« Fizika - 11-sinf
Magnit maydon elektr toklari va doimiy magnitlar tomonidan yaratilgan.
Magnit maydonga joylashtirilgan barcha moddalar o'zlarining magnit maydonini yaratadilar.
Moddaning magnitlanishi.
Magnit maydonga joylashtirilgan barcha moddalar magnitlangan, ya'ni o'zlari manbaga aylanadi magnit maydon.
Natijada materiya ishtirokidagi magnit induktsiya vektori vakuumdagi magnit induksiya vektoridan farq qiladi.
Amper gipotezasi
Jismlarning magnit xossalari borligi sababini frantsuz fizigi Amper aniqlagan: jismning magnit xossalarini uning ichida aylanib yuruvchi oqimlar bilan izohlash mumkin.
Molekulalar va atomlar ichida atomlardagi elektronlarning harakati natijasida hosil bo'ladigan elementar elektr toklari mavjud.
Agar bu oqimlar aylanadigan tekisliklar tufayli bir-biriga nisbatan tasodifiy joylashgan bo'lsa termal harakat molekulalar, keyin ularning harakatlari o'zaro kompensatsiya qilinadi va tana hech qanday magnit xususiyatlarini ko'rsatmaydi.
Magnitlangan holatda tanadagi elementar oqimlar ularning harakatlari qo'shilishi uchun yo'naltirilgan.
Eng kuchli magnit maydonlar deb ataladigan moddalar tomonidan ishlab chiqariladi ferromagnitlar.
Doimiy magnitlar ulardan yasalgan, chunki magnitlanish maydoni o'chirilgandan keyin ferromagnit maydoni yo'qolmaydi.
Magnit maydonlar ferromagnitlar tomonidan faqat elektronlarning yadrolar atrofida aylanishi tufayli emas, balki o'zlarining aylanishi tufayli ham hosil bo'ladi. Ferromagnitlarda deb ataladigan hududlar mavjud domenlar taxminan 0,5 mkm.
Agar ferromagnit magnitlanmagan bo'lsa, u holda domenlarning yo'nalishi xaotikdir va domenlar tomonidan yaratilgan umumiy magnit maydon nolga teng.
Tashqi magnit maydon yoqilganda, domenlar ushbu maydonning magnit induksiya chiziqlari bo'ylab yo'naltiriladi va ferromagnitlarda magnit maydon induksiyasi oshib, tashqi maydon induksiyasidan minglab va hatto millionlab marta katta bo'ladi.
Kyuri harorati.
Berilgan ferromagnit uchun ma'lum darajadan yuqori haroratlarda uning ferromagnit xususiyatlari yo'qoladi.
Bu harorat deyiladi Kyuri harorati bu hodisani kashf etgan frantsuz olimi nomi bilan atalgan.
Qizdirilganda magnitlangan jismlar magnit xususiyatlarini yo'qotadi.
Masalan, temir uchun Kyuri harorati 753 ° S ni tashkil qiladi.
Kyuri harorati 100 °C dan past bo'lgan ferromagnit qotishmalar mavjud.
Ferromagnitlardan foydalanish
Tabiatda ferromagnit jismlar unchalik ko'p emas, lekin ular keng qo'llanilishini topdilar.
Misol uchun, lasanga o'rnatilgan yadro g'altakdagi oqimni oshirmasdan yaratgan magnit maydonni kuchaytiradi.
Transformatorlar, generatorlar, elektr motorlar va boshqalarning yadrolari ferromagnitlardan tayyorlanadi.
Tashqi magnit maydon o'chirilganda, ferromagnit magnitlangan bo'lib qoladi, ya'ni atrofdagi bo'shliqda magnit maydon hosil qiladi.
Shu sababli, doimiy magnitlar mavjud.
Ferritlar keng qo'llaniladi - o'tkazmaydigan ferromagnit materiallar elektr toki, bu temir oksidlarining boshqa moddalar oksidlari bilan kimyoviy birikmalari.
Mashhur ferromagnit materiallardan biri - magnit temir rudasi - ferrit.
Ferromagnitlar ma'lumotni magnit yozish uchun ishlatiladi.
Magnit lentalar va magnit plyonkalar ferromagnitlardan tayyorlanadi, ular magnitafonlarda ovoz yozish va videomagnitofonlarda video yozish uchun ishlatiladi.
Ovoz magnit maydoni tovush tebranishlari bilan vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan elektromagnit yordamida lentaga yozib olinadi.
Lenta magnit boshning yonida harakat qilganda, plyonkaning turli qismlari magnitlanadi.
Magnit induksiya boshining diagrammasi
Qayerda
1 - elektromagnitning yadrosi;
2 - magnit lenta;
3 - ishchi ruxsatnoma;
4 solenoid o'rash.
Magnit yozish texnologiyasining rivojlanishi kompyuterlarda qo'llaniladigan magnit mikroboshlarning paydo bo'lishiga olib keldi, bu sizga magnit yozuvning yuqori zichligini yaratishga imkon beradi, shuning uchun diametri bir necha santimetr, bir necha terabaytgacha bo'lgan ferromagnit qattiq diskda ( 10 12 bayt) axborot saqlanadi. Bunday diskdagi ma'lumotlarni o'qish va yozish mikrobosh yordamida amalga oshiriladi. Disk juda katta tezlikda aylanadi va bosh uning ustida havo oqimida suzadi, bu diskka mexanik shikastlanish ehtimolini oldini oladi.
Moddaning magnit xossalari
2. Dia- va paramagnetlar.
1. Moddaning magnit maydoni. Amper gipotezasi.
Tajribalar shuni ko'rsatadiki, magnit maydonga joylashtirilgan barcha moddalar magnitlanadi va o'zlari qo'shimcha magnit maydon manbalariga aylanadi.
Magnitlar Magnit maydonda magnitlanishi mumkin bo'lgan moddalar.
Jismlarning magnitlanishini tushuntirish uchun Amper taklif qildi ( Amper gipotezasi) moddaning molekulalarida aylana toklari aylanib yuradi. Bu oqimlar elektronlar atom yadrolari atrofida orbita bo'ylab harakatlanib, o'zlarining magnit maydonini yaratganda paydo bo'ladi. Tashqi magnit maydon ularga yo'naltiruvchi ta'sir ko'rsatadi.
Tashqi magnit maydonning elementar oqimga ta'siri aniqlanadi oqimning magnit momenti:
, , (1)
bu erda elementar tokning kuchi, oqim atrofida oqib o'tadigan maydon va uning normal vektori. Vektor elementar tok tekisligiga perpendikulyar.
Tashqi magnit maydon bo'lmaganda, elementar oqimlar va, demak, ularning magnit momentlari tasodifiy tartibga solinadi. Bunday modda qo'shimcha magnit maydon hosil qilmaydi:
Agar modda tashqi magnit maydonga joylashtirilsa, u holda molekulalarning magnit momentlari bir yo'nalishda imtiyozli yo'nalishga ega bo'ladi. Modda ma'lum bir jami magnit momentga ega bo'ladi (u magnitlangan bo'ladi) va kosmosda qo'shimcha magnit maydon hosil qiladi.
