την περίπτωση, η ουσία μπορεί είτε να ενισχύσει είτε να αποδυναμώσει το μαγνητικό πεδίο. Η επίδραση μιας ουσίας σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο χαρακτηρίζεται από την ποσότητα μ , το οποιο ονομαζεται η μαγνητική διαπερατότητα μιας ουσίας

$$ \boldsymbol(\mu =\frac(B)((B)_(0)))$$

• Μαγνητική διαπερατότητα είναι μια φυσική κλιμακωτή τιμή που δείχνει πόσες φορές η επαγωγή του μαγνητικού πεδίου σε μια δεδομένη ουσία διαφέρει από την επαγωγή του μαγνητικού πεδίου στο κενό.

Όλες οι ουσίες αποτελούνται από μόρια, τα μόρια αποτελούνται από άτομα. Τα ηλεκτρονιακά κελύφη των ατόμων μπορούν υπό όρους να θεωρηθούν ότι αποτελούνται από κυκλικά ηλεκτρικά ρεύματα που σχηματίζονται από κινούμενα ηλεκτρόνια. Τα κυκλικά ηλεκτρικά ρεύματα στα άτομα πρέπει να δημιουργούν τα δικά τους μαγνητικά πεδία. Τα ηλεκτρικά ρεύματα θα πρέπει να επηρεάζονται από ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, ως αποτέλεσμα του οποίου μπορεί κανείς να περιμένει είτε αύξηση του μαγνητικού πεδίου όταν τα ατομικά μαγνητικά πεδία είναι συνκατευθυντικά με το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, είτε εξασθένησή τους εάν κατευθύνονται αντίθετα.
Υπόθεση για την ύπαρξη μαγνητικών πεδίων στα άτομακαι η δυνατότητα αλλαγής του μαγνητικού πεδίου στην ουσία είναι πλήρως συνεπής με την πραγματικότητα. Ολα ουσίες από τη δράση ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου πάνω τουςμπορούν να χωριστούν σε τρεις κύριες ομάδες: διαμαγνήτες, παραμαγνήτες και σιδηρομαγνήτες.

διαμαγνήτεςείναι ουσίες στις οποίες το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο είναι εξασθενημένο. Αυτό σημαίνει ότι τα μαγνητικά πεδία των ατόμων τέτοιων ουσιών σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο κατευθύνονται αντίθετα από το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο (μ< 1). Изменение магнитного поля даже в самых сильных диамагнетиках составляет лишь сотые доли процента. Например, висмут обладает μαγνητική διαπερατότητα μ = 0,999826.

Να κατανοήσουν τη φύση του διαμαγνητισμούεξετάστε την κίνηση ενός ηλεκτρονίου που πετά μέσα με ταχύτητα v σε ένα ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο κάθετο στο διάνυσμα ΣΤΟ μαγνητικό πεδίο.

Υπό την επίδραση Δυνάμεις Λόρεντςτο ηλεκτρόνιο θα κινηθεί σε κύκλο, η φορά περιστροφής του καθορίζεται από την κατεύθυνση του διανύσματος δύναμης Lorentz. Το κυκλικό ρεύμα που προκύπτει δημιουργεί το δικό του μαγνητικό πεδίο ΣΤΟ" . Αυτό είναι ένα μαγνητικό πεδίο ΣΤΟ" κατευθύνεται αντίθετα από το μαγνητικό πεδίο ΣΤΟ. Επομένως, κάθε ουσία που περιέχει ελεύθερα κινούμενα φορτισμένα σωματίδια πρέπει να έχει διαμαγνητικές ιδιότητες.
Αν και τα ηλεκτρόνια στα άτομα της ύλης δεν είναι ελεύθερα, η αλλαγή στην κίνησή τους μέσα στα άτομα υπό τη δράση ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου αποδεικνύεται ότι είναι ισοδύναμη με την κυκλική κίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων. Επομένως, οποιαδήποτε ουσία σε ένα μαγνητικό πεδίο έχει αναγκαστικά διαμαγνητικές ιδιότητες.
Ωστόσο, τα διαμαγνητικά αποτελέσματα είναι πολύ αδύναμα και εντοπίζονται μόνο σε ουσίες των οποίων τα άτομα ή τα μόρια δεν έχουν δικό τους μαγνητικό πεδίο. Παραδείγματα διαμαγνητών είναι ο μόλυβδος, ο ψευδάργυρος, το βισμούθιο (μ = 0,9998).

Ο Henri Ampère (1820) ήταν ο πρώτος που εξήγησε τους λόγους για τους οποίους τα σώματα έχουν μαγνητικές ιδιότητες. Σύμφωνα με την υπόθεσή του, στοιχειώδη ηλεκτρικά ρεύματα κυκλοφορούν μέσα σε μόρια και άτομα, τα οποία καθορίζουν τις μαγνητικές ιδιότητες οποιασδήποτε ουσίας.

Εξετάστε τις αιτίες του ατομικού μαγνητισμού με περισσότερες λεπτομέρειες:

Πάρτε λίγη στερεή ύλη. Η μαγνήτισή του σχετίζεται με τις μαγνητικές ιδιότητες των σωματιδίων (μόρια και άτομα) από τα οποία αποτελείται. Εξετάστε ποια κυκλώματα με ρεύμα είναι δυνατά σε μικροεπίπεδο. Ο μαγνητισμός των ατόμων οφείλεται σε δύο βασικούς λόγους:

1) η κίνηση των ηλεκτρονίων γύρω από τον πυρήνα σε κλειστές τροχιές ( τροχιακή μαγνητική ροπή) (Εικ. 1);

Ρύζι. 2

2) δική περιστροφή (σπιν) ηλεκτρονίων ( μαγνητική ροπή περιστροφής) (Εικ. 2).

Για τους περίεργους. Η μαγνητική ροπή του κυκλώματος είναι ίση με το γινόμενο της ισχύος ρεύματος στο κύκλωμα και της περιοχής που καλύπτεται από το κύκλωμα. Η κατεύθυνσή του συμπίπτει με την κατεύθυνση του διανύσματος επαγωγής μαγνητικού πεδίου στο μέσο του βρόχου ρεύματος.

Δεδομένου ότι οι τροχιές των διαφορετικών ηλεκτρονίων στο άτομο δεν συμπίπτουν, τα διανύσματα επαγωγής μαγνητικού πεδίου που δημιουργούνται από αυτά (τροχιακές και σπιν μαγνητικές ροπές) κατευθύνονται σε διαφορετικές γωνίες μεταξύ τους. Το προκύπτον διάνυσμα επαγωγής ενός ατόμου πολλών ηλεκτρονίων είναι ίσο με το διανυσματικό άθροισμα των διανυσμάτων επαγωγής πεδίου που δημιουργούνται από μεμονωμένα ηλεκτρόνια. Τα άτομα με μερικώς γεμισμένα κελύφη ηλεκτρονίων έχουν μη αντισταθμισμένα πεδία. Σε άτομα με γεμάτα κελύφη ηλεκτρονίων, το διάνυσμα επαγωγής που προκύπτει είναι 0.

