Магнитное поле в веществе

Магнитное поле в веществе.

 

Нестерович Илья, 11 «Б».

 

1

2

 

Ферромагнетики.   

 

Ферромагнетики – это вещества, которые значительно усиливают магнитное поле. Такими веществами являются железо, кобальт, никель, электролитическая сталь.

Каждое вещество обладает  «магнитной проницаемостью». 
Магнитная проницаемость – это величина, которая показывает во сколько раз индукция магнитного поля в веществе отличается по модулю от индукции магнитного поля в вакууме.

 

 

В соответствии с магнитными  свойствами вещество принято  делить на 3 категории: парамагнетики, диамагнетики и ферромагнетики.

3

 

При                 вещество в целом не намагничено. Области самопроизвольного намагничивания называют доменами. У каждого электрона есть свое магнитное поле, называемое «спиновым». В ферромагнетиках векторы индукции спиновых магнитных полей параллельны друг другу. Поэтому в них и возникают домены.

 

При включении внешнего  поля начинается смещение границ  доменов, пока они не будут  ориентированы вдоль индукции  внешнего поля. В этот момент  наступает насыщение.

 

Магнитная проницаемость  достигает максимума:

 

Новый вектор напряженности  МП:

4

 

Гистерезис – появление остаточной намагниченности после снятия внешнего магнитного поля.

 

После перехода к насыщению  дальнейшее увеличение В приводит  только к повороту вектора  намагничения         по направлению к вектору          .

 

Магнитомягкий материал – петля гистерезиса узкая, потери на перемагничивание малы и он используется для изготовления сердечников трансформаторов.

 

Магнитожесткий материал – петля гистерезиса широкая. Применяется для постоянных магнитов.

 

B

 

H

 

B_^ОСТ

 

0

 

петля гистерезиса

 

Н_^НАС

 

Н_^РАЗ

Парамагнетики.     

 

• Парамагнетиками называют вещества, которые слабо намагничиваются в направлении индукции внешнего поля. Магнитная проницаемость наиболее сильных парамагнетиков отличается от единицы на стотысячные доли. Например 1.00036 у платины и 1.0034 у жидкого кислорода.

 

5

• Так выглядят атомы парамагнетика в отсутствии магнитного поля. Магнитные поля электронов в таких веществах скомпенсированы не полностью. Но суммарная магнитная индукция равна нулю.

 

6

• Если поместить такое вещество в магнитное поле, то атомы начнут разворачиваться в сторону вектора магнитной индукции внешнего поля. А соответственно и магнитное поле в веществе усиливается. Это свойство называется парамагнитным. Однако направление атомов не будет параллельно направлению вектора индукции.

 

7

Диамагнетики.  

 

• Диамагнетики — вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля. Диамагнетиками являются:  Азот, Водород, Гелий, Кремний, Вода, Висмут.

 

8

• У таких веществ магнитные поля электронов полностью скомпенсированы, следовательно они не имеют собственного магнитного поля. При внесения такого вещества в магнитное поле, копменсация орбитальных магнитных полей нарушается.

 

9

• Вектор орбитального магнитного поля атома направлен против вектора индукции. Диамагнетик начинает выталкивать себя из внешнего поля.

 

10

Температура Кюри.

 

• Проведем небольшой опыт. Поднесем к компасу железную иглу. Мы можем заметить, что стрелка компаса отклоняется в сторону иглы. Теперь попробуем нагреть иглу. Мы можем заметить, что стрелка компаса повернулась обратно.  
  Чем выше температура, тем быстрее происходит размагничивание, следовательно при высоких температурах ферромагнетики теряют свои свойства.

 

11

12

 

Замечание.

Магнитная проницаемость  является достаточно легко измеряемой  характеристикой вещества. Она имеет  характерные значения

  1 для парамагнетика (близка, но больше 1),

  1 для диамагнетика (близка, но меньше 1),

 >> 1 для ферромагнетика (очень велика).