Tashqi va qo'shimcha maydonlar jami olingan maydonni bering:
Magnitlanish vektori magnitning magnitlanish darajasining xarakteristikasi sifatida ishlatiladi.
magnitlanish vektori, berilgan moddaning birlik hajmdagi magnit momenti deyiladi:
alohida molekulaning magnit momenti qayerda va yig'ish hajmdagi barcha molekulalar bo'ylab amalga oshiriladi V.
Magnitlanish vektori birligi:
,
magnit maydon kuchining birligiga to'g'ri keladi.
Tajriba shuni ko'rsatadiki, magnitlanish vektori izotrop muhitda magnit maydon kuchlanish vektoriga proportsional:
bu erda o'lchovsiz miqdor deyiladi magnit sezuvchanlik moddalar.
Tashqi magnit maydonning induksiyasi va kuchi tenglik bilan bog'liq: . Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, qo'shimcha magnit maydonning kuchi magnitlanish vektoriga teng: . Shunday qilib, qo'shimcha magnit maydon induksiyasi uchun bizda quyidagilar mavjud:
Keyin formula (2) quyidagi shaklni oladi:
(4) dan foydalanib, biz quyidagilarni olamiz:
O'lchovsiz miqdor
o'zida aks ettiradi moddaning magnit o'tkazuvchanligi. (6) ni (5) ga almashtirib, munosabatga kelamiz
biz ilgari taxmin qilgan edik.
Formula (6) magnitlarning ikkita xususiyatiga bog'liq: magnit o'tkazuvchanlik va magnit sezgirlik.
2. Dia- va paramagnetlar.
Magnitlanish xususiyatiga ko'ra barcha moddalar uch sinfga bo'linadi - diamagnetlar, paramagnetlar Va ferromagnitlar.
Diamagnetlar- salbiy sezuvchanlik va shunga mos ravishda magnit o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan moddalar.
Bularga kiradi: vodorod, suv, shisha, rux, kumush, oltin, mis, vismut.
Diamagnetlar uchun (4) formuladan kelib chiqadiki, qo'shimcha magnit maydon tashqi tomonga qarama-qarshidir va hosil bo'lgan magnit maydon biroz zaiflashadi.
Diamagnit magnit maydonga kiritilganda, u eng katta kuchlanish hududidan tashqariga suriladi va kuch chiziqlariga perpendikulyar o'rnatiladi.
Diamagnitlarning atomlari tashqi magnit maydon bo'lmaganda o'zlarining magnit momentiga ega emas. Tashqi magnit maydon ta'sirida atomlar maydonga qarama-qarshi induksiyalangan (induktsiyalangan) magnit momentga ega bo'ladilar.
Paramagnetlar- ijobiy sezuvchanlik va magnit o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan moddalar.
Bularga kiradi: azot, kislorod, havo, ebonit, alyuminiy, volfram, platina.
Paramagnitlarda qo'shimcha magnit maydon tashqi tomonga to'g'ri keladi, chunki , va hosil bo'lgan magnit maydon biroz ortadi.
Paramagnit magnit maydonga kiritilganda, u kattaroq kuchlanish mintaqasiga tortiladi va kuch chiziqlari bo'ylab joylashadi.
Paramagnitlarning atomlari tashqi maydon bo'lmaganda o'z magnit momentiga ega va bu momentlar butunlay tasodifiy yo'naltirilgan. Tashqi maydon mavjud bo'lganda, magnit momentlarning ba'zi tartibli joylashuvi maydon bo'ylab paydo bo'ladi.
Dia- va paramagnetlar uchun magnit sezuvchanlikning mutlaq qiymati juda kichik (), shuning uchun ular uchun magnit o'tkazuvchanlik birlikdan biroz farq qiladi. Dia- va paramagnetlar deyiladi zaif magnitli moddalar.
3. Ferromagnitlar. Gisterezis.
ferromagnitlar- kuchli magnit moddalar, ularda magnit o'tkazuvchanligi 1 dan ancha katta va (.
Bularga kiradi: temir, kobalt, nikel, ba'zi noyob tuproq metallari, katta miqdorda qotishmalar.
Magnit o'tkazuvchanlikning tashqi magnit maydon kuchiga bog'liqligi.
Magnitlanish vektorining tashqi magnit maydon kuchiga bog'liqligi.
Magnit maydon induksiyasining tashqi magnit maydon kuchiga bog'liqligi.
Eng muhim xususiyat ferromagnitlar - ular xossaga ega histerezis(kechikish).
Gisterezis hodisasi ferromagnitning magnitlanish va demagnetizatsiya egri chiziqlari o'rtasidagi nomuvofiqlikdan iborat.
Tashqi magnit maydonning induksiyasi nolga kamayganda, magnitlanish yo'qolmaydi, u qoldiq induksiya bilan tavsiflanadi. B os .
Majburiy (sekinlashtiruvchi) kuch- qarama-qarshi maydon induktsiyasining qiymati (segment OS) qoldiq magnitlanishni bartaraf etish uchun zarur.
Ferromagnit katta majburlash kuchi bilan deyiladi qattiq, va kichik majburlash kuchi bilan - yumshoq.
Magnetostriktsiya– magnitlanish jarayonida ferromagnitlarning deformatsiyasi.
Barcha ferromagnitlar qizdirilganda maxsus magnit xususiyatlarini yo'qotadi va paramagnit bo'ladi.
Kyuri harorati ferromagnit holatdan paramagnit holatga o'tish harorati.
Kyuri harorati: 770 º BILAN(temir);
1150 º BILAN(kobalt);
360 º BILAN(nikel).
Kyuri haroratidan past bo'lgan ferromagnitlarda butun magnitlangan hududlar mavjud - domenlar, ularning o'lchamlari yetib boradi. Ferromagnitlarga ta'sir qiluvchi tashqi magnit maydon domenlarning magnit momentlarini yo'naltiradi.
Barcha sohalarning magnit momentlari vektorlari tashqi magnit maydonga parallel bo'lganda, magnit to'yinganlik.
Nazorat savollari
1. Qanday moddalar magnit deb ataladi?
2. Amper gipotezasini tuzing.
3. Moddaning magnit o'tkazuvchanligi va magnit sezgirligini aniqlang. Bu miqdorlar orasidagi nisbatni yozing.
4. Diamagnetlar nima? paramagnetlar? Ularning magnit xususiyatlari o'rtasidagi farq nima?
5. Ferromagnitlar deb qanday moddalarga aytiladi?
6. Ferromagnitning histerezis halqasini tushuntiring. Magnitostriktsiya nima?
7. Ferromagnit uchun qanday harorat Kyuri harorati deyiladi?
8. Ferromagnitlarning magnitlanish mexanizmi qanday?
Magnitlar magnit xususiyatlarga ega bo'lgan moddalardir. Barcha moddalar magnitdir, chunki Amper gipotezasiga ko'ra, magnit xususiyatlar elementar oqimlar (atomdagi elektronning harakati) tomonidan yaratilgan.
Yopiq orbita bo'ylab aylanadigan elektron oqim bo'lib, uning yo'nalishi elektronning harakatiga qarama-qarshidir. Keyin bu harakat magnit maydon hosil qiladi, magnit moment kim p m = IS orbita tekisligiga perpendikulyar o'ng qo'l qoidasiga muvofiq yo'naltirilgan.