Σε όλες τις περιπτώσεις η μεταβολή του μαγνητικού πεδίου οφείλεται στην εμφάνιση ρευμάτων μαγνήτισης (παρατηρείται το φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής). Με άλλα λόγια, η αρχή της υπέρθεσης για το μαγνητικό πεδίο παραμένει έγκυρη: το πεδίο μέσα στον μαγνήτη είναι η υπέρθεση του εξωτερικού πεδίου $\boldsymbol((\vec(B))_(0))$ και το πεδίο $\boldsymbol( \vec(B"))$ των ρευμάτων μαγνήτισης Εγώ" , που προκύπτουν υπό τη δράση ενός εξωτερικού πεδίου. Εάν το πεδίο των ρευμάτων μαγνήτισης κατευθύνεται με τον ίδιο τρόπο όπως το εξωτερικό πεδίο, τότε η επαγωγή του συνολικού πεδίου θα είναι μεγαλύτερη από το εξωτερικό πεδίο (Εικ. 3, α) - σε αυτήν την περίπτωση, λέμε ότι η ουσία ενισχύει την πεδίο; εάν το πεδίο των ρευμάτων μαγνήτισης κατευθύνεται αντίθετα από το εξωτερικό πεδίο, τότε το συνολικό πεδίο θα είναι μικρότερο από το εξωτερικό πεδίο (Εικ. 3, β) - με αυτή την έννοια λέμε ότι η ουσία εξασθενεί το μαγνητικό πεδίο.

Ρύζι. 3

ΣΤΟ διαμαγνήτεςΤα μόρια δεν έχουν δικό τους μαγνητικό πεδίο. Κάτω από τη δράση ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου σε άτομα και μόρια, το πεδίο των ρευμάτων μαγνήτισης κατευθύνεται αντίθετα από το εξωτερικό πεδίο, έτσι το μέτρο του διανύσματος μαγνητικής επαγωγής $ \boldsymbol(\vec(B))$ του προκύπτοντος πεδίου θα είναι μικρότερο από το μέτρο του διανύσματος μαγνητικής επαγωγής $ \boldsymbol((\vec(B ))_(0)) $ εξωτερικό πεδίο.

Οι ουσίες στις οποίες το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο ενισχύεται ως αποτέλεσμα της προσθήκης των μαγνητικών πεδίων των ηλεκτρονίων των ατόμων της ουσίας λόγω του προσανατολισμού των ατομικών μαγνητικών πεδίων προς την κατεύθυνση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου ονομάζονται παραμαγνήτες(µ > 1).

Παραμαγνήτεςενισχύουν πολύ ασθενώς το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Η μαγνητική διαπερατότητα των παραμαγνητών διαφέρει από τη μονάδα μόνο κατά ένα κλάσμα τοις εκατό. Για παράδειγμα, η μαγνητική διαπερατότητα της πλατίνας είναι 1,00036. Λόγω των πολύ μικρών τιμών της μαγνητικής διαπερατότητας των παραμαγνητικών και διαμαγνητικών υλικών, η επιρροή τους σε ένα εξωτερικό πεδίο ή η επίδραση ενός εξωτερικού πεδίου σε παραμαγνητικά ή διαμαγνητικά σώματα είναι πολύ δύσκολο να ανιχνευθεί. Επομένως, στη συνηθισμένη καθημερινή πρακτική, στην τεχνολογία, οι παραμαγνητικές και διαμαγνητικές ουσίες θεωρούνται ως μη μαγνητικές, δηλαδή ουσίες που δεν αλλάζουν το μαγνητικό πεδίο και δεν επηρεάζονται από το μαγνητικό πεδίο. Παραδείγματα παραμαγνητών είναι το νάτριο, το οξυγόνο, το αλουμίνιο (μ = 1,00023).

ΣΤΟ παραμαγνήτεςτα μόρια έχουν το δικό τους μαγνητικό πεδίο. Ελλείψει εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, λόγω θερμικής κίνησης, τα διανύσματα επαγωγής των μαγνητικών πεδίων των ατόμων και των μορίων είναι τυχαία προσανατολισμένα, άρα η μέση μαγνήτισή τους είναι μηδέν (Εικ. 4, α). Όταν ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο εφαρμόζεται σε άτομα και μόρια, μια στιγμή δυνάμεων αρχίζει να ενεργεί, τείνει να τα περιστρέφει έτσι ώστε τα πεδία τους να είναι προσανατολισμένα παράλληλα προς το εξωτερικό πεδίο. Ο προσανατολισμός των παραμαγνητικών μορίων οδηγεί στο γεγονός ότι η ουσία μαγνητίζεται (Εικ. 4β).

Ρύζι. τέσσερις

Ο πλήρης προσανατολισμός των μορίων σε ένα μαγνητικό πεδίο εμποδίζεται από τη θερμική τους κίνηση, επομένως η μαγνητική διαπερατότητα των παραμαγνητών εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Προφανώς, με την αύξηση της θερμοκρασίας, η μαγνητική διαπερατότητα των παραμαγνητών μειώνεται.

σιδηρομαγνήτες

Οι ουσίες που αυξάνουν σημαντικά το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο ονομάζονται σιδηρομαγνήτες(νικέλιο, σίδηρος, κοβάλτιο κ.λπ.). Παραδείγματα σιδηρομαγνητών είναι το κοβάλτιο, το νικέλιο, ο σίδηρος (το μ φτάνει σε τιμή 8 10 3).

Το ίδιο το όνομα αυτής της κατηγορίας μαγνητικών υλικών προέρχεται από Λατινική ονομασίασίδερο - Ferrum. Το κύριο χαρακτηριστικό αυτών των ουσιών είναι η ικανότητα διατήρησης της μαγνήτισης απουσία εξωτερικού μαγνητικού πεδίου· όλοι οι μόνιμοι μαγνήτες ανήκουν στην κατηγορία των σιδηρομαγνητών. Εκτός από τον σίδηρο, οι «γείτονές» του σύμφωνα με τον περιοδικό πίνακα, το κοβάλτιο και το νικέλιο, έχουν σιδηρομαγνητικές ιδιότητες. Οι σιδηρομαγνήτες βρίσκουν ευρεία πρακτική εφαρμογή στην επιστήμη και την τεχνολογία· επομένως, ένας σημαντικός αριθμός κραμάτων έχει αναπτυχθεί με διαφορετικές σιδηρομαγνητικές ιδιότητες.

