MANYETİK ÖZELLİKLER VE MADDELERİN YAPISI

Manyetokimya, maddelerin manyetik özelliklerini ve bunların moleküllerin yapısıyla ilişkilerini inceleyen bir kimya dalıdır. Bir bilim olarak oluşumu, manyetizmanın temel yasalarının keşfedildiği 20. yüzyılın başlarına kadar uzanabilir.

MADDELERİN MANYETİK ÖZELLİKLERİ

Manyetizma maddenin temel bir özelliğidir. Kalıcı mıknatısların demir nesneleri çekme yeteneği eski çağlardan beri bilinmektedir. Elektromanyetizmanın gelişmesi, doğada mevcut olan kalıcı elektromıknatıslardan daha güçlü elektromıknatısların yaratılmasını mümkün kılmıştır. Genel olarak, elektromanyetik olayların kullanımına dayanan çeşitli alet ve cihazlar o kadar yaygındır ki, artık onlarsız bir hayat hayal etmek imkansızdır.

Ancak manyetik alanla yalnızca kalıcı mıknatıslar değil, diğer tüm maddeler de etkileşime girer. Maddeyle etkileşime giren manyetik alan, vakumla karşılaştırıldığında değerini değiştirir (bundan sonra tüm formüller SI sisteminde yazılacaktır):

burada µ 0, 4p 10-7 H/m'ye eşit manyetik sabittir, µ, maddenin manyetik geçirgenliğidir, B, manyetik indüksiyondur (T cinsinden), H, manyetik alan kuvvetidir (A/m cinsinden). Çoğu madde için m birliğe çok yakındır, bu nedenle ana nesnenin bir molekül olduğu manyetokimyada manyetik duyarlılık adı verilen c değerini kullanmak daha uygundur. Bir maddenin hacim, kütle veya miktar birimine atfedilebilir, buna göre hacimsel (boyutsuz) olarak adlandırılır. Özgeçmiş, özel CD(cm3/g cinsinden) veya molar santimetre(cm3/mol cinsinden) manyetik duyarlılık.

Maddeler iki kategoriye ayrılabilir: manyetik alanı zayıflatanlar (c< 0), называются диамагнетиками, те, которые усиливают (c >0), – paramanyetik. Düzgün olmayan bir manyetik alanda, bir kuvvetin diyamanyetik bir malzemeye etki ederek onu alanın dışına ittiği, bir kuvvetin ise paramanyetik bir malzemeye etki ederek tam tersine onu içeri çektiğini hayal edebiliriz. Aşağıda maddelerin manyetik özelliklerinin ölçülmesine yönelik tartışılan yöntemler buna dayanmaktadır. Diamıknatıslar (ve bu, organik ve yüksek moleküler bileşiklerin büyük çoğunluğudur) ve esas olarak paramıknatıslar, manyetokimyanın çalışma nesneleridir.

Diyamanyetizma, maddenin en önemli özelliğidir, çünkü manyetik alanın etkisi altında, dolu elektron kabuklarındaki (küçük iletkenler olarak düşünülebilir) elektronlar ilerlemeye başlar ve bilindiği gibi maddenin herhangi bir hareketi gerçekleşir. bir elektrik yükü, Lenz kuralına göre dış alanın etkisini azaltmak için bu şekilde yönlendirilecek bir manyetik alana neden olur. Bu durumda elektronik devinim dairesel akımlar olarak düşünülebilir. Diamanyetizma atomik hidrojen dışındaki tüm maddelerin karakteristik özelliğidir, çünkü tüm maddeler eşleştirilmiş elektronlara ve dolu elektron kabuklarına sahiptir.

Paramanyetizma, kendi manyetik momentlerinin (spin) hiçbir şekilde dengelenmemesi nedeniyle bu adı alan eşleşmemiş elektronlardan kaynaklanır (buna göre eşleşmiş elektronların spinleri zıt yönlere yönlendirilir ve birbirini iptal eder). Bir manyetik alanda, dönüşler alan yönünde sıralanma eğilimi göstererek alanı güçlendirir, ancak bu düzen kaotik termal hareket nedeniyle bozulur. Bu nedenle paramanyetik duyarlılığın sıcaklığa bağlı olduğu açıktır; sıcaklık ne kadar düşükse duyarlılık değeri de o kadar yüksek olur.

Bu tür manyetik duyarlılığa aynı zamanda yönsel paramanyetizma da denir, çünkü bunun nedeni, temel manyetik momentlerin harici bir manyetik alanda yönlendirilmesidir.

Bir atomdaki elektronların manyetik özellikleri iki şekilde açıklanabilir. Birinci yöntemde elektronun kendi (spin) manyetik momentinin, yörünge (elektronların çekirdek etrafındaki hareketi nedeniyle) momentini veya tam tersinin etkilemediğine inanılmaktadır. Daha kesin olarak, bu tür karşılıklı etki her zaman mevcuttur (dönme-yörünge etkileşimi), ancak 3 boyutlu iyonlar için bu küçüktür ve manyetik özellikler, L (yörünge) ve S (dönme) adlı iki kuantum sayısıyla yeterli doğrulukla tanımlanabilir. Daha ağır atomlar için böyle bir yaklaşım kabul edilemez hale gelir ve toplam manyetik moment J'nin başka bir kuantum sayısı eklenir; bu sayı | L+S | önce | L-S |

Manyetik etkileşim enerjisinin küçüklüğüne dikkat edilmelidir (oda sıcaklıkları ve laboratuvarda yaygın olarak kullanılan manyetik alanlar için, manyetik etkileşimlerin enerjisi, moleküllerin termal hareket enerjisinden üç ila dört büyüklük sırası daha azdır).

Sıcaklık düştüğünde önce paramıknatıs gibi davranan ve daha sonra belirli bir sıcaklığa ulaştıktan sonra manyetik özelliklerini keskin bir şekilde değiştiren pek çok madde vardır. En ünlü örnek ferromıknatıslar ve isimlerini aldıkları madde olan demirdir; bunların Curie sıcaklığının altındaki atomik manyetik momentleri tek yönde sıralanır ve kendiliğinden mıknatıslanmaya neden olur. Bununla birlikte, makroskobik mıknatıslanma, alanın yokluğunda meydana gelmez, çünkü numune, alan adı verilen yaklaşık 1 μm boyutunda, içerisinde temel manyetik momentlerin aynı şekilde yönlendirildiği, ancak mıknatıslanmaların farklı olduğu bölgelere kendiliğinden bölünür. alanlar rastgele yönlendirilir ve ortalama olarak birbirlerini telafi ederler. Ferromanyetik geçişe neden olan kuvvetler ancak kuantum mekaniği yasaları kullanılarak açıklanabilir.

Antiferromanyetler, antiferromanyetik geçiş sıcaklığındaki (Néel sıcaklığı TN) spin manyetik momentlerinin birbirlerini iptal edecek şekilde sıralanmasıyla karakterize edilir.