Bundan tashqari, orbital harakatdan qat'i nazar, elektronlar mavjud o'zining magnit momenti (orqaga). Shunday qilib, atomlarning magnitlanishi ikki sababga bog'liq: elektronlarning orbitalardagi harakati va ularning magnit momenti.
Induksiya bilan tashqi magnit maydonga magnit kiritilganda 0 da u magnitlangan, ya'ni induksiya bilan o'zining magnit maydonini yaratadi IN", tashqi bilan birlashtirilgan:
B = 0+ da IN"
O'zining magnit maydonining induksiyasi tashqi maydonga ham, unga ham bog'liq magnit sezuvchanlik χ moddalar:
B" = χ 0 da
Keyin B = 0+ da χ 0 da = 0 da (1+ χ)
Ammo magnit ichidagi magnit induksiya moddaning magnit o'tkazuvchanligiga bog'liq:
B = m 0 da
Bu yerdan μ = 1 + χ.
|
Magnit sezuvchanlik χ - jismoniy miqdor moddaning magnit momenti (magnitlanishi) va ushbu moddadagi magnit maydon o'rtasidagi munosabatni tavsiflovchi |
Magnit o'tkazuvchanlik μ - moddadagi magnit induksiya va magnit maydon kuchi o'rtasidagi bog'liqlikni tavsiflovchi koeffitsient (muhitning xususiyatlariga qarab). |
Har doim birlikdan katta bo'lgan moddaning o'tkazuvchanligidan farqli o'laroq, magnit o'tkazuvchanlik birlikdan katta yoki kichik bo'lishi mumkin. Diamagnitlarni ajrating (μ < 1) , paramagnetlar (m > 1) va ferromagnitlar (m >> 1) .
Diamagnets - bu yo'nalishda tashqi magnit maydonda magnitlangan materiallar qarama-qarshi yo'nalish maydon magnit induksiya vektori.
Diamagnetlarga tashqi magnit maydon bo'lmaganda atomlar, molekulalar yoki ionlarning magnit momentlari nolga teng bo'lgan moddalar kiradi. Diamagnetlar inert gazlar, molekulyar vodorod va azot, rux, mis, oltin, vismut, kerosin va boshqa ko'plab organik va noorganik birikmalardir.
Magnit maydon bo'lmaganda, diamagnet magnit bo'lmagan, chunki ichida bu holat elektronlarning magnit momentlari bir-birini bekor qiladi va atomning umumiy magnit momenti nolga teng.
Chunki Diamagnit ta'sir tashqi magnit maydonning modda atomlarining elektronlariga ta'siridan kelib chiqqanligi sababli, diamagnetizm barcha moddalarga xosdir.
Shuni ta'kidlash kerakki, diamagnetlarning magnit o'tkazuvchanligi µ < 1 . Masalan, oltin µ = 0,999961, mis uchun µ = 0,9999897 va boshqalar.
Magnit maydonda diamagnetlar tashqi magnit maydonning kuch chiziqlariga perpendikulyar joylashgan.
Paramagnetlar – maydon yo'nalishi bo'yicha tashqi magnit maydonda magnitlangan moddalar.
Paramagnit moddalarda tashqi magnit maydon bo'lmaganda elektronlarning magnit momentlari bir-birini kompensatsiya qilmaydi va paramagnitlarning atomlari (molekulalari) doimo magnit momentga ega. Biroq, molekulalarning issiqlik harakati tufayli ularning magnit momentlari tasodifiy yo'naltirilgan, shuning uchun paramagnit moddalar magnit xususiyatga ega emas. Paramagnetlar tashqi magnit maydonga kiritilganda, atomlarning magnit momentlarining maydon bo'ylab imtiyozli yo'nalishi o'rnatiladi (atomlarning issiqlik harakati to'liq orientatsiyaga to'sqinlik qiladi).
Shunday qilib, paramagnet magnitlangan bo'lib, o'zining magnit maydonini yaratadi, bu tashqi maydon va yo'nalishda mos keladi. kuchaytiruvchi uning.
Tashqi magnit maydon nolga zaiflashganda, termal harakat tufayli magnit momentlarning yo'nalishi buziladi va paramagnet demagnetizatsiya qilinadi.
Mana bir necha paramagnit moddalar: aalyuminiy µ = 1,000023; Vhavo µ = 1,00000038.
Tashqi magnit maydonda paramagnetlar kuch chiziqlari bo'ylab joylashgan.
ferromagnitlar chaqirdi qattiq moddalar, egalik qilish ham emas yuqori haroratlar o'z-o'zidan (o'z-o'zidan) magnitlanish, bu tashqi ta'sirlar ta'sirida juda katta farq qiladi - magnit maydon, deformatsiya, harorat o'zgarishi.
Ferromagnitlar, zaif magnit dia- va paramagnetlardan farqli o'laroq, kuchli magnit muhitdir:
ulardagi ichki magnit maydon tashqi maydondan yuzlab va minglab marta katta bo'lishi mumkin.
Ferromagnit materiallar katta yoki kamroq darajada magnit anizotropiyani ko'rsatadi, ya'ni. turli yo'nalishlarda turli darajadagi qiyinchilik bilan magnitlanish xususiyati.
Ferromagnit materiallarning magnit xususiyatlari ularning harorati Kyuri nuqtasi deb ataladigan qiymatga yetguncha saqlanadi. Kyuri nuqtasidan yuqori haroratlarda ferromagnit tashqi magnit maydonda paramagnit modda sifatida harakat qiladi. U nafaqat ferromagnit xususiyatlarini yo'qotadi, balki uning issiqlik sig'imi, elektr o'tkazuvchanligi va boshqa ba'zi jismoniy xususiyatlar o'zgaradi.
uchun Kyuri nuqtasi turli materiallar har xil:
Ferromagnetizmning tabiati:
Vayss (1865-1940) g'oyalariga ko'ra, uning ferromagnitizmning tavsifiy nazariyasiga ko'ra, Kyuri nuqtasidan past haroratlarda ferromagnitlar tashqi magnitlanish maydoni mavjudligidan qat'i nazar, o'z-o'zidan magnitlanishga ega. Biroq, bu ma'lum bir qarama-qarshilikni keltirib chiqardi, chunki Kyuri nuqtasidan past haroratlarda ko'plab ferromagnit materiallar magnitlanmaydi.
Ushbu qarama-qarshilikni bartaraf etish uchun Vayss gipotezani kiritdi, unga ko'ra Kyuri nuqtasi ostidagi ferromagnit ko'p sonli kichik mikroskopik (10 -3 - 10 -2 sm) mintaqalarga bo'linadi - domenlar, o'z-o'zidan to'yinganlik uchun magnitlangan.
Tashqi magnit maydon bo'lmaganda, alohida atomlarning magnit momentlari tasodifiy yo'naltirilgan va bir-birini kompensatsiya qiladi, shuning uchun ferromagnitning hosil bo'lgan magnit momenti nolga teng, ya'ni. ferromagnit magnitlangan emas.
Tashqi magnit maydon magnit momentlarini maydon bo'ylab paramagnitdagi kabi alohida atomlarning emas, balki o'z-o'zidan magnitlanishning butun mintaqalarining magnit momentlarini yo'naltiradi. Shuning uchun, o'sish bilan H magnitlanish J va magnit induksiya B allaqachon zaif dalalarda juda tez o'sadi.