Όλα τα παραπάνω παραδείγματα σιδηρομαγνητών αναφέρονται σε μέταλλα της μεταβατικής ομάδας, το ηλεκτρονιακό κέλυφος της οποίας περιέχει πολλά μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια, γεγονός που οδηγεί στο γεγονός ότι αυτά τα άτομα έχουν σημαντικό εγγενές μαγνητικό πεδίο. Στην κρυσταλλική κατάσταση, λόγω της αλληλεπίδρασης μεταξύ των ατόμων στους κρυστάλλους, προκύπτουν περιοχές αυθόρμητης (αυθόρμητης) μαγνήτισης - τομείς. Οι διαστάσεις αυτών των περιοχών είναι δέκατα και εκατοστά του χιλιοστού (10 -4 − 10 -5 m), που υπερβαίνει σημαντικά το μέγεθος ενός μεμονωμένου ατόμου (10 -9 m). Εντός μιας περιοχής, τα μαγνητικά πεδία των ατόμων είναι προσανατολισμένα αυστηρά παράλληλα· ο προσανατολισμός των μαγνητικών πεδίων άλλων περιοχών απουσία εξωτερικού μαγνητικού πεδίου αλλάζει αυθαίρετα (Εικ. 5).

Ρύζι. 5

Έτσι, ακόμη και στη μη μαγνητισμένη κατάσταση, υπάρχουν ισχυρά μαγνητικά πεδία μέσα στον σιδηρομαγνήτη, ο προσανατολισμός των οποίων αλλάζει τυχαία κατά τη μετάβαση από το ένα πεδίο στο άλλο. Εάν οι διαστάσεις ενός σώματος υπερβαίνουν σημαντικά τις διαστάσεις των επιμέρους περιοχών, τότε το μέσο μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από τις περιοχές αυτού του σώματος πρακτικά απουσιάζει.

Αν τοποθετήσουμε έναν σιδηρομαγνήτη σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο Β0 , τότε οι μαγνητικές ροπές των περιοχών αρχίζουν να αναδιατάσσονται. Ωστόσο, δεν υπάρχει μηχανική χωρική περιστροφή τμημάτων της ύλης. Η διαδικασία αντιστροφής της μαγνήτισης σχετίζεται με μια αλλαγή στην κίνηση των ηλεκτρονίων, αλλά όχι με μια αλλαγή στη θέση των ατόμων στους κόμβους του κρυσταλλικού πλέγματος. Οι τομείς που έχουν τον πιο ευνοϊκό προσανατολισμό σε σχέση με την κατεύθυνση του πεδίου αυξάνουν το μέγεθός τους σε βάρος των γειτονικών περιοχών με "λανθασμένα προσανατολισμό", απορροφώντας τους. Σε αυτή την περίπτωση, το πεδίο στην ουσία αυξάνεται πολύ σημαντικά.

Ιδιότητες των σιδηρομαγνητών

1) οι σιδηρομαγνητικές ιδιότητες μιας ουσίας εμφανίζονται μόνο όταν η αντίστοιχη ουσία είναι σε κρυσταλλική κατάσταση ;

2) οι μαγνητικές ιδιότητες των σιδηρομαγνητών εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία, καθώς ο προσανατολισμός των μαγνητικών πεδίων των περιοχών παρεμποδίζεται από τη θερμική κίνηση. Για κάθε σιδηρομαγνήτη, υπάρχει μια ορισμένη θερμοκρασία στην οποία η δομή του τομέα καταστρέφεται εντελώς και ο σιδηρομαγνήτης μετατρέπεται σε παραμαγνήτη. Αυτή η τιμή θερμοκρασίας ονομάζεται Σημείο Κιουρί . Έτσι, για τον καθαρό σίδηρο, η θερμοκρασία Κιουρί είναι περίπου 900°C.

3) οι σιδηρομαγνήτες μαγνητίζονται στον κορεσμόσε ασθενή μαγνητικά πεδία. Το σχήμα 6 δείχνει πώς αλλάζει ο συντελεστής επαγωγής του μαγνητικού πεδίου σι σε χάλυβα με μεταβαλλόμενο εξωτερικό πεδίο Β0 :

Ρύζι. 6

4) η μαγνητική διαπερατότητα ενός σιδηρομαγνήτη εξαρτάται από το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο (Εικ. 7).

Ρύζι. 7

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι αρχικά με την αύξηση Β0 μαγνητική επαγωγή σι δυναμώνει και, κατά συνέπεια, μ θα αυξηθεί. Στη συνέχεια, στην τιμή της μαγνητικής επαγωγής Β" 0 εμφανίζεται κορεσμός (το μ είναι στο μέγιστο αυτή τη στιγμή) και με περαιτέρω αύξηση Β0 μαγνητική επαγωγή Β1 στην ουσία παύει να αλλάζει και η μαγνητική διαπερατότητα μειώνεται (τείνει στο 1):

$$\boldsymbol(\mu = \frac B(B_0) = \frac (B_0 + B_1)(B_0) = 1 + \frac (B_1)(B_0);) $$

5) στους σιδηρομαγνήτες παρατηρείται υπολειπόμενη μαγνήτιση. Εάν, για παράδειγμα, μια σιδηρομαγνητική ράβδος τοποθετηθεί σε μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα από την οποία διέρχεται ρεύμα και μαγνητιστεί σε κορεσμό (σημείο ΑΛΛΑ) (Εικ. 8), και στη συνέχεια μειώστε το ρεύμα στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα και μαζί του Β0 , φαίνεται ότι η επαγωγή πεδίου στη ράβδο κατά τη διαδικασία απομαγνήτισής της παραμένει πάντα μεγαλύτερη από ό,τι στη διαδικασία της μαγνήτισης. Πότε Β0 = 0 (το ρεύμα στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα είναι απενεργοποιημένο), η επαγωγή θα είναι ίση με B r (υπολειπόμενη επαγωγή). Η ράβδος μπορεί να αφαιρεθεί από την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα και να χρησιμοποιηθεί ως μόνιμος μαγνήτης. Για να απομαγνητιστεί τελικά η ράβδος, είναι απαραίτητο να περάσει ρεύμα προς την αντίθετη κατεύθυνση μέσω της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας, δηλ. εφαρμόστε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο με την αντίθετη φορά του διανύσματος επαγωγής. Τώρα αυξάνοντας το συντελεστή επαγωγής αυτού του πεδίου σε Boc , απομαγνητίστε τη ράβδο ( σι = 0).

• Μονάδα μέτρησης Boc επαγωγή ενός μαγνητικού πεδίου που απομαγνητίζει έναν μαγνητισμένο σιδηρομαγνήτη ονομάζεται καταναγκαστική δύναμη .