Manyetik momentlerin telafisi eksikse bu tür maddelere ferrimıknatıslar adı verilir, örneğin Fe2O3 ve FeCr2O4. Bileşiklerin son üç sınıfı katılardır ve esas olarak fizikçiler tarafından incelenmektedir. Geçtiğimiz yıllarda fizikçiler ve kimyagerler yeni manyetik malzemeler yarattılar.

Eşlenmemiş bir elektron içeren bir molekülde, kalan (çift) elektronlar manyetik alanı zayıflatır, ancak her birinin katkısı iki ila üç büyüklük mertebesinde daha azdır. Bununla birlikte, eşleşmemiş elektronların manyetik özelliklerini çok doğru bir şekilde ölçmek istiyorsak, özellikle yüzde onlarcaya ulaşabilecekleri büyük organik moleküller için diyamanyetik düzeltmeler adı verilen düzeltmeleri uygulamalıyız. Bir moleküldeki atomların diyamanyetik duyarlılıkları Pascal-Langevin toplama kuralına göre birbirine eklenir. Bunu yapmak için, her türdeki atomların diyamanyetik duyarlılığı, moleküldeki bu tür atomların sayısıyla çarpılır ve ardından yapısal özellikler (çift ve üçlü bağlar, aromatik halkalar vb.) için yapısal düzeltmeler uygulanır. Maddelerin manyetik özelliklerinin deneysel olarak nasıl incelendiğini ele alalım.

MANYETİK SÜSPANSİYONUN DENEYSEL ÖLÇÜMÜ

Manyetik duyarlılığı belirlemeye yönelik ana deneysel yöntemler geçen yüzyılda oluşturuldu. Gouy yöntemine göre, manyetik alan içindeki bir numunenin ağırlığının, yokluğuna göre değişimi ölçülür.

Faraday yöntemi, düzgün olmayan bir manyetik alanda bir numuneye etki eden kuvveti ölçer.

Gouy yöntemi ile Faraday yöntemi arasındaki temel fark, ilk durumda homojensizliğin (genişletilmiş) bir model boyunca ve ikincisinde manyetik alan boyunca sürdürülmesidir.

Quincke yöntemi yalnızca sıvılar ve çözeltiler için kullanılır. Manyetik alanın etkisi altında kılcal damardaki sıvı sütununun yüksekliğindeki değişimi ölçer.

Bu durumda diyamanyetik sıvılarda kolonun yüksekliği azalır, paramanyetik sıvılarda ise artar.

Viskozimetre yöntemi, manyetik alan açık (tH) ve kapalı (t0) iken küçük bir delikten sıvı akış süresini ölçer. Manyetik bir alanda paramanyetik sıvıların akış süresi, alanın yokluğunda olduğundan belirgin şekilde daha kısadır; diyamanyetik sıvılar için bunun tersi doğrudur.

Manyetik duyarlılık aynı zamanda bir NMR spektrometresi kullanılarak da ölçülebilir. Not: Genel durumda NMR sinyalinin kimyasal kaymasının büyüklüğü, yalnızca incelenen çekirdek üzerindeki elektron yoğunluğunun bir ölçüsü olan tarama sabiti ile değil, aynı zamanda numunenin manyetik duyarlılığı ile de belirlenir.

Paramanyetik malzemeler için ortaya çıkan manyetik duyarlılığın değeri, eşleşmemiş elektronların sayısına göre belirlenir (bir eşleşmemiş elektron için)

Manyetokimyasal çalışmalar, koordinasyon (karmaşık) bileşiklerin kimyasının temelini oluşturan geçiş metali bileşiklerinin elektronik konfigürasyonunun oluşturulmasını mümkün kılar.

Manyetik duyarlılığın ölçülmesiyle, oksidasyon derecesi ve kompleksteki ilk koordinasyon küresinin geometrisi kolayca değerlendirilebilir.

Pratikte önemli olan çoğu kimyasal reaksiyonun, karmaşık oluşum reaksiyonları da dahil olmak üzere çözeltilerde meydana geldiği bilinmektedir, bu nedenle bir sonraki bölümde, geçiş metali bileşiklerinin kompleksler şeklinde gerçekleştirildiği çözeltilerin manyetik özelliklerini ele alacağız.

ÇÖZELTİLERİN MANYETİK ŞÜPHELENMESİ

Katıdan çözeltiye geçerken çözücünün ve tüm çözünenlerin manyetik duyarlılığı dikkate alınmalıdır. Bu durumda bunu dikkate almanın en basit yolu, çözümün tüm bileşenlerinin katkılarını toplama kuralına göre toplamaktır. Toplama ilkesi deneysel verilerin işlenmesinde temel ilkelerden biridir. Bundan herhangi bir sapma, çoğunlukla toplanabilirlik ilkesinin kendisinin yerine getirilmesi ve çözümün bileşenlerinin özelliklerinin değişmesiyle ilişkilidir. Bu nedenle, bir çözeltinin manyetik duyarlılığının, konsantrasyon dikkate alınarak ayrı ayrı bileşenlerin manyetik duyarlılıklarının toplamına eşit olduğu varsayılır.

Aynı maddenin farklı çözücülerdeki manyetik özelliklerinin incelenmesinden, bunların çözücünün doğasına önemli ölçüde bağlı olabileceği açıktır. Bu, solvent moleküllerinin birinci koordinasyon küresine girişi ve kompleksin elektronik yapısında, d-orbitallerin enerjilerinde (D) ve solvat kompleksinin diğer özelliklerinde buna karşılık gelen bir değişiklik ile açıklanabilir. Böylece manyetokimya aynı zamanda çözünmeyi, yani bir çözünenin bir çözücüyle etkileşimini incelemeyi de mümkün kılar.

Eğer manyetik alan bir çözeltinin özelliklerini etkiliyorsa ve çok sayıda deneysel gerçek (yoğunluk, viskozite, elektriksel iletkenlik, proton konsantrasyonu, manyetik duyarlılık ölçümleri) bunun böyle olduğunu gösteriyorsa, o zaman birey arasındaki etkileşimlerin enerjisinin de bu şekilde olduğu kabul edilmelidir. Çözeltinin bileşenleri ve su molekülleri topluluğu oldukça yüksektir, bu durumda çözeltideki parçacıkların termal hareket enerjisiyle karşılaştırılabilir veya onu aşar; bu da çözelti üzerindeki herhangi bir etkinin ortalamasını alır. Bir parçacığın (molekülün) manyetik etkileşiminin enerjisinin, termal hareketin enerjisine kıyasla küçük olduğunu hatırlayalım. Böyle bir etkileşim, su ve sulu çözeltilerde, hidrojen bağlarının işbirlikçi doğası nedeniyle, çözünmüş maddelerin etkisi altında güçlendirilebilen veya yok edilebilen su moleküllerinin büyük buz benzeri yapısal topluluklarının gerçekleştiğini kabul edersek mümkündür. Bu tür "toplulukların" oluşum enerjisi, görünüşe göre termal hareketin enerjisiyle karşılaştırılabilir ve manyetik etki altında, çözüm onu ​​hatırlayabilir ve yeni özellikler kazanabilir, ancak Brown hareketi veya sıcaklıktaki bir artış bu "hafızayı" bir süre sonra ortadan kaldırır.