Turli xil ferromagnit materiallar magnit oqimni o'tkazish qobiliyatiga ega. Ferromagnit materialning asosiy xarakteristikasi magnit histerezis halqasi H(H). Ushbu bog'liqlik magnit zanjirda qo'zg'atiladigan magnit induksiyaning qiymatini aniqlaydi. bu material ba'zi maydon kuchiga duch kelganda.
Ferromagnitning magnitlanishini teskari aylantirish jarayonini ko'rib chiqing. Aytaylik, dastlab u butunlay demagnetizatsiya qilingan. Dastlab, induksiya tez o'sib boradi, chunki bu magnit dipollar o'zlarining magnit oqimini tashqi tomonga qo'shib, maydon chiziqlari bo'ylab o'zlarini yo'naltiradilar. Keyin uning o'sishi sekinlashadi, chunki yo'naltirilmagan dipollar soni kamayadi va nihoyat, ularning deyarli barchasi tashqi maydon bo'ylab yo'naltirilganda, induksiyaning o'sishi to'xtaydi va rejim to'yinganlik.
histerezis magnit maydon kuchidan induksiyaning o'zgarishining kechikishi deyiladi.
Maksimal maydon kuchida olingan nosimmetrik histerezis pastadir Hm ferromagnitning to'yinganligiga mos keladigan deyiladi chegara aylanishi.
Cheklangan tsikl uchun indüksiyon qiymatlari ham o'rnatiladi B r da H= 0, bu deyiladi qoldiq induksiya , va qiymat Hc da B= 0, chaqirilgan majburlash kuchi . Majburiy (ushlab turuvchi) kuch qoldiq induksiyani nolga tushirish uchun moddaga qanday tashqi maydon kuchini qo‘llash kerakligini ko‘rsatadi.
Cheklanish davrining shakli va xarakterli nuqtalari ferromagnitning xususiyatlarini aniqlaydi. Katta qoldiq induksiya, majburlash kuchi va gisterezis halqa maydoniga ega bo'lgan moddalar deyiladi. qattiq magnit .
Ular qilish uchun ishlatiladi doimiy magnitlar. Past qoldiq induksiya va gistrezis halqa maydoniga ega (8a-rasmdagi 2-egri chiziq) moddalar deyiladi. magnit jihatdan yumshoq va elektr qurilmalarining, ayniqsa vaqti-vaqti bilan o'zgaruvchan magnit oqim bilan ishlaydigan magnit zanjirlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Histerez halqasining maydoni ferromagnitni qayta magnitlash uchun bajarilishi kerak bo'lgan ishni tavsiflaydi. Agar ish sharoitlariga ko'ra, ferromagnit qayta magnitlangan bo'lishi kerak bo'lsa, u histerezis pastadirining maydoni kichik bo'lgan magnit yumshoq materialdan yasalgan bo'lishi kerak. Transformator yadrolari yumshoq ferromagnitlardan tayyorlanadi.
Qattiq ferromagnitlar (po'lat va uning qotishmalari) doimiy magnitlarni tayyorlash uchun ishlatiladi.
Tashqi magnit maydonga ta'siri va ichki magnit tartibining tabiatiga ko'ra, tabiatdagi barcha moddalarni besh guruhga bo'lish mumkin: diamagnetlar, paramagnetlar, ferromagnitlar, antiferromagnitlar va ferrimagnetlar. Ro'yxatdagi magnit turlari beshga to'g'ri keladi har xil turlari moddaning magnit holati: diamagnetizm, paramagnetizm, ferromagnetizm, antiferromagnetizm va ferrimagnetizm.
Diamagnetlar - bu magnit sezgirligi salbiy bo'lgan va tashqi magnit maydon kuchiga bog'liq bo'lmagan moddalar. Diamagnetlarga inert gazlar, vodorod, azot, koʻp suyuqliklar (suv, neft va uning hosilalari), bir qator metallar (mis, kumush, oltin, rux, simob, galiy va boshqalar), koʻpchilik yarim oʻtkazgichlar (kremniy, germaniy, A3 birikmalari) kiradi. B 5, A 2 B 6) va organik birikmalar, gidroksidi-galogenid kristallari, noorganik oynalar va boshqalar. Diamagnetlar kovalentga ega bo'lgan barcha moddalardir. kimyoviy bog'lanish va o'ta o'tkazuvchanlik holatidagi moddalar.
Paramagnitlarga tashqi magnit maydon kuchiga bog'liq bo'lmagan, musbat magnit sezuvchanlikka ega bo'lgan moddalar kiradi. Paramagnetlarga kislorod, azot oksidi, gidroksidi va gidroksidi tuproq metallari, ba'zi o'tish metallari, temir, kobalt, nikel tuzlari va noyob tuproq elementlari kiradi.
Ferromagnitlarga magnit maydon kuchi va haroratiga kuchli bog'liq bo'lgan katta musbat magnit sezgirligi (10 6 gacha) bo'lgan moddalar kiradi.
Antiferromagnitlar - bu ma'lum bir haroratdan past bo'lganda, bir xil atomlar yoki kristall panjara ionlarining elementar magnit momentlarining antiparallel yo'nalishi o'z-o'zidan paydo bo'ladigan moddalardir. Qizdirilganda, antiferromagnit paramagnit holatga o'tish bosqichiga o'tadi. Antiferromagnetizm xrom, marganets va bir qator noyob yer elementlarida (Ce, Nd, Sm, Tm va boshqalar) topilgan. Odatda antiferromagnitlar oksidlar, galoidlar, sulfidlar, karbonatlar va boshqalar kabi o'tish guruhidagi metallarga asoslangan eng oddiy kimyoviy birikmalardir.
Ferrimagnetlar - bu magnit xossalari kompensatsiyalanmagan antiferromagnetizmga bog'liq bo'lgan moddalar. Ferromagnitlar singari, ular magnit maydon kuchiga va haroratga sezilarli darajada bog'liq bo'lgan yuqori magnit sezgirlikka ega. Shu bilan birga, ferrimagnets ferromagnit materiallardan bir qator muhim farqlar bilan ham ajralib turadi.
Ba'zi buyurtma qilingan metall qotishmalari ferrimagnetlarning xususiyatlariga ega, lekin asosan turli xil oksidli birikmalar, ular orasida ferritlar eng katta amaliy qiziqish uyg'otadi.
Elektron muhandislikda ishlatiladigan magnit materiallar ikkita asosiy guruhga bo'linadi: qattiq magnit Va yumshoq magnit. Materiallar alohida guruhga bo'linadi maxsus maqsad .
TO qattiq magnit katta majburlash kuchi N s bo'lgan materiallarni o'z ichiga oladi. Ular faqat juda kuchli magnit maydonlarda qayta magnitlanadi va doimiy magnitlar qilish uchun ishlatiladi.
TO yumshoq magnit kam majburlash kuchi va yuqori magnit o'tkazuvchanligi bo'lgan materiallarni o'z ichiga oladi. Ular zaif magnit maydonlarda to'yinganlik uchun magnitlangan bo'lish qobiliyatiga ega, tor histerezis halqasi va past remagnetizatsiya yo'qotishlari bilan ajralib turadi. Yumshoq magnit materiallar asosan turli xil magnit zanjirlar sifatida ishlatiladi: choklarning yadrolari, transformatorlar, elektromagnitlar, elektr o'lchash asboblarining magnit tizimlari va boshqalar.