Ρύζι. οκτώ

Με περαιτέρω αύξηση Β0 είναι δυνατό να μαγνητιστεί η ράβδος σε κορεσμό (σημείο ΑΛΛΑ" ).

Συρρικνώνεται τώρα Β0 στο μηδέν, παίρνουν πάλι μόνιμο μαγνήτη, αλλά με επαγωγή –B r (αντίθετη κατεύθυνση). Για να απομαγνητιστεί ξανά η ράβδος, το ρεύμα της αρχικής κατεύθυνσης πρέπει να ενεργοποιηθεί ξανά στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα και η ράβδος θα απομαγνητιστεί όταν η επαγωγή Β0 γίνεται ίσος Boc . αυξάνομαι συνεχώς Β0 , μαγνητίστε ξανά τη ράβδο μέχρι κορεσμού (σημείο ΑΛΛΑ ).

Έτσι, κατά τη μαγνήτιση και απομαγνήτιση ενός σιδηρομαγνήτη, η επαγωγή σιπίσω σι 0. Αυτή η υστέρηση ονομάζεται φαινόμενο υστέρησης . Η καμπύλη που φαίνεται στο σχήμα 8 καλείται βρόχος υστέρησης .

Υστέρηση (Ελληνικά ὑστέρησις - «υστερεί») - μια ιδιότητα συστημάτων που δεν ακολουθούν αμέσως τις ασκούμενες δυνάμεις.

Το σχήμα της καμπύλης μαγνήτισης (βρόχος υστέρησης) διαφέρει σημαντικά για διάφορα σιδηρομαγνητικά υλικά, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως σε επιστημονικές και τεχνικές εφαρμογές. Ορισμένα μαγνητικά υλικά έχουν ευρύ βρόχο με υψηλή παραμονή και καταναγκασμό, ονομάζονται μαγνητικά σκληρόκαι χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μόνιμων μαγνητών. Άλλα σιδηρομαγνητικά κράματα χαρακτηρίζονται από χαμηλές τιμές καταναγκαστικής δύναμης, τέτοια υλικά μαγνητίζονται εύκολα και επαναμαγνητίζονται ακόμη και σε αδύναμα πεδία. Τέτοια υλικά ονομάζονται μαγνητικά μαλακόκαι χρησιμοποιούνται σε διάφορες ηλεκτρικές συσκευές - ρελέ, μετασχηματιστές, μαγνητικά κυκλώματα κ.λπ.

Βιβλιογραφία

1. Aksenovich L. A. Φυσική στο Λύκειο: Θεωρία. Καθήκοντα. Δοκιμές: Proc. επίδομα για ιδρύματα που παρέχουν γενική. περιβάλλοντα, εκπαίδευση / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Εκδ. Κ. Σ. Φαρίνο. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C.330-335.
2. Zhilko, V. V. Φυσική: σχολικό βιβλίο. επίδομα για την 11η τάξη. γενική εκπαίδευση σχολείο από τα ρωσικά lang. εκπαίδευση / V.V. Zhilko, A.V. Lavrinenko, L. G. Markovich. - Μν.: Ναρ. asveta, 2002. - S. 291-297.
3. Slobodyanyuk A.I. Φυσική 10. §13 Αλληλεπίδραση μαγνητικού πεδίου με ύλη

Σημειώσεις

1. Θεωρούμε την κατεύθυνση του διανύσματος επαγωγής μαγνητικού πεδίου μόνο στη μέση του κυκλώματος.

Απόλυτη μαγνητική διαπερατότητα -αυτός είναι ένας παράγοντας αναλογικότητας που λαμβάνει υπόψη την επίδραση του περιβάλλοντος στο οποίο βρίσκονται τα καλώδια.

Για να έχουμε μια ιδέα για τις μαγνητικές ιδιότητες του μέσου, συγκρίναμε το μαγνητικό πεδίο γύρω από το σύρμα με το ρεύμα στο δεδομένο μέσο με το μαγνητικό πεδίο γύρω από το ίδιο καλώδιο, αλλά στο κενό. Διαπιστώθηκε ότι σε ορισμένες περιπτώσεις το πεδίο είναι πιο έντονο από ότι στο κενό, σε άλλες λιγότερο.

Διακρίνω:

v Παραμαγνητικά υλικά και μέσα στα οποία προκύπτει ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο (νάτριο, κάλιο, αλουμίνιο, πλατίνα, μαγγάνιο, αέρας).

v Διαμαγνητικά υλικά και μέσα στα οποία το μαγνητικό πεδίο είναι ασθενέστερο (άργυρος, υδράργυρος, νερό, γυαλί, χαλκός).

v Σιδηρομαγνητικά υλικά στα οποία δημιουργείται το ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο (σίδηρος, νικέλιο, κοβάλτιο, χυτοσίδηρος και τα κράματά τους).

Η απόλυτη μαγνητική διαπερατότητα για διαφορετικές ουσίες έχει διαφορετική τιμή.

Μαγνητική σταθερά - είναι η απόλυτη μαγνητική διαπερατότητα του κενού.

Σχετική μαγνητική διαπερατότητα του μέσου- ένα αδιάστατο μέγεθος που δείχνει πόσες φορές η απόλυτη μαγνητική διαπερατότητα μιας ουσίας είναι μεγαλύτερη ή μικρότερη από τη μαγνητική σταθερά:

Για διαμαγνητικές ουσίες - , για παραμαγνητικά - (για τεχνικούς υπολογισμούς διαμαγνητικών και παραμαγνητικών σωμάτων λαμβάνεται ίσο με μονάδα), για σιδηρομαγνητικά υλικά - .

Η ένταση του βουλευτή Νχαρακτηρίζει τις συνθήκες διέγερσης του MF. Η ένταση σε ένα ομοιογενές μέσο δεν εξαρτάται από τις μαγνητικές ιδιότητες της ουσίας στην οποία δημιουργείται το πεδίο, αλλά λαμβάνει υπόψη την επίδραση του μεγέθους του ρεύματος και του σχήματος των αγωγών στην ένταση του μαγνητικού πεδίου σε δεδομένο σημείο.

Η τάση MP είναι ένα διανυσματικό μέγεθος. διανυσματική κατεύθυνση H για ισοτροπικά μέσα (μέσα με τις ίδιες μαγνητικές ιδιότητες προς όλες τις κατευθύνσεις) , συμπίπτει με την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου ή του διανύσματος σε ένα δεδομένο σημείο.

Η ισχύς του μαγνητικού πεδίου που δημιουργήθηκε διάφορες πηγές, φαίνεται στο σχ. 13.

Μαγνητική ροή είναι ο συνολικός αριθμός των μαγνητικών γραμμών που διέρχονται από ολόκληρη την υπό εξέταση επιφάνεια.μαγνητική ροή φά ή τη ροή του ΜΙ μέσω της περιοχής μικρό , κάθετη στις μαγνητικές γραμμές ισούται με το γινόμενο του μεγέθους της μαγνητικής επαγωγής ΣΤΟ από το μέγεθος της περιοχής που διαπερνά αυτή η μαγνητική ροή.