Bir diyamanyetik çözücü içindeki paramanyetik maddelerin konsantrasyonlarını doğru bir şekilde seçerek, manyetik olmayan, yani ortalama manyetik duyarlılığı sıfır olan veya manyetik alanların boşlukta olduğu gibi yayıldığı bir sıvı oluşturmak mümkündür. Bu ilginç özellik henüz teknolojide uygulama bulamadı.

Çok sayıda deney, manyetik alana yerleştirilen tüm maddelerin mıknatıslandığını ve kendi manyetik alanlarını yarattığını, bunun eyleminin harici bir manyetik alanın etkisine eklendiğini göstermektedir:

maddedeki manyetik alan indüksiyonu nerede; - boşlukta bir alanın manyetik indüksiyonu, - bir maddenin mıknatıslanmasından kaynaklanan bir alanın manyetik indüksiyonu.

Bu durumda madde manyetik alanı güçlendirebilir veya zayıflatabilir. Bir maddenin dış manyetik alan üzerindeki etkisi, maddenin manyetik geçirgenliği adı verilen bir miktarla karakterize edilir.

Manyetik geçirgenlik belirli bir maddedeki manyetik alan indüksiyonunun, vakumdaki manyetik alan indüksiyonundan kaç kat farklı olduğunu gösteren fiziksel bir skaler miktardır.

Dış manyetik alanı zayıflatan maddelere denir diyamanyetik malzemeler(bizmut, nitrojen, helyum, karbondioksit, su, gümüş, altın, çinko, kadmiyum vb.).

Dış manyetik alanı artıran maddeler - paramıknatıslar(alüminyum, oksijen, platin, bakır, kalsiyum, krom, manganez, kobalt tuzları vb.).

Diyamanyetik malzemeler için >1. Ancak her iki durumda da 1'den fark küçüktür (bir birimin birkaç on binde biri veya yüz binde biri). Yani örneğin bizmut için = 0,9998 = 1,000.

Bazı maddeler (demir, kobalt, nikel, gadolinyum ve çeşitli alaşımlar) dış alanda çok büyük bir artışa neden olur. Onlar denir ferromıknatıslar. Onlar için = 10 3 -10 5.

Ampere, cisimlerin manyetik özelliklere sahip olmasının nedenlerini açıklayan ilk kişiydi. Onun hipotezine göre, herhangi bir maddenin manyetik özelliklerini belirleyen temel elektrik akımları moleküllerin ve atomların içinde dolaşır.

Artık tüm atomların ve temel parçacıkların aslında manyetik özelliklere sahip olduğu tespit edilmiştir. Atomların manyetik özellikleri esas olarak içerdikleri elektronlar tarafından belirlenir.

E. Rutherford ve N. Bohr tarafından önerilen yarı klasik atom modeline göre, atomlardaki elektronlar çekirdeğin etrafında kapalı yörüngelerde hareket ederler (ilk yaklaşım olarak bunların dairesel olduğunu varsayabiliriz). Bir elektronun hareketi, e'nin elektronun yükü, v'nin ise elektronun yörüngesindeki dönme frekansı olduğu temel dairesel akım olarak temsil edilebilir. Bu akım, manyetik bir moment ile karakterize edilen bir manyetik alan oluşturur; modülü, S'nin yörünge alanı olduğu formülle belirlenir.

Elektronun çekirdek etrafındaki hareketinden dolayı oluşan manyetik momente denir. yörüngesel manyetik moment. Yörünge manyetik momenti vektörel bir büyüklüktür ve yönü sağ vida kuralıyla belirlenir. Elektron saat yönünde hareket ederse (Şekil 1), akımlar saat yönünün tersine (pozitif yükün hareket yönünde) yönlendirilir ve vektör yörünge düzlemine diktir.

Bir atomdaki farklı elektronların yörünge düzlemleri çakışmadığı için manyetik momentleri birbirlerine farklı açılarla yönlendirilir. Çok elektronlu bir atomun ortaya çıkan yörüngesel manyetik momenti, tek tek elektronların yörüngesel manyetik momentlerinin vektör toplamına eşittir.

Kısmen dolu elektron kabuklarına sahip atomlar telafi edilmemiş bir yörünge manyetik momentine sahiptir. Elektron kabukları dolu atomlarda bu değer 0'a eşittir.

Yörünge manyetik momentine ek olarak elektronun ayrıca içsel (döndürme) manyetik momentİlk olarak 1922'de O. Stern ve W. Gerlach tarafından kurulmuştur. Bir elektrondaki manyetik alanın varlığı, kendi ekseni etrafında dönmesiyle açıklanıyordu, ancak elektronu kelimenin tam anlamıyla dönen yüklü bir topa benzetmemek gerekir (üstte). ).

Bir elektronun manyetik alanının kütlesi ve yüküyle aynı integral özellik olduğu güvenilir bir şekilde tespit edilmiştir. Çok kaba bir yaklaşımla bir elektron, elektrik ve manyetik alanlarla çevrelenmiş çok küçük bir top olarak hayal edilebilir (Şekil 2). Tüm elektronların manyetik alanları, kütleleri ve yükleri aynıdır. Döndürme manyetik momenti, dönme ekseni boyunca yönlendirilen bir vektördür. Yalnızca iki şekilde yönlendirilebilir: ya boyunca... ya da karşı... Elektronun bulunduğu yerde harici bir manyetik alan varsa, o zaman ya alan boyunca ya da alana karşı. Kuantum fiziğinde gösterildiği gibi, spin manyetik momentleri zıt olan yalnızca iki elektron aynı enerji durumunda olabilir (Pauli ilkesi).

Çok elektronlu atomlarda, bireysel elektronların spin manyetik momentleri, yörünge momentleri gibi, vektörler halinde toplanır. Bu durumda elektron kabukları dolu atomlar için atomun ortaya çıkan spin manyetik momenti 0'a eşittir.

Bir atomun (molekülün) toplam manyetik momenti, atoma (molekül) giren elektronların manyetik momentlerinin (yörünge ve spin) vektör toplamına eşittir:

Diamanyetler, harici bir manyetik alanın yokluğunda, kendi manyetik momentlerine sahip olmayan atomlardan oluşur, çünkü tüm spin ve tüm yörünge manyetik momentleri bunlar için telafi edilir.

Dış manyetik alan, diyamanyetik bir malzemenin tüm atomuna etki etmez, ancak manyetik momentleri sıfırdan farklı olan atomun tek tek elektronlarına etki eder. Belirli bir andaki elektron hızının, dış alanın manyetik indüksiyonuyla belirli bir açı yapmasına izin verin (Şekil 3).

Bileşen sayesinde elektron, (Şekil 3'te bize doğru yönlendirilmiş) Lorentz kuvvetine maruz kalacak ve bu da ek (elektronun alan yokluğunda katıldığı diğer hareketlere ek olarak) dairesel harekete neden olacaktır. Ancak bu hareket, sağ vida kuralına göre yönlendirilen, manyetik moment (indüklenen) ile karakterize edilen bir manyetik alan yaratacak ek bir dairesel akımı temsil eder. Sonuç olarak diyamanyetik malzemeler dış manyetik alanı zayıflatır.