Shartli yumshoq magnit materiallar H bilan bo'lgan materiallar deb hisoblanadi< 800 А/м, а магнитотвердыми - с Н с >4 kA/m. Ammo shuni ta'kidlash kerakki, eng yaxshi yumshoq magnit materiallar uchun majburlash kuchi 1 A / m dan kam bo'lishi mumkin, va eng yaxshi qattiq magnit materiallar uchun uning qiymati 500 kA / m dan oshadi. Elektron muhandislikda qo'llash doirasi bo'yicha, maxsus maqsadli materiallar orasida to'rtburchaklar histerezisli pastadir (SHL), mikroto'lqinli qurilmalar uchun ferritlar va magnitostriktiv materiallarni ajratib ko'rsatish kerak.
Har bir guruh ichida magnit materiallarni avlodlar va turlarga bo'lish ularning tuzilishi va kimyoviy tarkibidagi farqlarni aks ettiradi, hisobga olinadi texnologik xususiyatlar va ba'zi o'ziga xos xususiyatlar.
Magnit materiallarning xossalari magnitlanish egri chizig'i va histerezis halqasining shakli bilan belgilanadi. Olish uchun yumshoq magnit materiallar ishlatiladi katta qiymatlar magnit oqimi. Magnit oqimning kattaligi materialning magnit bilan to'yinganligi bilan chegaralanadi va shuning uchun yuqori oqim elektrotexnika va elektronikada magnit materiallarga qo'yiladigan asosiy talab yuqori to'yinganlik induksiyasidir. Magnit materiallarning xususiyatlari ularning xususiyatlariga bog'liq kimyoviy tarkibi, ishlatiladigan xom ashyoning tozaligi va ishlab chiqarish texnologiyasidan. Xom ashyo va ishlab chiqarish texnologiyasiga qarab, yumshoq magnit materiallar uch guruhga bo'linadi: monolit metall materiallar, chang metall materiallari (magnitodielektrik) va oksidli magnit materiallar, qisqacha ferritlar deb ataladi.
Yuqori magnit o'tkazuvchanlik va past majburiy kuchga qo'shimcha ravishda, yumshoq magnit materiallar yuqori to'yinganlik induksiyasiga ega bo'lishi kerak, ya'ni. ma'lum bir maydon orqali maksimal magnit oqimini o'tkazish ko'ndalang kesim magnit zanjir. Ushbu talabning bajarilishi magnit tizimning umumiy o'lchamlari va og'irligini kamaytirish imkonini beradi.
Ishlatilgan magnit material o'zgaruvchan maydonlar, asosan histerezis va girdob oqimi yo'qotishlaridan iborat bo'lgan, ehtimol pastroq remagnetizatsiya yo'qotishlariga ega bo'lishi kerak.
Transformatorlarda girdob oqimi yo'qotishlarini kamaytirish uchun qarshilik kuchaygan yumshoq magnit materiallar tanlanadi. Odatda, magnit zanjirlar bir-biridan ajratilgan alohida yupqa varaqlardan yig'iladi. Keng dastur dielektrik lakdan burilishlararo izolyatsiya bilan yupqa lentadan o'ralgan lenta yadrolarini oldi. Plastmassa va lenta materiallariga yuqori plastiklik talabi qo'yiladi, buning natijasida ulardan mahsulot ishlab chiqarish jarayoni osonlashadi.
Yumshoq magnit materiallarga qo'yiladigan muhim talab, ularning xususiyatlarining barqarorligini o'z vaqtida va hurmat bilan ta'minlashdir tashqi ta'sirlar harorat va mexanik stress kabi. Barcha magnit xususiyatlardan, materialning ishlashi paytida eng katta o'zgarishlar magnit o'tkazuvchanlikka (ayniqsa, zaif maydonlarda) va majburlash kuchiga bog'liq.
Moddalarning dia-, para- va ferromagnitlarga bo'linishi asosan shartli, chunki Birinchi ikki turdagi moddalar bir-biridan farq qiladi magnit xususiyatlari vakuumdan 0,05% dan kamroq. Amalda barcha moddalar odatda ferromagnit (ferromagnit) va ferromagnit bo'lmaganlarga bo'linadi, ular uchun nisbiy magnit o'tkazuvchanligi m 1,0 ga teng olinishi mumkin.
Ferromagnitlarga temir, kobalt, nikel va ular asosidagi qotishmalar kiradi. Ular vakuum o'tkazuvchanligidan bir necha ming marta oshib ketadigan magnit o'tkazuvchanlikka ega. Shuning uchun energiyani aylantirish uchun magnit maydonlardan foydalanadigan barcha elektr qurilmalari bo'lishi kerak strukturaviy elementlar, ferromagnit materialdan tayyorlangan va magnit oqimni o'tkazish uchun mo'ljallangan . Bunday elementlar deyiladi magnit zanjirlar .
Yuqori magnit o'tkazuvchanlikka qo'shimcha ravishda, ferromagnitlar induksiyaning aniq chiziqli bo'lmagan bog'liqligiga ega. B magnit maydon kuchidan H, va magnitlanishning teskari holatida, o'rtasidagi munosabatlar B Va H noaniq bo'lib qoladi. Funksiyalar B (H) alohida ahamiyatga ega, chunki faqat ularning yordami bilan magnit oqimi ferromagnit muhitda o'tadigan elementlarni o'z ichiga olgan zanjirlardagi elektromagnit jarayonlarni o'rganish mumkin. Bu funktsiyalar ikki xil: magnitlanish egri chiziqlari va histerezis halqalari .
Ferromagnitning magnitlanishini teskari aylantirish jarayonini ko'rib chiqing. Aytaylik, dastlab u butunlay demagnetizatsiya qilingan. Birinchidan, magnit dipollar kuchning maydon chiziqlari bo'ylab yo'naltirilganligi sababli induksiya tez o'sib boradi va tashqi magnit oqimiga o'z magnit oqimini qo'shadi. Keyin uning o'sishi sekinlashadi, chunki yo'naltirilmagan dipollar soni kamayadi va nihoyat, ularning deyarli barchasi tashqi maydon bo'ylab yo'naltirilganda, induksiyaning o'sishi to'xtaydi va rejim to'yinganlik (1-rasm).
Agar magnitlanish jarayonida maydon kuchi ma'lum bir qiymatga keltirilsa va keyin pasayishni boshlasa, u holda induksiyaning pasayishi magnitlanishga qaraganda sekinroq sodir bo'ladi va yangi egri chiziq asl nusxadan farq qiladi. Ilgari to'liq demagnetizatsiyalangan modda uchun maydon kuchi ortib borayotgan induksiyaning o'zgarishi egri chizig'i deyiladi dastlabki magnitlanish egri chizig'i . Shaklda. 1 qalinlashgan chiziq sifatida ko'rsatilgan.