42) Όταν ένας πυρήνας σιδήρου εισάγεται στο πηνίο, το μαγνητικό πεδίο αυξάνεται και ο πυρήνας μαγνητίζεται. Αυτό το φαινόμενο ανακαλύφθηκε από τον Ampère. Ανακάλυψε επίσης ότι η επαγωγή ενός μαγνητικού πεδίου σε μια ουσία μπορεί να είναι μεγαλύτερη ή μικρότερη από την επαγωγή του ίδιου του πεδίου. Τέτοιες ουσίες έγιναν γνωστές ως μαγνήτες.

Μαγνητικάείναι ουσίες ικανές να αλλάξουν τις ιδιότητες ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου.

Μαγνητική διαπερατότηταΟι ουσίες καθορίζονται από την αναλογία:

B 0 - επαγωγή του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, B - επαγωγή στο εσωτερικό της ουσίας.

Ανάλογα με την αναλογία Β και Β 0, οι ουσίες χωρίζονται σε τρεις τύπους:

1) Διαμαγνήτες(Μ<1), к ним относятся χημικά στοιχεία: Cu, Ag, Au, Hg. Η μαγνητική διαπερατότητα m=1-(10 -5 - 10 -6) είναι πολύ ελαφρώς διαφορετική από τη μονάδα.

Αυτή η κατηγορία ουσιών ανακαλύφθηκε από τον Faraday. Οι ουσίες αυτές «σπρώχνονται» έξω από το μαγνητικό πεδίο. Εάν κρεμάσετε μια διαμαγνητική ράβδο κοντά στον πόλο ενός ισχυρού ηλεκτρομαγνήτη, τότε θα αποκρούσει από αυτήν. Οι γραμμές επαγωγής του πεδίου και του μαγνήτη, επομένως, κατευθύνονται σε διαφορετικές κατευθύνσεις.

2) Παραμαγνήτεςέχουν μαγνητική διαπερατότητα m>1, και σε αυτή η υπόθεσηυπερβαίνει επίσης ελαφρώς το ένα: m=1+(10 -5 - 10 -6). Αυτός ο τύπος μαγνητών περιλαμβάνει τα χημικά στοιχεία Na, Mg, K, Al.

Η μαγνητική διαπερατότητα των παραμαγνητών εξαρτάται από τη θερμοκρασία και μειώνεται με την αύξηση της. Χωρίς μαγνητιστικό πεδίο, οι παραμαγνήτες δεν δημιουργούν το δικό τους μαγνητικό πεδίο. Δεν υπάρχουν μόνιμοι παραμαγνήτες στη φύση.

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

Αυτές οι ουσίες μπορούν να βρίσκονται σε μαγνητισμένη κατάσταση χωρίς εξωτερικό πεδίο. Υπαρξη υπολειπόμενος μαγνητισμόςμία από τις σημαντικές ιδιότητες των σιδηρομαγνητών. Όταν θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία, οι σιδηρομαγνητικές ιδιότητες μιας ουσίας εξαφανίζονται. Η θερμοκρασία στην οποία εξαφανίζονται αυτές οι ιδιότητες ονομάζεται Θερμοκρασία Κιουρί(για παράδειγμα, για σίδηρο T Curie = 1043 K).

Σε θερμοκρασίες κάτω από το σημείο Κιουρί, ένας σιδηρομαγνήτης αποτελείται από τομείς. Τομείς- πρόκειται για περιοχές αυθόρμητης αυθόρμητης μαγνήτισης (Εικ. 9.21). Το μέγεθος της περιοχής είναι περίπου 10 -4 -10 -7 μ. Η εμφάνιση περιοχών αυθόρμητης μαγνήτισης στην ουσία οφείλεται στην ύπαρξη μαγνητών. Ένας σιδερένιος μαγνήτης μπορεί να διατηρήσει τις μαγνητικές του ιδιότητες για μεγάλο χρονικό διάστημα, αφού οι περιοχές σε αυτόν ευθυγραμμίζονται με τάξη (επικρατεί μία κατεύθυνση). Οι μαγνητικές ιδιότητες θα εξαφανιστούν εάν ο μαγνήτης χτυπηθεί δυνατά ή θερμανθεί έντονα. Ως αποτέλεσμα αυτών των επιρροών, οι τομείς είναι «διαταραγμένοι».

Εικ.9.21. Σχήμα τομέα: α) απουσία μαγνητικού πεδίου, β) παρουσία εξωτερικού μαγνητικού πεδίου.

Οι τομείς μπορούν να αναπαρασταθούν ως κλειστά ρεύματα σε μικροόγκους μαγνητών. Ο τομέας απεικονίζεται καλά στο Σχ. 9.21, το οποίο δείχνει ότι το ρεύμα στον τομέα κινείται κατά μήκος ενός διακεκομμένου κλειστού βρόχου. Τα κλειστά ρεύματα ηλεκτρονίων οδηγούν στην εμφάνιση ενός μαγνητικού πεδίου κάθετου στο επίπεδο της τροχιάς των ηλεκτρονίων. Ελλείψει εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, το μαγνητικό πεδίο των περιοχών κατευθύνεται χαοτικά. Αυτό το μαγνητικό πεδίο αλλάζει κατεύθυνση υπό τη δράση ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Τα μαγνητικά, όπως ήδη σημειώθηκε, χωρίζονται σε ομάδες ανάλογα με το πώς το μαγνητικό πεδίο της περιοχής αντιδρά στη δράση ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Στους διαμαγνήτες, το μαγνητικό πεδίο ενός μεγαλύτερου αριθμού περιοχών κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από τη δράση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου και στους παραμαγνήτες, αντίθετα, προς την κατεύθυνση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Ωστόσο, ο αριθμός των περιοχών των οποίων τα μαγνητικά πεδία κατευθύνονται σε αντίθετες κατευθύνσεις διαφέρει κατά πολύ μικρό. Επομένως, η μαγνητική διαπερατότητα m σε δια- και παραμαγνήτες διαφέρει από τη μονάδα κατά μια τιμή της τάξης των 10 -5 - 10 -6 . Στους σιδηρομαγνήτες, ο αριθμός των περιοχών με μαγνητικό πεδίο στην κατεύθυνση του εξωτερικού πεδίου είναι πολλές φορές μεγαλύτερος από τον αριθμό των περιοχών με την αντίθετη κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου.

Καμπύλη μαγνήτισης. Βρόχος υστέρησης.Το φαινόμενο της μαγνήτισης οφείλεται στην ύπαρξη υπολειπόμενου μαγνητισμού υπό τη δράση ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου σε μια ουσία.