Paramıknatıslar net atomik manyetik momente sahip atomlardan oluşur. Dış alanın yokluğunda bu momentler rastgele yönlendirilir ve madde bir bütün olarak kendi etrafında manyetik alan oluşturmaz. Paramanyetik malzemeler manyetik alana yerleştirildiğinde tercihli vektörlerin alan boyunca yönlendirilmesi (bu, parçacıkların termal hareketi ile önlenir). Böylece paramanyetik malzeme mıknatıslanarak, dış alanla çakışan ve onu güçlendiren kendi manyetik alanını yaratır. Bu etkiye paramanyetik denir. Dış manyetik alan sıfıra kadar zayıflatıldığında, termal harekete bağlı olarak manyetik momentlerin yönelimi bozulur ve paramıknatıs demanyetize olur. Paramanyetik malzemelerde diyamanyetik etki de gözlenir ancak paramanyetik etkiden çok daha zayıftır.

İyi çalışmanızı bilgi tabanına göndermek kolaydır. Aşağıdaki formu kullanın

Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, lisansüstü öğrenciler, genç bilim insanları size çok minnettar olacaklardır.

Yayınlandığı tarih http://www.allbest.ru/

Yayınlandığı tarih http://www.allbest.ru/

FEDERAL EĞİTİM AJANSI DEVLET EĞİTİM YÜKSEK VE MESLEKİ EĞİTİM KURUMU

"VORONEZH DEVLET ÜNİVERSİTESİ"

(GOU VPO VSU)

Jeoloji Fakültesi

Çevre Jeolojisi Bölümü

Soyut

konu hakkında: Maddelerin manyetik özellikleri

Tamamlayan: 1. sınıf öğrencisi, gr. 9 numara

Agoşkova Ekaterina Vladimirovna

İnceleyen:

Doçent, Bilim Adayı Voronova T.A.

Maddelerin manyetik özellikleri

Bir maddenin manyetik geçirgenliği

Maddelerin dış manyetik alanın üzerlerindeki etkisine göre sınıflandırılması

Antiferromıknatıslar ve ferrimıknatıslar

Kalıcı mıknatıslar

Curie noktası

Edebiyat

Maddelerin manyetik özellikleri

Manyetizma Hareketli elektrik yükleri arasında, belirli bir mesafede, bir manyetik alan aracılığıyla gerçekleştirilen bir etkileşim biçimi.

Maddenin manyetik özellikleri Ampere hipotezine göre açıklanmaktadır.

Ampere'nin hipotezi- Bir cismin manyetik özellikleri, içinde dolaşan akımlarla açıklanabilir.

Atomların içinde, elektronların yörüngelerdeki hareketi nedeniyle, temel manyetik alanlar yaratan temel elektrik akımları vardır.

1. Maddenin manyetik özellikleri yoksa, temel manyetik alanlar yönsüzdür (termal hareket nedeniyle);

2. Bir maddenin manyetik özellikleri varsa, temel manyetik alanlar eşit yönlendirilir (yönlendirilir) ve maddenin kendi iç manyetik alanı oluşur.

Mıknatıslanmış kendi manyetik alanını yaratan maddeye denir. Mıknatıslanma, bir madde harici bir manyetik alana yerleştirildiğinde meydana gelir.

manyetizma amper antiferromıknatıs curie

Manyetikahmaddenin geçirgenliği

Bir maddenin dış manyetik alan üzerindeki etkisi büyüklük ile karakterize edilir. M , buna denir Bir maddenin manyetik geçirgenliği.

Manyetik geçirgenlik belirli bir maddedeki manyetik alan indüksiyonunun, vakumdaki manyetik alan indüksiyonundan kaç kat farklı olduğunu gösteren fiziksel bir skaler miktardır.

B nerede? -- maddede manyetik alan indüksiyonu; B? 0 -- boşlukta manyetik alan indüksiyonu.

Maddelerin sınıflandırılmasıüzerlerindeki harici bir manyetik alanın etkisiyle

1.D ve manyetik malzemeler [M<1]- слабомагнитные вещества, внутреннее магнитное поле направлено противоположно внешнему магнитному полю, но слабовыраженно. Вещества, которые имеют отрицательную магнитную восприимчивость, не зависящую от напряженности магнитного поля.

Negatif manyetik duyarlılık- Bu, bir mıknatısın bir cismin üzerine getirildiği ve mıknatısın çekilmek yerine itildiği zamandır.

Diamıknatıslar örneğin inert gazlar, hidrojen, fosfor, çinko, altın, nitrojen, silikon, bizmut, bakır ve gümüşü içerir. Yani bunlar süper iletken durumda olan veya kovalent bağlara sahip maddelerdir.

2. P arama mıknatısları [m>1] - zayıf manyetik maddeler, iç manyetik alan, dış manyetik alanla aynı şekilde yönlendirilir. Bu maddeler için manyetik duyarlılık aynı zamanda mevcut alan kuvvetine de bağlı değildir. Yine de olumlu. Yani, bir paramanyetik kalıcı bir mıknatısa yaklaştığında çekici bir kuvvet ortaya çıkar. Bunlara alüminyum, platin, oksijen, manganez, demir dahildir.

3.F Hata mıknatısları [m>>1] - Yüksek manyetikliğe sahip maddelerde iç manyetik alan, dış manyetik alandan 100-1000 kat daha büyüktür.

Bu maddeler için, diyamanyetik ve paramanyetik malzemelerin aksine, manyetik duyarlılık, sıcaklığa ve manyetik alan gücüne önemli ölçüde bağlıdır.

Bunlar nikel ve kobalt kristallerini içerir.

Antiferromıknatıslar ve ferrimıknatıslar

Isıtma sırasında, paramanyetik özelliklerin ortaya çıkmasıyla birlikte verilen maddenin faz geçişinin meydana geldiği maddelere denir. antiferromıknatıslar. Sıcaklık belli bir sıcaklığın altına düşerse maddenin bu özellikleri görülmez. Bu maddelerin örnekleri manganez ve krom olacaktır.

Manyetik duyarlılık ferrimıknatıslar aynı zamanda sıcaklıklara ve manyetik alan gücüne de bağlıdır. Ama hâlâ farklılıkları var. Bu maddeler çeşitli oksitleri içerir.

Yukarıdaki mıknatısların tümü ayrıca 2 kategoriye ayrılabilir:

Sert manyetik malzemeler. Bunlar yüksek koersivite değerine sahip malzemelerdir. Onları yeniden mıknatıslamak için güçlü bir manyetik alan yaratmak gerekir. Bu malzemeler kalıcı mıknatısların üretiminde kullanılır.

Yumuşak manyetik malzemeler tam tersine küçük bir zorlayıcı güce sahiptir. Zayıf manyetik alanlarda doygunluğa girebilirler. Mıknatıslanmanın tersine dönmesinden dolayı kayıpları düşüktür. Bu nedenle bu malzemeler alternatif akımla çalışan elektrikli makinelerin çekirdeklerinin yapımında kullanılıyor. Bu, örneğin bir akım ve gerilim transformatörü, bir jeneratör veya asenkron bir motordur.