Bir necha (taxminan 10) intensivlik tsikllari ijobiydan salbiy maksimal qiymatlarga o'zgargandan so'ng, bog'liqlik B =f (H) takrorlashni va egallashni boshlaydi xarakterli ko'rinish nosimmetrik yopiq egri chiziq deyiladi histerezis halqasi . Gisterezis - magnit maydon kuchidan induksiya o'zgarishidan orqada qolish . Histerezis hodisasi odatda barcha jarayonlarga xos bo'lib, unda ma'lum bir miqdorning boshqasining qiymatiga bog'liqligi nafaqat hozirgi holatda, balki avvalgi holatda ham kuzatiladi, ya'ni. B 2 =f (H 2 ,H 1) - qayerda H 2 va H 1 - mos ravishda kuchlanishning joriy va oldingi qiymatlari.
Bilan histerezis halqalarini olish mumkin turli qiymatlar tashqi maydonning maksimal kuchi H m(2-rasm). geometrik joy simmetrik histerezis davrlarining cho'qqi nuqtalari deyiladi asosiy magnitlanish egri chizig'i . Asosiy magnitlanish egri chizig'i amalda dastlabki egri chiziqqa to'g'ri keladi.
Maksimal maydon kuchida olingan nosimmetrik histerezis pastadir H m(2-rasm), ferromagnitning to'yinganligiga mos keladigan, deyiladi chegara aylanishi .
Cheklangan tsikl uchun indüksiyon qiymatlari ham o'rnatiladi B r da H= 0, bu deyiladi qoldiq induksiya , va qiymat H c da B= 0, chaqirilgan majburlash kuchi . Majburiy (ushlab turuvchi) kuch qoldiq induksiyani nolga tushirish uchun moddaga qanday tashqi maydon kuchini qo‘llash kerakligini ko‘rsatadi.
Cheklanish davrining shakli va xarakterli nuqtalari ferromagnitning xususiyatlarini aniqlaydi. Katta qoldiq induksiyaga, majburlash kuchiga va histerezis halqasining maydoniga ega bo'lgan moddalar (3-rasmdagi 1-egri chiziq) deyiladi. qattiq magnit . Ular doimiy magnitlar qilish uchun ishlatiladi. Past qoldiq induksiya va histerezis halqa maydoniga ega (3-rasmdagi 2-egri chiziq) moddalar deyiladi. magnit jihatdan yumshoq va elektr qurilmalarining, ayniqsa vaqti-vaqti bilan o'zgaruvchan magnit oqim bilan ishlaydigan magnit zanjirlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Ferromagnit qayta magnitlanganda, unda energiyaning qaytarilmas issiqlikka aylanishi sodir bo'ladi.
Magnit maydon oqim o'tadigan o'rash tomonidan yaratilsin i. Keyin magnit oqimning elementar o'zgarishiga sarflangan o'rash quvvat manbaining ishi teng bo'ladi.
Grafik jihatdan, bu ish histerezis halqasining elementar chizig'ining maydonini ifodalaydi (4-rasm a)).
Moddaning birlik hajmining magnitlanishini o'zgartirish bo'yicha umumiy ish histerezis halqasining konturi bo'yicha integral sifatida aniqlanadi.
Integratsiya konturini induksiyaning o'zgarishiga mos keladigan ikkita qismga bo'lish mumkin - B m oldin B m va dan o'zgartiring B m oldin - B m. Ushbu sohalardagi integrallar rasmdagi soyali maydonlarga to'g'ri keladi. 4 a) va b). Har bir bo'limda maydonning bir qismi salbiy ishga to'g'ri keladi va uni ijobiy qismdan olib tashlaganimizdan so'ng, biz ikkala bo'limda histerezis halqasining egri chizig'i bilan cheklangan maydonni olamiz (4-rasm c)).
Bir to'liq simmetrik siklda magnitlanishning qaytarilishiga sarflangan moddaning hajmi birligiga sarflangan energiyani bildirish. W" h =A" olamiz
Magnitlanishni qaytarish uchun maxsus energiya yo'qotishlarini hisoblash uchun empirik bog'liqlik mavjud
bu erda h - moddaga qarab koeffitsient; B m- induksiyaning maksimal qiymati; n- ko‘rsatkichga qarab B m va umumiy qabul qilingan
n\u003d 0,1 T da 1,6< B m < 1,0 Тл и n 0da =2<B m < 0,1 Тл или 1,0 Тл <B m < 1,6 Тл.
Gisterezis hodisasi va u bilan bog'liq energiya yo'qotishlarini elementar magnitlar gipotezasi bilan izohlash mumkin. Moddadagi elementar magnitlar magnit momentga ega bo'lgan zarralardir. Bular orbitadagi elektronlarning magnit maydonlari, shuningdek ularning spin magnit momentlari bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, ikkinchisi magnit hodisalarida eng muhim rol o'ynaydi.
Oddiy haroratda ferromagnitning moddasi ma'lum bir yo'nalishda o'z-o'zidan magnitlangan hududlardan (domenlardan) iborat bo'lib, ularda elementar magnitlar deyarli bir-biriga parallel joylashgan va bu holatda magnit kuchlar va elektr o'zaro ta'sir kuchlari tomonidan ushlab turiladi.
Alohida hududlarning magnit maydonlari kosmosda aniqlanmaydi, chunki ularning barchasi turli yo'nalishlarda magnitlangan. Domenlarning o'z-o'zidan magnitlanishining intensivligi J haroratga bog'liq va mutlaq nolda to'liq to'yinganlik intensivligiga teng. Issiqlik harakati tartiblangan tuzilmani buzadi va ma'lum bir haroratda q, ma'lum bir moddaga xos bo'lgan, tartiblangan tartibga solish butunlay yo'q qilinadi. Bu harorat deyiladi Kyuri nuqtasi . Kyuri nuqtasidan yuqorida materiya paramagnit xossalariga ega.
Tashqi maydon ta'sirida materiyaning holati ikki yo'l bilan o'zgarishi mumkin. Magnitlanish domenlarning yo'nalishini o'zgartirish yoki ularning chegaralarini magnitlanishning kichikroq komponenti bo'lgan mintaqa yo'nalishi bo'yicha siljishi tufayli, tashqi maydon bilan mos keladigan yo'nalishda o'zgarishi mumkin. Domen chegarasining siljishi faqat ma'lum chegaragacha qaytariladi, shundan so'ng domenning bir qismi yoki barchasi qaytarilmas tarzda qayta yo'naltiriladi. Domenning tez o'tish yo'nalishini o'zgartirish bilan, magnitlanishning teskari o'zgarishi paytida energiya yo'qotilishiga olib keladigan girdab oqimlari hosil bo'ladi.
Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, yo'nalishni o'zgartirishning ikkinchi usuli magnitlanish egri chizig'ining tik qismi uchun, birinchisi esa to'yinganlik mintaqasi uchun xosdir.
Tashqi magnit maydon kuchi nolga tushgandan so'ng, ba'zi domenlar imtiyozli magnitlanishning yangi yo'nalishini saqlab qoladi, bu esa o'zini qoldiq magnitlanish sifatida namoyon qiladi.
Magnit maydondagi diamagnetlar va paramagnetlar
Magnitlangan moddadagi mikroskopik oqim zichligi juda murakkab va hatto bitta atom ichida ham katta farq qiladi. Ammo ko'pgina amaliy masalalarda bunday batafsil tavsif ortiqcha bo'lib, bizni ko'p sonli atomlar tomonidan yaratilgan o'rtacha magnit maydonlar qiziqtiradi.