Μαγνητική υστέρησηονομάζεται το φαινόμενο της καθυστέρησης της μεταβολής της μαγνητικής επαγωγής σε έναν σιδηρομαγνήτη σε σχέση με τη μεταβολή της ισχύος ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου.

Το σχήμα 9.22 δείχνει την εξάρτηση του μαγνητικού πεδίου της ουσίας από το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο B=B(B 0). Επιπλέον, το εξωτερικό πεδίο σχεδιάζεται κατά μήκος του άξονα Ox και η μαγνήτιση της ουσίας σχεδιάζεται κατά μήκος του άξονα Oy. Η αύξηση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου οδηγεί σε αύξηση του μαγνητικού πεδίου στην ουσία κατά μήκος της γραμμής μέχρι την τιμή. Μια μείωση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου στο μηδέν οδηγεί σε μείωση του μαγνητικού πεδίου στην ουσία (στο σημείο Με) μέχρι και Στο ost(υπολειπόμενη μαγνήτιση, η τιμή της οποίας είναι μεγαλύτερη από το μηδέν). Αυτό το φαινόμενο είναι συνέπεια της καθυστέρησης στη μαγνήτιση του δείγματος.

Η τιμή της επαγωγής του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, απαραίτητη για την πλήρη απομαγνήτιση της ουσίας (σημείο d στο Σχ. 9.21) ονομάζεται καταναγκαστική δύναμη. Η μηδενική τιμή της μαγνήτισης του δείγματος προκύπτει αλλάζοντας την κατεύθυνση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου στην τιμή . Συνεχίζοντας να αυξάνουμε το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο προς την αντίθετη κατεύθυνση από τη μέγιστη τιμή, το φέρνουμε στην τιμή . Στη συνέχεια, αλλάζουμε την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου, αυξάνοντάς το πίσω στην τιμή . Σε αυτή την περίπτωση, η ύλη μας παραμένει μαγνητισμένη. Μόνο το μέγεθος της επαγωγής του μαγνητικού πεδίου έχει αντίθετη φορά σε σύγκριση με την τιμή στο σημείο. Συνεχίζοντας να αυξάνουμε την τιμή της μαγνητικής επαγωγής προς την ίδια κατεύθυνση, επιτυγχάνουμε πλήρη απομαγνητισμό της ουσίας στο σημείο και περαιτέρω, βρισκόμαστε ξανά στο σημείο. Έτσι, λαμβάνουμε μια κλειστή συνάρτηση που περιγράφει τον κύκλο πλήρους επαναμαγνήτισης. Μια τέτοια εξάρτηση για τον κύκλο πλήρους μαγνήτισης αντιστροφή της επαγωγής του μαγνητικού πεδίου του δείγματος από το μέγεθος του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου ονομάζεται βρόχος υστέρησης. Το σχήμα του βρόχου υστέρησης είναι ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά κάθε σιδηρομαγνητικής ουσίας. Ωστόσο, είναι αδύνατο να φτάσουμε στην ουσία με αυτόν τον τρόπο.

Προς το παρόν, είναι αρκετά εύκολο να αποκτηθούν ισχυρά μαγνητικά πεδία. Ένας μεγάλος αριθμός εγκαταστάσεων και συσκευών λειτουργούν με μόνιμους μαγνήτες. Πεδία 1–2 Τ επιτυγχάνονται σε αυτά στο θερμοκρασία δωματίου. Σε μικρούς όγκους, οι φυσικοί έχουν μάθει πώς να αποκτούν σταθερά μαγνητικά πεδία έως 4 Τ, χρησιμοποιώντας ειδικά κράματα για το σκοπό αυτό. Στο χαμηλές θερμοκρασίες, της τάξης της θερμοκρασίας του υγρού ηλίου, λαμβάνονται μαγνητικά πεδία άνω των 10 Τ.

43) Ο νόμος της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής (ζ. Faraday-Maxwell). Οι κανόνες του Lenz

Συνοψίζοντας το αποτέλεσμα των πειραμάτων, ο Faraday διατύπωσε τον νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Έδειξε ότι με οποιαδήποτε αλλαγή στη μαγνητική ροή σε ένα κλειστό αγώγιμο κύκλωμα, διεγείρεται ένα ρεύμα επαγωγής. Επομένως, εμφανίζεται ένα επαγωγικό emf στο κύκλωμα.

Το επαγωγικό emf είναι ευθέως ανάλογο με το ρυθμό μεταβολής της μαγνητικής ροής με την πάροδο του χρόνου. Το μαθηματικό αρχείο αυτού του νόμου σχεδιάστηκε από τον Maxwell και γι' αυτό ονομάζεται νόμος Faraday-Maxwell (νόμος της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής).

Η μαγνητική διαπερατότητα είναι διαφορετική για διαφορετικά περιβάλλοντακαι εξαρτάται από τις ιδιότητές του, επομένως συνηθίζεται να μιλάμε για μαγνητική διαπερατότητα ενός συγκεκριμένου μέσου (εννοώντας τη σύνθεση, την κατάσταση, τη θερμοκρασία του κ.λπ.).

Στην περίπτωση ενός ομοιογενούς ισότροπου μέσου, η μαγνητική διαπερατότητα μ:

μ \u003d B / (μ o H),

Στους ανισότροπους κρυστάλλους, η μαγνητική διαπερατότητα είναι ένας τανυστής.

Οι περισσότερες ουσίες χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες ανάλογα με την τιμή της μαγνητικής διαπερατότητας:

• διαμαγνήτες ( μ < 1 ),
• παραμαγνήτες ( µ > 1 )
• σιδηρομαγνήτες (που έχουν πιο έντονες μαγνητικές ιδιότητες, όπως ο σίδηρος).

Η μαγνητική διαπερατότητα των υπεραγωγών είναι μηδέν.

Η απόλυτη μαγνητική διαπερατότητα του αέρα είναι περίπου ίση με τη μαγνητική διαπερατότητα του κενού και στους τεχνικούς υπολογισμούς λαμβάνεται ίση με 4π 10 -7 H/m

μ = 1 + χ (σε μονάδες SI).

μ = 1 + 4πχ (σε μονάδες CGS).

Μαγνητική διαπερατότητα φυσικό κενόμ =1, αφού χ=0.

Η μαγνητική διαπερατότητα δείχνει πόσες φορές η απόλυτη μαγνητική διαπερατότητα ενός δεδομένου υλικού είναι μεγαλύτερη από τη μαγνητική σταθερά, δηλαδή πόσες φορές το μαγνητικό πεδίο των μακρορεμάτων Hενισχύεται από το πεδίο των μικρορευμάτων του μέσου. Η μαγνητική διαπερατότητα του αέρα και των περισσότερων ουσιών, με εξαίρεση τα σιδηρομαγνητικά υλικά, είναι κοντά στην ενότητα.