Kalıcı mıknatısS

Kalıcımıknatıslar- bunlar mıknatıslanmayı uzun süre koruyan gövdelerdir.

Kalıcı bir mıknatısın her zaman 2 manyetik kutbu vardır: kuzey (N) ve güney (S).

Kalıcı bir mıknatısın manyetik alanı kutuplarında en kuvvetlidir.

Kalıcı mıknatıslar genellikle demir, çelik, dökme demir ve diğer demir alaşımlarından (güçlü mıknatıslar) ve ayrıca nikel, kobalttan (zayıf mıknatıslar) yapılır. Mıknatıslar, demir cevherinden, manyetik demir cevherinden doğal (doğal) olabilir ve demirin manyetik alana sokulduğunda mıknatıslanmasıyla elde edilen yapay olabilir.

Mıknatıs etkileşimi: Benzer kutuplar birbirini iter, farklı kutuplar ise çeker.

Mıknatısların etkileşimi, herhangi bir mıknatısın bir manyetik alana sahip olması ve bu manyetik alanların birbirleriyle etkileşime girmesiyle açıklanmaktadır.

Kalıcı mıknatısların manyetik alanı

Demirin mıknatıslanmasının nedenleri nelerdir? Fransız bilim adamı Ampere'nin hipotezine göre, maddenin içinde elektronların atom çekirdeği etrafında ve kendi ekseni etrafında hareketi sonucu oluşan temel elektrik akımları (Amper akımları) vardır. Elektronlar hareket ettiğinde temel manyetik alanlar ortaya çıkar. Bir demir parçası dış manyetik alana sokulduğunda, bu demirdeki tüm temel manyetik alanlar dış manyetik alanda aynı şekilde yönlendirilir ve kendi manyetik alanlarını oluşturur. Bir demir parçası bu şekilde mıknatısa dönüşür.

Manyetik alan neye benzer?kalıcı mıknatıslar?

Demir talaşı kullanılarak manyetik alanın türü hakkında bir fikir elde edilebilir. Tek yapmanız gereken mıknatısın üzerine bir parça kağıt koymak ve üzerine demir talaşı serpmektir.

Kalıcı şerit mıknatıs için Kalıcı ark mıknatısı için

Curie noktası

Curie noktası, veya Curie sıcaklığı, bir maddenin simetri özelliklerinde sıcaklıkta bir değişiklik olan, ancak diğer termodinamik parametrelerin (basınç, elektrik veya manyetik alan kuvveti) belirli değerlerinde ani bir değişiklikle ilişkili ikinci dereceden bir faz geçişinin sıcaklığıdır. Curie sıcaklığındaki ikinci dereceden faz geçişi, maddenin simetri özelliklerindeki bir değişiklikle ilişkilidir. Tc'de, tüm faz geçiş durumlarında, her türlü atomik düzen, örneğin elektron dönüşlerinin sırası ( ferroelektrik), atomik manyetik momentler ( ferromıknatıslar), alaşımın farklı bileşenlerinin atomlarının kristal kafesin düğümleri boyunca düzenlenmesindeki sıra (alaşımlarda faz geçişleri). Piezoelektrik, elektro-optik ve termal gibi fiziksel özelliklerde T'ye yakın keskin anormallikler gözlemlenir.

Manyetik Curie noktası, ferromanyetik alanların kendiliğinden mıknatıslanmasının kaybolduğu ve ferromanyetik alanın paramanyetik bir duruma dönüştüğü böyle bir faz geçişinin sıcaklığıdır. Nispeten düşük sıcaklıklarda, manyetik momentlerin düzenli düzenlenmesinde kaçınılmaz olarak bazı rahatsızlıklara yol açan atomların termal hareketi önemsizdir. Sıcaklık arttıkça rolü artar ve son olarak belirli bir sıcaklıkta (Tc), atomların termal hareketi, manyetik momentlerin düzenli düzenini bozabilir ve ferromıknatıs bir paramıknatısa dönüşür. Curie noktası yakınında, ferromıknatısların manyetik olmayan özelliklerindeki değişimde bir takım özellikler gözlenir (direnç, özgül ısı kapasitesi, doğrusal genleşme sıcaklık katsayısı).

T c'nin değeri, manyetik momentlerin birbirleriyle bağlantısının gücüne bağlıdır, güçlü bir bağlantı durumunda ulaşır: saf demir için T c = 768 o C, kobalt için T c = 1131 o C, 1000'i aşar o Demir-kobalt alaşımları için C. Birçok madde için Tc küçüktür (nikel için Tc = 358 o C). Tc değeriyle manyetik momentlerin birbirine bağlanma enerjisi tahmin edilebilir. Manyetik momentlerin düzenli düzenini bozmak için, hem dipollerin etkileşim enerjisini hem de alandaki manyetik dipolün potansiyel enerjisini çok aşan termal hareket enerjisi gereklidir.

Curie sıcaklığında, bir ferromıknatısın manyetik geçirgenliği Curie noktasının üzerinde yaklaşık olarak birliğe eşit olur; manyetik duyarlılıktaki değişim buna uyar; Curie-Weiss yasası.

Her ferromıknatıs için belirli bir sıcaklık vardır - Curie noktası.

1. Eğer maddenin t'si< t Кюри, то вещество обладает ферромагнитными свойствами.

2. Bir maddenin t'si > Curie t ise ferromanyetik özellikler (mıknatıslanma) kaybolur ve madde paramanyetik hale gelir. Bu nedenle kalıcı mıknatıslar ısıtıldıklarında manyetik özelliklerini kaybederler.

Edebiyat

Zhilko, V.V. Fizik: ders kitabı. 11. sınıf için ödenek. genel eğitim okul Rusça'dan dil eğitim / V.V.Zhilko, A.V. Lavrinenko, L.G. Markovich. --Mn.: Nar. Asveta, 2002. -- S. 291-297.

http://msk.edu.ua/

http://elhow.ru/

http://class-fizika.narod.ru/

Allbest.ru'da yayınlandı

Benzer belgeler

Manyetik alan, zamanla değişen bir elektrik alanının varlığında ortaya çıkan elektromanyetik alanın bir bileşenidir. Maddelerin manyetik özellikleri. Manyetik alanın yaratılması ve tezahürü için koşullar. Ampere kanunu ve manyetik alan ölçüm birimleri.

sunum, 11/16/2011 eklendi


Manyetik alanın özü, temel özellikleri. Mıknatısların kavramları ve sınıflandırılması - harici bir manyetik alanda mıknatıslanabilen maddeler. Malzemelerin yapısı ve özellikleri. Kalıcı ve elektrik mıknatıslar ve uygulama alanları.