Yuqorida aytib o'tganimizdek, magnitlarni uchta asosiy guruhga bo'lish mumkin: diamagnets, paramagnets va ferromagnitlar.
Diamagnetizm (yunon tilidan. dia - mos kelmaslik va magnitlanish) - qo'llaniladigan magnit maydonga qarab magnitlanadigan moddalarning xususiyati.
diamagnetlar moddalar deyiladi, tashqi maydon bo'lmaganda atomlarining magnit momentlari nolga teng, chunki. atomning barcha elektronlarining magnit momentlari o'zaro kompensatsiyalanadi(tashqi maydonda magnitlanganda diamagnet tomonidan yaratilgan o'z magnit maydoni va boshqalar).
Ko'pgina tajribalar shuni ko'rsatadiki, magnit maydonga joylashtirilgan barcha moddalar magnitlanadi va o'zlarining magnit maydonini yaratadilar, ularning ta'siri tashqi magnit maydonning ta'siriga qo'shiladi:
\(~\vec B = \vec B_0 + \vec B_1,\)
bu yerda \(~\vec B\) - moddadagi magnit maydon induksiyasi; \(~\vec B_0\) - vakuumdagi maydonning magnit induksiyasi, \(~\vec B_1\) - moddaning magnitlanishi tufayli maydonning magnit induksiyasi. Bunday holda, modda magnit maydonni kuchaytirishi yoki zaiflashtirishi mumkin. Moddaning tashqi magnit maydonga ta'siri m qiymati bilan tavsiflanadi, bu moddaning magnit o'tkazuvchanligi deb ataladi.
\(~\mu = \dfrac B(B_0).\)
Barcha moddalar ma'lum magnit xususiyatlarga ega, ya'ni ular magnitlar. Ko'pgina moddalar uchun magnit o'tkazuvchanlik m birlikka yaqin va magnit maydonning kattaligiga bog'liq emas. Magnit o'tkazuvchanligi birlikdan bir oz kamroq bo'lgan moddalar (m< 1), называются diamagnetlar, birdan biroz kattaroq (m > 1) - paramagnetlar. Magnit o'tkazuvchanligi tashqi maydonning kattaligiga bog'liq bo'lgan va birlikdan (m » 1) sezilarli darajada oshib ketadigan moddalar deyiladi. ferromagnitlar.
Diamagnitlarga misol sifatida qo'rg'oshin, rux, vismut (m = 0,9998); paramagnetlar - natriy, kislorod, alyuminiy (m = 1,00023); ferromagnitlar - kobalt, nikel, temir (m 8⋅10 3 qiymatiga etadi).
Genri Amper (1820) birinchi bo'lib jismlarning magnit xususiyatlariga ega bo'lish sabablarini tushuntirdi. Uning gipotezasiga ko'ra, elementar elektr toklari har qanday moddaning magnit xususiyatlarini aniqlaydigan molekulalar va atomlar ichida aylanadi.
Qattiq moddani oling. Uning magnitlanishi u tuzilgan zarrachalarning (molekulalar va atomlarning) magnit xususiyatlari bilan bog'liq. Mikro darajada oqim bilan qanday kontaktlarning zanglashiga olib kelishi mumkinligini ko'rib chiqing. Atomlarning magnitlanishi ikkita asosiy sababga bog'liq:
1) elektronlarning yadro atrofida yopiq orbitalarda harakati ( orbital magnit moment) (1-rasm);
2) elektronlarning o'z aylanishi (spin) ( aylanish magnit momenti) (2-rasm).
Qiziqqanlar uchun. Zanjirning magnit momenti kontaktlarning zanglashiga olib keladigan maydoni va zanjirdagi oqim kuchining mahsulotiga teng. Uning yo'nalishi oqim halqasining o'rtasida joylashgan magnit maydon induksiya vektorining yo'nalishiga to'g'ri keladi.Atom tekisligidagi turli elektronlarning orbitalari bir-biriga to'g'ri kelmasligi sababli ular tomonidan yaratilgan magnit maydon induksiya vektorlari (orbital va spin magnit momentlari) bir-biriga turli burchaklarda yo'naltiriladi. Ko'p elektronli atomning hosil bo'lgan induksiya vektori alohida elektronlar tomonidan yaratilgan maydon induksiya vektorlarining vektor yig'indisiga teng. Qisman to'ldirilgan elektron qobiqli atomlar kompensatsiyalanmagan maydonlarga ega. To'ldirilgan elektron qobiqli atomlarda induksiya vektori 0 ga teng.
Barcha holatlarda magnit maydonning o'zgarishi magnitlanish oqimlarining paydo bo'lishi bilan bog'liq (elektromagnit induksiya hodisasi kuzatiladi). Boshqacha qilib aytganda, magnit maydon uchun superpozitsiya printsipi o'z kuchida qoladi: magnit ichidagi maydon tashqi maydon \(~\vec B_0\) va magnitlanish oqimlarining \(~\vec B"\) maydonining superpozitsiyasidir. men, tashqi maydon ta'sirida paydo bo'ladigan. Agar magnitlanish oqimlari maydoni tashqi maydon bilan bir xil yo'naltirilgan bo'lsa, u holda umumiy maydonning induksiyasi tashqi maydondan kattaroq bo'ladi (3-rasm, a) - bu holda biz moddani kuchaytiradi deb aytamiz. maydon; agar magnitlanish oqimlari maydoni tashqi maydonga qarama-qarshi yo'naltirilgan bo'lsa, u holda umumiy maydon tashqi maydondan kamroq bo'ladi (3-rasm, b) - bu ma'noda biz moddaning magnit maydonini zaiflashtiradi deb aytamiz.
Guruch. 3 IN diamagnetlar Molekulalarning o'ziga xos magnit maydoni yo'q. Atomlar va molekulalardagi tashqi magnit maydon ta'sirida magnitlanish oqimlari maydoni tashqi maydonga qarama-qarshi yo'naltiriladi, shuning uchun hosil bo'lgan maydonning magnit induksiya vektori \(~\vec B\) moduli kamroq bo'ladi. tashqi maydonning magnit induksiya vektori \(~\vec B_0\) modulidan.
IN paramagnetlar molekulalar o'z magnit maydoniga ega. Tashqi magnit maydon bo'lmaganda, issiqlik harakati tufayli, atomlar va molekulalarning magnit maydonlarining induksiya vektorlari tasodifiy yo'naltirilgan, shuning uchun ularning o'rtacha magnitlanishi nolga teng (4-rasm, a). Atomlar va molekulalarga tashqi magnit maydon qo'llanilganda, ularning maydonlari tashqi maydonga parallel ravishda yo'naltirilgan bo'lishi uchun ularni aylantirishga moyil bo'lgan kuchlar momenti harakat qila boshlaydi. Paramagnit molekulalarning orientatsiyasi moddaning magnitlanganligiga olib keladi (4b-rasm).