Στην τεχνική χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι μαγνητικής διαπερατότητας, ανάλογα με τις συγκεκριμένες εφαρμογές του μαγνητικού υλικού. Η σχετική μαγνητική διαπερατότητα δείχνει πόσες φορές σε ένα δεδομένο μέσο αλλάζει η δύναμη αλληλεπίδρασης μεταξύ των συρμάτων με το ρεύμα σε σύγκριση με το κενό. Αριθμητικά ίσος με τον λόγο της απόλυτης μαγνητικής διαπερατότητας προς τη μαγνητική σταθερά. Η απόλυτη μαγνητική διαπερατότητα είναι ίση με το γινόμενο της μαγνητικής διαπερατότητας και της μαγνητικής σταθεράς.

Για διαμαγνήτες, χμχ>0 και μ> 1. Ανάλογα με το αν το μ σιδηρομαγνητών μετριέται σε στατικό ή εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο, ονομάζεται, αντίστοιχα, στατική ή δυναμική μαγνητική διαπερατότητα.

Η μαγνητική διαπερατότητα των σιδηρομαγνητών εξαρτάται με πολύπλοκο τρόπο H . Από την καμπύλη μαγνήτισης ενός σιδηρομαγνήτη, μπορεί κανείς να κατασκευάσει την εξάρτηση της μαγνητικής διαπερατότητας από Ν.

Μαγνητική διαπερατότητα, που προσδιορίζεται από τον τύπο:

μ \u003d B / (μ o H),

που ονομάζεται στατική μαγνητική διαπερατότητα.

Είναι ανάλογη με την εφαπτομένη της κλίσης της τομής που αντλείται από την αρχή μέσω του αντίστοιχου σημείου στην κύρια καμπύλη μαγνήτισης. Η οριακή τιμή της μαγνητικής διαπερατότητας μ n με μαγνητικό πεδίο τείνει στο μηδέν ονομάζεται αρχική μαγνητική διαπερατότητα. Αυτό το χαρακτηριστικό έχει μεγάλη σημασία στην τεχνική χρήση πολλών μαγνητικών υλικών. Πειραματικά προσδιορίζεται σε ασθενή μαγνητικά πεδία με ισχύ της τάξης του 0,1 A/m.

που ονομάζεται μαγνητική διαπερατότητα . Απόλυτο μαγνητικόδιαπερατόπεριβάλλον είναι η αναλογία Β προς Η. Σύμφωνα με διεθνές σύστημαμονάδες μετριέται σε μονάδες που ονομάζονται 1 henry ανά μέτρο.

Η αριθμητική του τιμή εκφράζεται με τον λόγο της τιμής του προς την τιμή της μαγνητικής διαπερατότητας του κενού και συμβολίζεται με μ. Αυτή η τιμή ονομάζεται σχετική μαγνητικήδιαπερατό(ή απλά μαγνητική διαπερατότητα) του μέσου. Ως σχετική ποσότητα, δεν έχει μονάδα μέτρησης.

Συνεπώς, η σχετική μαγνητική διαπερατότητα μ είναι μια τιμή που δείχνει πόσες φορές η επαγωγή πεδίου ενός δεδομένου μέσου είναι μικρότερη (ή μεγαλύτερη) από την επαγωγή του μαγνητικού πεδίου κενού.

Όταν μια ουσία εκτίθεται σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, μαγνητίζεται. Πώς συμβαίνει αυτό; Σύμφωνα με την υπόθεση του Ampere, μικροσκοπικά ηλεκτρικά ρεύματα κυκλοφορούν συνεχώς σε κάθε ουσία, που προκαλούνται από την κίνηση των ηλεκτρονίων στις τροχιές τους και την παρουσία των δικών τους. Υπό κανονικές συνθήκες, αυτή η κίνηση είναι διαταραγμένη και τα πεδία «σβήνουν» (αντισταθμίζουν) το ένα το άλλο. . Όταν ένα σώμα τοποθετείται σε εξωτερικό πεδίο, τα ρεύματα ταξινομούνται και το σώμα μαγνητίζεται (δηλαδή έχει το δικό του πεδίο).

Η μαγνητική διαπερατότητα όλων των ουσιών είναι διαφορετική. Με βάση το μέγεθός του, οι ουσίες υπόκεινται σε διαίρεση σε τρεις μεγάλες ομάδες.

Στο διαμαγνήτεςη τιμή της μαγνητικής διαπερατότητας μ είναι ελαφρώς μικρότερη από τη μονάδα. Για παράδειγμα, το βισμούθιο έχει μ = 0,9998. Οι διαμαγνήτες περιλαμβάνουν ψευδάργυρο, μόλυβδο, χαλαζία, χαλκό, γυαλί, υδρογόνο, βενζόλιο και νερό.

Μαγνητική διαπερατότητα παραμαγνήτεςλίγο περισσότερο από τη μονάδα (για αλουμίνιο, μ = 1,000023). Παραδείγματα παραμαγνητών είναι το νικέλιο, το οξυγόνο, το βολφράμιο, ο εβονίτης, η πλατίνα, το άζωτο, ο αέρας.

Τέλος, η τρίτη ομάδα περιλαμβάνει έναν αριθμό ουσιών (κυρίως μέταλλα και κράματα), των οποίων η μαγνητική διαπερατότητα σημαντικά (κατά πολλές τάξεις μεγέθους) υπερβαίνει τη μονάδα. Αυτές οι ουσίες είναι σιδηρομαγνήτες.Αυτά περιλαμβάνουν κυρίως νικέλιο, σίδηρο, κοβάλτιο και τα κράματά τους. Για χάλυβα μ = 8∙10^3, για κράμα νικελίου-σιδήρου μ=2,5∙10^5. Οι σιδηρομαγνήτες έχουν ιδιότητες που τους διακρίνουν από άλλες ουσίες. Πρώτον, έχουν υπολειπόμενο μαγνητισμό. Δεύτερον, η μαγνητική τους διαπερατότητα εξαρτάται από το μέγεθος της επαγωγής του εξωτερικού πεδίου. Τρίτον, για καθένα από αυτά υπάρχει ένα ορισμένο όριο θερμοκρασίας, που ονομάζεται Σημείο Κιουρί, κατά την οποία χάνει τις σιδηρομαγνητικές του ιδιότητες και γίνεται παραμαγνήτης. Για το νικέλιο το σημείο Κιουρί είναι 360°C, για το σίδηρο είναι 770°C.