özet, 12/02/2012 eklendi


Manyetik alanın doğası ve özellikleri. Çeşitli maddelerin manyetik özellikleri ve manyetik alan kaynakları. Elektromıknatısların yapısı, sınıflandırılması, uygulanması ve kullanım örnekleri. Selenoid ve uygulaması. Mıknatıslama cihazının hesaplanması.

kurs çalışması, eklendi 01/17/2011


Manyetik alanın oluşumu ve ortaya çıkışı süreci. Maddelerin manyetik özellikleri. İki mıknatısın etkileşimi ve elektromanyetik indüksiyon olgusu. Foucault akımları, manyetik akı değiştiğinde büyük iletkenlerde ortaya çıkan girdap indüksiyon akımlarıdır.

sunum, 11/17/2010 eklendi


Manyetik alan kavramı ve etkisi, özellikleri: manyetik indüksiyon, manyetik akı, yoğunluk, manyetik geçirgenlik. Manyetik indüksiyon formülleri ve "sol el" kuralı. Manyetik devre elemanları ve çeşitleri, temel yasalarının formülasyonu.

sunum, 27.05.2014 eklendi


Akımları ve kalıcı mıknatısları çevreleyen uzaydaki bir kuvvet alanının etkisi. Manyetik alanın temel özellikleri. Ampère hipotezi, Biot-Savart-Laplace yasası. Akım taşıyan bir çerçevenin manyetik momenti. Elektromanyetik indüksiyon olgusu; histerezis, kendi kendine indüksiyon.

sunum, 28.07.2015 eklendi


Manyetizmanın ortaya çıkışı için temel kavramlar, türler (diamanyetler, ferrimanyetler, paramıknatıslar, antiferromıknatıslar) ve koşullar. Maddelerin ferromanyetik durumunun doğası. Manyetostriksiyon olgusunun özü. İnce manyetik filmlerdeki alan yapılarının tanımı.

özet, 30.08.2010 eklendi


Manyetik alanın belirtileri, onu karakterize eden parametreler. Ferromanyetik (yumuşak ve sert manyetik) malzemelerin özellikleri. Doğru akım manyetik devreleri için Kirchhoff ve Ohm yasaları, bunların hesaplanmasının ilkeleri, elektrik devreleriyle analojileri.

test, 10/10/2010 eklendi


Diamanyetizma ve paramanyetizma olaylarının incelenmesi. Kimyasal elementlerin atomlarının manyetik duyarlılığı. Ferromanyetik minerallerde manyetik atom düzeni ve kendiliğinden mıknatıslanma. Katı, sıvı ve gaz fazları. Tortul kayaçların manyetik özellikleri.

sunum, 10/15/2013 eklendi


Manyetik alan kavramı ve temel özellikleri, manyetik alanda akım içeren kapalı bir döngünün incelenmesi. Manyetik indüksiyon vektörünün ve çizgilerinin parametreleri ve yönünün belirlenmesi. Andre Marie Ampere'nin biyografisi ve bilimsel etkinliği, Ampere'nin gücünü keşfetmesi.

Dünyadaki herhangi bir maddenin belirli manyetik özellikleri vardır. Manyetik geçirgenlik ile ölçülürler. Bu yazıda maddenin manyetik özelliklerine bakacağız.

Ampere'nin hipotezi

Manyetik geçirgenlik, belirli bir ortamdaki manyetik alan indüksiyonunun, vakumdaki manyetik alan indüksiyonundan kaç kat daha az veya daha fazla olduğunu gösterir.

Kendi manyetik alanını oluşturan maddeye mıknatıslanmış madde denir. Mıknatıslanma, bir madde harici bir manyetik alana yerleştirildiğinde meydana gelir.

Fransız bilim adamı Ampere, bunun sonucu olarak cisimlerin manyetik özelliklere sahip olmasının nedenini belirledi. Ampere'nin hipotezi, maddenin içinde mikroskobik elektrik akımlarının olduğunu belirtir (bir elektronun, kuantum doğası olan, elektron atomlarında yörünge hareketi olan kendi manyetik momenti vardır). Bir maddenin manyetik özelliklerini belirleyen onlardır. Akımların yönleri düzensizse, oluşturdukları manyetik alanlar birbirini iptal eder. Vücut mıknatıslanmamıştır. Harici bir manyetik alan bu akımları düzenler. Sonuç olarak madde kendi manyetik alanını geliştirir. Bu maddenin mıknatıslanmasıdır.

Bir maddenin manyetik özellikleri, maddelerin dış manyetik alana reaksiyonu ve iç yapılarının düzeni ile belirlenir. Bu parametrelere göre aşağıdaki gruplara ayrılırlar:

• Paramıknatıslar
• Diamıknatıslar
• Ferromıknatıslar
• Antiferromıknatıslar

Diamıknatıslar ve paramıknatıslar

• Manyetik alan şiddetinden bağımsız olarak negatif manyetik duyarlılığa sahip maddelere diyamanyetik malzemeler denir. Bir maddenin hangi manyetik özelliklerine negatif manyetik duyarlılık denildiğini bulalım. Bu, bir mıknatısın bir vücuda getirildiği ve çekilmek yerine itildiği zamandır. Diamıknatıslar örneğin inert gazlar, hidrojen, fosfor, çinko, altın, nitrojen, silikon, bizmut, bakır ve gümüşü içerir. Yani bunlar süper iletken durumda olan veya kovalent bağlara sahip maddelerdir.
• Paramanyetik malzemeler. Bu maddeler için manyetik duyarlılık aynı zamanda mevcut alan kuvvetine de bağlı değildir. Yine de olumlu. Yani, bir paramanyetik kalıcı bir mıknatısa yaklaştığında çekici bir kuvvet ortaya çıkar. Bunlara alüminyum, platin, oksijen, manganez, demir dahildir.

Ferromıknatıslar

Pozitif manyetik duyarlılığı yüksek olan maddelere ferromıknatıs denir. Bu maddeler için, diyamanyetik ve paramanyetik malzemelerin aksine, manyetik duyarlılık, sıcaklığa ve manyetik alan gücüne önemli ölçüde bağlıdır. Bunlar nikel ve kobalt kristallerini içerir.

Antiferromıknatıslar ve ferrimıknatıslar

• Isıtma sırasında, belirli bir maddenin faz geçişinin meydana geldiği ve paramanyetik özelliklerin ortaya çıktığı maddelere antiferromıknatıslar denir. Sıcaklık belli bir sıcaklığın altına düşerse maddenin bu özellikleri görülmez. Bu maddelerin örnekleri manganez ve krom olacaktır.
• Ferrimanyetler, içlerinde telafi edilmemiş antiferromanyetizmanın varlığı ile karakterize edilir. Manyetik duyarlılıkları aynı zamanda sıcaklıklara ve manyetik alan gücüne de bağlıdır. Ama hâlâ farklılıkları var. Bu maddeler çeşitli oksitleri içerir.