Guruch. 4 Magnit maydondagi molekulalarning to'liq yo'nalishi ularning termal harakati bilan to'sqinlik qiladi, shuning uchun paramagnitlarning magnit o'tkazuvchanligi haroratga bog'liq. Shubhasiz, harorat oshishi bilan paramagnetlarning magnit o'tkazuvchanligi pasayadi.
Ushbu magnit materiallar sinfining nomi temirning lotincha nomi - Ferrumdan keladi. Ushbu moddalarning asosiy xususiyati tashqi magnit maydon bo'lmaganda magnitlanishni saqlab turish qobiliyatidir, barcha doimiy magnitlar ferromagnitlar sinfiga kiradi. Temirdan tashqari, davriy jadvalga ko'ra, uning "qo'shnilari" kobalt va nikel ferromagnit xususiyatlarga ega. Ferromagnitlar fan va texnologiyada keng amaliy qo'llanilishini topadi, shuning uchun turli xil ferromagnit xususiyatlarga ega ko'plab qotishmalar ishlab chiqilgan.
Ferromagnitlarning yuqoridagi barcha misollari o'tish guruhidagi metallarga tegishli bo'lib, ularning elektron qobig'ida bir nechta juftlashtirilmagan elektronlar mavjud, bu esa bu atomlarning sezilarli ichki magnit maydoniga ega bo'lishiga olib keladi. Kristal holatida, kristallardagi atomlarning o'zaro ta'siri tufayli o'z-o'zidan (o'z-o'zidan) magnitlanish hududlari - domenlar paydo bo'ladi. Ushbu domenlarning o'lchamlari millimetrning o'ndan va yuzdan bir qismidir (10 -4 - 10 -5 m), bu bitta atomning o'lchamidan (10 -9 m) sezilarli darajada oshadi. Bir domen ichida atomlarning magnit maydonlari qat'iy parallel ravishda yo'naltiriladi, tashqi magnit maydon bo'lmaganda boshqa domenlarning magnit maydonlarining yo'nalishi o'zboshimchalik bilan o'zgaradi (5-rasm).
Shunday qilib, magnitlangan bo'lmagan holatda ham, ferromagnit ichida kuchli magnit maydonlar mavjud bo'lib, ularning yo'nalishi bir domendan ikkinchisiga o'tishda tasodifiy xaotik tarzda o'zgaradi. Agar tananing o'lchamlari alohida domenlarning o'lchamlaridan sezilarli darajada oshsa, bu tananing domenlari tomonidan yaratilgan o'rtacha magnit maydon deyarli yo'q.
Agar ferromagnitni tashqi magnit maydonga joylashtirsak IN 0 , keyin domenlarning magnit momentlari qayta joylana boshlaydi. Biroq, materiya qismlarining mexanik fazoviy aylanishi mavjud emas. Magnitlanishni teskari aylantirish jarayoni elektronlar harakatining o'zgarishi bilan bog'liq, ammo kristall panjara tugunlaridagi atomlarning holatini o'zgartirish bilan bog'liq emas. Maydon yo'nalishiga nisbatan eng qulay orientatsiyaga ega bo'lgan domenlar qo'shni "noto'g'ri yo'naltirilgan" domenlar hisobiga o'z hajmini oshiradi, ularni o'zlashtiradi. Bunday holda, moddadagi maydon juda sezilarli darajada oshadi.
1) moddaning ferromagnit xossalari faqat tegishli modda bo'lganda namoyon bo'ladi kristall holatda;
2) ferromagnitlarning magnit xususiyatlari haroratga kuchli bog'liq, chunki domenlarning magnit maydonlarining yo'nalishi termal harakat bilan to'sqinlik qiladi. Har bir ferromagnit uchun ma'lum bir harorat mavjud bo'lib, unda domen strukturasi butunlay yo'q qilinadi va ferromagnit paramagnitga aylanadi. Bu harorat qiymati deyiladi Kyuri nuqtasi. Shunday qilib, sof temir uchun Kyuri harorati taxminan 900 ° C;
3) ferromagnitlar magnitlangan to'yinganlikka zaif magnit maydonlarda. 6-rasmda magnit maydon induksiya moduli qanday o'zgarishi ko'rsatilgan B o'zgaruvchan tashqi maydon bilan po'latda B 0 ;
4) ferromagnitning magnit o'tkazuvchanligi tashqi magnit maydonga bog'liq (7-rasm).
Bu dastlab ortib borayotganligi bilan bog'liq B 0 magnit induktsiya B kuchayadi, demak, m ortadi. Keyin, magnit induksiya qiymatida B´ 0 to'yinganlik sodir bo'ladi (m hozirda maksimal darajada) va keyingi o'sish bilan B 0 magnit induktsiya B Moddadagi 1 o'zgarishni to'xtatadi va magnit o'tkazuvchanligi pasayadi (1 ga intiladi):
\(~\mu = \dfrac B(B_0) = \dfrac (B_0 + B_1)(B_0) = 1 + \dfrac (B_1)(B_0);\)
5) ferromagnitlarda qoldiq magnitlanish kuzatiladi. Agar, masalan, ferromagnit rod tok o'tadigan solenoidga joylashtirilsa va to'yingangacha magnitlangan bo'lsa (nuqta). A) (8-rasm), so'ngra solenoiddagi oqimni va u bilan kamaytiring B 0 dan ko'rinib turibdiki, uning demagnetizatsiyasi jarayonida novdadagi maydon induksiyasi magnitlanish jarayoniga qaraganda har doim katta bo'lib qoladi. Qachon B 0 = 0 (solenoiddagi oqim o'chirilgan), induksiya teng bo'ladi B r(qoldiq induksiya). Rod solenoiddan olib tashlanishi va doimiy magnit sifatida ishlatilishi mumkin. Rodni nihoyat demagnetizatsiya qilish uchun solenoid orqali teskari yo'nalishda oqim o'tkazish kerak, ya'ni. induksiya vektorining teskari yo'nalishi bilan tashqi magnit maydonni qo'llang. Endi bu maydonning induksiya modulini oshirish Boc, tayoqni demagnetizatsiya qilish ( B = 0).).
Shunday qilib, ferromagnitning magnitlanishi va demagnetizatsiyasi paytida induksiya B orqasida B 0 . Bu kechikish deyiladi histerezis hodisasi. 8-rasmda ko'rsatilgan egri chiziq deyiladi histerezis halqasi.
Gisterezis(yunoncha ὑstutrēs - "ortda qolish") - qo'llaniladigan kuchlarga darhol ergashmaydigan tizimlarning xususiyati.Magnitlanish egri chizig'ining shakli (gisterezis halqasi) ilmiy va texnik ilovalarda keng qo'llaniladigan turli xil ferromagnit materiallar uchun sezilarli darajada farq qiladi. Ba'zi magnit materiallar yuqori remanentlik va majburlash bilan keng pastadirga ega, ular deyiladi magnit jihatdan qattiq va doimiy magnitlar qilish uchun ishlatiladi. Boshqa ferromagnit qotishmalar majburiy kuchning past qiymatlari bilan ajralib turadi, bunday materiallar zaif maydonlarda ham osongina magnitlanadi va qayta magnitlanadi. Bunday materiallar deyiladi magnit jihatdan yumshoq va turli elektr qurilmalarda - o'rni, transformatorlar, magnit zanjirlar va boshqalarda qo'llaniladi.