Οι ιδιότητες των σιδηρομαγνητών καθορίζονται όχι μόνο από τη μαγνητική διαπερατότητα, αλλά και από την τιμή του I, που ονομάζεται μαγνήτισηαυτής της ουσίας. Αυτή είναι μια σύνθετη μη γραμμική συνάρτηση της μαγνητικής επαγωγής, η ανάπτυξη της μαγνήτισης περιγράφεται από μια γραμμή που ονομάζεται καμπύλη μαγνήτισης. Σε αυτή την περίπτωση, έχοντας φτάσει σε ένα ορισμένο σημείο, η μαγνήτιση σταματά πρακτικά να αυξάνεται (έρχεται μαγνητικό κορεσμό). Η υστέρηση της τιμής της μαγνήτισης ενός σιδηρομαγνήτη από την αυξανόμενη τιμή της επαγωγής του εξωτερικού πεδίου ονομάζεται μαγνητική υστέρηση. Σε αυτή την περίπτωση, υπάρχει μια εξάρτηση των μαγνητικών χαρακτηριστικών ενός σιδηρομαγνήτη όχι μόνο από την τρέχουσα κατάστασή του, αλλά και από την προηγούμενη μαγνήτισή του. Η γραφική αναπαράσταση της καμπύλης αυτής της εξάρτησης ονομάζεται βρόχος υστέρησης.

Λόγω των ιδιοτήτων τους, οι σιδηρομαγνήτες χρησιμοποιούνται ευρέως στη μηχανική. Χρησιμοποιούνται στους ρότορες γεννητριών και ηλεκτροκινητήρων, στην κατασκευή πυρήνων μετασχηματιστών και στην παραγωγή εξαρτημάτων για ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Οι σιδηρομαγνήτες χρησιμοποιούνται σε μαγνητόφωνα, τηλέφωνα, μαγνητικές ταινίες και άλλα μέσα.

Υπάρχουν μικροσκοπικά κυκλικά ρεύματα ( μοριακά ρεύματα). Αυτή η ιδέα αργότερα, μετά την ανακάλυψη του ηλεκτρονίου και της δομής του ατόμου, επιβεβαιώθηκε: αυτά τα ρεύματα δημιουργούνται από την κίνηση των ηλεκτρονίων γύρω από τον πυρήνα και, αφού προσανατολίζονται με τον ίδιο τρόπο, συνολικά σχηματίζουν ένα πεδίο μέσα. και γύρω από τον μαγνήτη.

Στην εικόνα ένατα επίπεδα στα οποία τοποθετούνται τα στοιχειώδη ηλεκτρικά ρεύματα είναι τυχαία προσανατολισμένα λόγω της χαοτικής θερμικής κίνησης των ατόμων και η ουσία δεν παρουσιάζει μαγνητικές ιδιότητες. Σε μαγνητισμένη κατάσταση (υπό τη δράση, για παράδειγμα, ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου) (σχήμα σι) αυτά τα επίπεδα είναι προσανατολισμένα με τον ίδιο τρόπο και οι ενέργειές τους συνοψίζονται.

Μαγνητική διαπερατότητα.

Η αντίδραση του μέσου στη δράση ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου με επαγωγή B0 (πεδίο στο κενό) καθορίζεται από τη μαγνητική επιδεκτικότητα μ :

όπου ΣΤΟείναι η επαγωγή ενός μαγνητικού πεδίου στην ύλη. Η μαγνητική διαπερατότητα είναι παρόμοια με τη διηλεκτρική σταθερά ɛ .

Σύμφωνα με τις μαγνητικές τους ιδιότητες, οι ουσίες χωρίζονται σε διαμαγνήτες, παραμαγνήτεςκαι φερρομαγνήτες. Για τους διαμαγνήτες, ο συντελεστής μ , που χαρακτηρίζει τις μαγνητικές ιδιότητες του μέσου, είναι μικρότερο από τη μονάδα (για παράδειγμα, για το βισμούθιο μ = 0,999824); σε παραμαγνήτες μ > 1 (για πλατίνα μ - 1.00036); σε σιδηρομαγνήτες μ ≫ 1 (σίδηρος, νικέλιο, κοβάλτιο).

Οι διαμαγνήτες απωθούν έναν μαγνήτη, ενώ οι παραμαγνήτες έλκονται από αυτόν. Με αυτά τα χαρακτηριστικά, μπορούν να διακριθούν μεταξύ τους. Για πολλές ουσίες, η μαγνητική διαπερατότητα σχεδόν δεν διαφέρει από τη μονάδα, αλλά για τους σιδηρομαγνήτες την υπερβαίνει κατά πολύ, φτάνοντας πολλές δεκάδες χιλιάδες μονάδες.

Σιδηρομαγνήτες.

Οι σιδηρομαγνήτες παρουσιάζουν τις ισχυρότερες μαγνητικές ιδιότητες. Τα μαγνητικά πεδία που δημιουργούνται από τους σιδηρομαγνήτες είναι πολύ ισχυρότερα από το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Είναι αλήθεια ότι τα μαγνητικά πεδία των σιδηρομαγνητών δεν δημιουργούνται λόγω της κυκλοφορίας ηλεκτρονίων γύρω από τους πυρήνες - τροχιακή μαγνητική ροπή, και λόγω της περιστροφής του ίδιου του ηλεκτρονίου - τη δική του μαγνητική ροπή, που ονομάζεται πίσω.

Θερμοκρασία Κιουρί ( ΤΜε) είναι η θερμοκρασία πάνω από την οποία τα σιδηρομαγνητικά υλικά χάνουν τις μαγνητικές τους ιδιότητες. Για κάθε σιδηρομαγνήτη, έχει το δικό του. Για παράδειγμα, για το σίδερο T s= 753 °С, για το νικέλιο T s= 365 °С, για το κοβάλτιο T s= 1000 °C. Υπάρχουν σιδηρομαγνητικά κράματα στα οποία T s < 100 °С.

Οι πρώτες λεπτομερείς μελέτες των μαγνητικών ιδιοτήτων των σιδηρομαγνητών πραγματοποιήθηκαν από τον εξαιρετικό Ρώσο φυσικό A. G. Stoletov (1839-1896).

Οι σιδηρομαγνήτες χρησιμοποιούνται ευρέως: ως μόνιμοι μαγνήτες (σε ηλεκτρικά όργανα μέτρησης, μεγάφωνα, τηλέφωνα κ.λπ.), πυρήνες χάλυβα σε μετασχηματιστές, γεννήτριες, ηλεκτρικούς κινητήρες (για ενίσχυση του μαγνητικού πεδίου και εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας). Σε μαγνητικές ταινίες, οι οποίες είναι κατασκευασμένες από σιδηρομαγνήτες, πραγματοποιείται εγγραφή ήχου και εικόνας για μαγνητόφωνα και βίντεο. Οι πληροφορίες καταγράφονται σε λεπτές μαγνητικές μεμβράνες για συσκευές αποθήκευσης σε ηλεκτρονικούς υπολογιστές.