Yukarıdaki mıknatısların tümü ayrıca 2 kategoriye ayrılabilir:

• Sert manyetik malzemeler. Bunlar yüksek koersivite değerine sahip malzemelerdir. Onları yeniden mıknatıslamak için güçlü bir manyetik alan yaratmak gerekir. Bu malzemeler kalıcı mıknatısların üretiminde kullanılır.
• Yumuşak manyetik malzemeler ise tam tersine düşük bir zorlayıcı kuvvete sahiptir. Zayıf manyetik alanlarda doygunluğa girebilirler. Mıknatıslanmanın tersine çevrilmesi nedeniyle düşük kayıplara sahiptirler. Bu nedenle bu malzemeler alternatif akımla çalışan elektrikli makinelerin çekirdeklerinin yapımında kullanılıyor. Bu, örneğin bir akım ve gerilim transformatörü, bir jeneratör veya asenkron bir motordur.

Maddenin tüm temel manyetik özelliklerine baktık ve ne tür mıknatısların var olduğunu bulduk.

Çok sayıda deney, manyetik alana yerleştirilen tüm maddelerin mıknatıslandığını ve kendi manyetik alanlarını yarattığını, bunun eyleminin harici bir manyetik alanın etkisine eklendiğini göstermektedir:

\(~\vec B = \vec B_0 + \vec B_1,\)

burada \(~\vec B\) maddedeki manyetik alan indüksiyonudur; \(~\vec B_0\) bir boşluktaki alanın manyetik indüksiyonudur, \(~\vec B_1\) maddenin mıknatıslanmasından kaynaklanan alanın manyetik indüksiyonudur. Bu durumda madde manyetik alanı güçlendirebilir veya zayıflatabilir. Bir maddenin dış manyetik alan üzerindeki etkisi, maddenin manyetik geçirgenliği olarak adlandırılan μ değeri ile karakterize edilir.

\(~\mu = \dfrac B(B_0).\)

• Manyetik geçirgenlik belirli bir maddedeki manyetik alan indüksiyonunun, vakumdaki manyetik alan indüksiyonundan kaç kat farklı olduğunu gösteren fiziksel bir skaler miktardır.

Dia- ve para-mıknatıslar

Tüm maddelerin belirli manyetik özellikleri vardır; mıknatıslar. Çoğu madde için manyetik geçirgenlik μ birliğe yakındır ve manyetik alanın gücüne bağlı değildir. Manyetik geçirgenliği birden az olan maddeler (μ< 1), называются diyamanyetik malzemeler, birden biraz daha büyük (μ > 1) - paramanyetik. Manyetik geçirgenliği dış alanın gücüne bağlı olan ve birliği (μ » 1) önemli ölçüde aşabilen maddelere denir. ferromıknatıslar.

Diyamanyetik malzemelerin örnekleri arasında kurşun, çinko, bizmut (μ = 0,9998); paramanyetik maddeler - sodyum, oksijen, alüminyum (μ = 1.00023); ferromıknatıslar - kobalt, nikel, demir (μ 8⋅10 3 değerine ulaşır).

Cisimlerin manyetik özelliklere sahip olmasının nedenlerine ilişkin ilk açıklama Henri Ampère (1820) tarafından yapılmıştır. Onun hipotezine göre, herhangi bir maddenin manyetik özelliklerini belirleyen temel elektrik akımları moleküllerin ve atomların içinde dolaşır.

Biraz katı madde alalım. Mıknatıslanması, kendisini oluşturan parçacıkların (moleküller ve atomlar) manyetik özellikleriyle ilgilidir. Mikro düzeyde hangi akım devrelerinin mümkün olduğunu düşünelim. Atomların manyetizması iki ana nedenden kaynaklanmaktadır:

1) Elektronların çekirdek etrafında kapalı yörüngelerde hareketi ( yörüngesel manyetik moment) (Şekil 1);

2) elektronların içsel dönüşü (dönüşü) ( dönme manyetik momenti) (Şekil 2).

Bir atomdaki farklı elektronların yörünge düzlemleri çakışmadığı için, bunların oluşturduğu manyetik alan indüksiyon vektörleri (yörünge ve spin manyetik momentleri) birbirlerine farklı açılarda yönlendirilir. Çok elektronlu bir atomun ortaya çıkan indüksiyon vektörü, bireysel elektronlar tarafından oluşturulan alan indüksiyon vektörlerinin vektör toplamına eşittir. Kısmen dolu elektron kabuklarına sahip atomlar telafi edilmemiş alanlara sahiptir. Dolu elektron kabuklarına sahip atomlarda ortaya çıkan indüksiyon vektörü 0'dır.

Her durumda, manyetik alandaki değişime mıknatıslanma akımlarının ortaya çıkması neden olur (elektromanyetik indüksiyon olgusu gözlenir). Başka bir deyişle, manyetik alan için süperpozisyon ilkesi geçerliliğini korur: mıknatısın içindeki alan, dış alanın \(~\vec B_0\) ve mıknatıslanma akımlarının \(~\vec B"\) alanının süperpozisyonudur. Ben' Bir dış alanın etkisi altında ortaya çıkanlar. Mıknatıslanma akımlarının alanı dış alanla aynı şekilde yönlendirilirse, o zaman toplam alanın indüksiyonu dış alandan daha büyük olacaktır (Şekil 3, a) - bu durumda maddenin alanı güçlendirdiğini söyleriz. ; mıknatıslanma akımlarının alanı dış alanın tersi yönde yönlendirilirse, o zaman toplam alan dış alandan daha az olacaktır (Şekil 3, b) - bu anlamda maddenin manyetik alanı zayıflattığını söylüyoruz.

İÇİNDE diyamanyetik malzemeler Moleküllerin kendilerine ait manyetik alanları yoktur. Atomlarda ve moleküllerde harici bir manyetik alanın etkisi altında, mıknatıslanma akımlarının alanı dış alanın tersi yönünde yönlendirilir, bu nedenle ortaya çıkan alanın manyetik indüksiyon vektörünün \(~\vec B\) büyüklüğü şundan daha az olacaktır: dış alanın manyetik indüksiyon vektörünün \(~\vec B_0\) büyüklüğü.

İÇİNDE paramıknatıslar Moleküllerin kendilerine ait manyetik alanları vardır. Harici bir manyetik alanın yokluğunda, termal hareket nedeniyle, atomların ve moleküllerin manyetik alanlarının indüksiyon vektörleri rastgele yönlendirilir, dolayısıyla ortalama mıknatıslanmaları sıfırdır (Şekil 4, a). Atomlara ve moleküllere harici bir manyetik alan uygulandığında, alanları dış alana paralel olacak şekilde onları döndürme eğiliminde olan bir kuvvet momenti harekete geçmeye başlar. Paramanyetik moleküllerin yönelimi, maddenin mıknatıslanmasına yol açar (Şekil 4, b).

Moleküllerin manyetik alanda tam yönelimi termal hareketleri nedeniyle engellenir, dolayısıyla paramanyetik malzemelerin manyetik geçirgenliği sıcaklığa bağlıdır. Sıcaklık arttıkça paramanyetik malzemelerin manyetik geçirgenliğinin azaldığı açıktır.

Ferromıknatıslar

Bu manyetik malzeme sınıfının adı demirin Latince ismi olan Ferrum'dan gelmektedir. Bu maddelerin ana özelliği, harici bir manyetik alanın yokluğunda mıknatıslanmayı sürdürme yeteneğidir; tüm kalıcı mıknatıslar ferromıknatıs sınıfına aittir. Demirin yanı sıra periyodik tablodaki “komşuları” (kobalt ve nikel) de ferromanyetik özelliklere sahiptir. Ferromanyetik malzemeler bilim ve teknolojide geniş pratik uygulama alanı bulur; bu nedenle, çeşitli ferromanyetik özelliklere sahip önemli sayıda alaşım geliştirilmiştir.

Verilen ferromıknatıs örneklerinin tümü, elektron kabuğu birkaç eşleşmemiş elektron içeren geçiş grubu metallerine atıfta bulunur ve bu, bu atomların kendilerine ait önemli bir manyetik alana sahip olduğu gerçeğine yol açar. Kristal halinde, kristallerdeki atomlar arasındaki etkileşim nedeniyle, kendiliğinden mıknatıslanma alanları - alanlar - ortaya çıkar. Bu alanların boyutları milimetrenin onda biri ve yüzde biri kadardır (10 -4 - 10 -5 m), bu da tek bir atomun boyutunu (10 -9 m) önemli ölçüde aşar. Bir alan içinde, atomların manyetik alanları kesinlikle paralel olarak yönlendirilir; harici bir manyetik alanın yokluğunda diğer alanların manyetik alanlarının yönelimi keyfi olarak değişir (Şekil 5).

Bu nedenle, mıknatıslanmamış bir durumda bile, bir ferromıknatısın içinde, bir alandan diğerine geçiş sırasında yönelimi rastgele, kaotik bir şekilde değişen güçlü manyetik alanlar mevcuttur. Bir cismin boyutları bireysel alanların boyutlarını önemli ölçüde aşarsa, bu cismin alanları tarafından oluşturulan ortalama manyetik alan pratikte yoktur.

Bir ferromıknatısı harici bir manyetik alana yerleştirirseniz İÇİNDE 0 olduğunda alanların manyetik momentleri yeniden düzenlenmeye başlar. Bununla birlikte, maddenin bölümlerinin mekanik uzamsal dönüşü meydana gelmez. Mıknatıslanmanın tersine çevrilmesi süreci, elektronların hareketindeki bir değişiklikle ilişkilidir, ancak kristal kafesin düğümlerindeki atomların konumundaki bir değişiklikle ilişkili değildir. Alanın yönüne göre en uygun yönelime sahip olan alanlar, komşu "yanlış yönlendirilmiş" alanların pahasına boyutlarını arttırır ve onları emer. Bu durumda maddedeki alan oldukça artar.

Ferromıknatısların özellikleri

1) Bir maddenin ferromanyetik özellikleri yalnızca karşılık gelen madde bulunduğunda ortaya çıkar kristal halinde;

2) ferromıknatısların manyetik özellikleri büyük ölçüde sıcaklığa bağlıdır, çünkü alanların manyetik alanlarının yönelimi termal hareket tarafından engellenir. Her ferromıknatıs için alan yapısının tamamen bozulduğu ve ferromıknatısın paramıknatısa dönüştüğü belirli bir sıcaklık vardır. Bu sıcaklık değerine denir Curie noktası. Yani saf demir için Curie sıcaklığı yaklaşık 900°C'dir;

3) ferromıknatıslar mıknatıslanır doygunluğa kadar zayıf manyetik alanlarda. Şekil 6, manyetik alan indüksiyon modülünün nasıl değiştiğini göstermektedir B dış alanda değişiklik olan çelikte B 0 ;

4) bir ferromıknatısın manyetik geçirgenliği dış manyetik alana bağlıdır (Şekil 7).

Bu, başlangıçta bir artışla birlikte olduğu gerçeğiyle açıklanmaktadır. B 0 manyetik indüksiyon B daha güçlü bir şekilde büyür ve bu nedenle μ artacaktır. Daha sonra manyetik indüksiyon değerinde B´ 0 doygunluk oluşur (μ şu anda maksimumdur) ve daha da artar B 0 manyetik indüksiyon B Maddedeki 1 değişmeyi bırakır ve manyetik geçirgenlik azalır (1'e eğilim gösterir):

\(~\mu = \dfrac B(B_0) = \dfrac (B_0 + B_1)(B_0) = 1 + \dfrac (B_1)(B_0);\)

5) ferromıknatıslar artık mıknatıslanma sergiler. Örneğin, içinden akımın geçtiği bir solenoidin içine ferromanyetik bir çubuk yerleştirilirse ve doygunluğa kadar mıknatıslanırsa (nokta A) (Şek. 8) ve ardından solenoiddeki akımı azaltın ve bununla birlikte B 0 ise, mıknatıslığın giderilmesi sırasında çubuktaki alan indüksiyonunun her zaman mıknatıslanma işlemi sırasında olduğundan daha büyük kaldığı not edilebilir. Ne zaman B 0 = 0 (solenoiddeki akım kapatılır), indüksiyon şuna eşit olacaktır: Br(artık indüksiyon). Çubuk solenoidden çıkarılabilir ve kalıcı mıknatıs olarak kullanılabilir. Sonunda çubuğun mıknatıslığını gidermek için, solenoidden ters yönde bir akım geçirmeniz gerekir, yani. indüksiyon vektörünün tersi yönde bir dış manyetik alan uygulayın. Şimdi bu alanın indüksiyon modülünü arttırıyoruz B oc, çubuğun mıknatıslığını giderin ( B = 0).).

Bu nedenle, bir ferromıknatısın mıknatıslanması ve mıknatıslığının giderilmesi sırasında indüksiyon B geride kalıyor B 0. Bu gecikmeye denir histerezis olgusu. Şekil 8'de gösterilen eğriye denir histerezis döngüsü.

Mıknatıslanma eğrisinin şekli (histerezis döngüsü), bilimsel ve teknik uygulamalarda çok geniş kullanım alanı bulan farklı ferromanyetik malzemeler için önemli ölçüde farklılık gösterir. Bazı manyetik malzemeler yüksek kalıcılık ve zorlayıcılık değerlerine sahip geniş bir döngüye sahiptir, bunlara denir manyetik olarak sert ve kalıcı mıknatısların yapımında kullanılır. Diğer ferromanyetik alaşımlar düşük zorlayıcı kuvvet değerleriyle karakterize edilir; bu tür malzemeler zayıf alanlarda bile kolayca mıknatıslanır ve yeniden mıknatıslanır. Bu tür malzemelere denir manyetik olarak yumuşak ve çeşitli elektrikli cihazlarda kullanılır - röleler, transformatörler, manyetik devreler vb.

Edebiyat

1. Aksenovich L. A. Ortaokulda fizik: Teori. Atamalar. Testler: Ders Kitabı. Genel eğitim veren kurumlar için ödenek. çevre, eğitim / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - S.330-335.
2. Zhilko, V.V. Fizik: ders kitabı. 11. sınıf için ödenek. genel eğitim okul Rusça'dan dil eğitim / V.V.Zhilko, A.V. Lavrinenko, L.G. Markovich. - Mn.: Nar. Asveta, 2002. - s. 291-297.