Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ћатериальные уравнени€. ƒл€ полного определени€ электромагнитного пол€ уравнени€ ћаксвелла необходимо дополнить материальными уравнени€ми




ƒл€ полного определени€ электромагнитного пол€ уравнени€ ћаксвелла необходимо дополнить материальными уравнени€ми, св€зывающими векторы и (а также и ) в веществе. ¬ вакууме эти векторы совпадают, а в веществе св€зь между ними зачастую предполагают линейной:

¬еличины образуют тензор диэлектрической проницаемости. ¬ принципе, он может зависеть как от точки внутри тела, так и от частоты колебаний электромагнитного пол€. ¬изотропных средах тензор диэлектрической проницаемости сводитс€ к скал€ру, называемому также диэлектрической проницаемостью. ћатериальные уравнени€ дл€ приобретают простой вид

¬озможны среды, дл€ которых зависимость между и €вл€етс€ нелинейной (в основном Ч сегнетоэлектрики).

ƒиамагнетизм (от греч. dia Ц расхождение и магнетизм) - свойство веществ намагничиватьс€ навстречу приложенному магнитному полю.

ƒиамагнетиками называютс€ вещества, магнитные моменты атомов которых в отсутствии внешнего пол€ равны нулю, т.к. магнитные моменты всех электронов атома взаимно скомпенсированы (например инертные газы, водород, азот, NaCl и др.).

ѕри внесении диамагнитного вещества в магнитное поле его атомы приобретают наведенные магнитные моменты. ¬ пределах малого объема ΔV изотропного диамагнетика наведенные магнитные моменты всех атомов одинаковы и направлены противоположно вектору .

¬ектор намагниченности диамагнетика равен:

  , (6.4.2)  

где n0 Ц концентраци€ атомов, Ц магнитна€ посто€нна€, Цмагнитна€ восприимчивость среды.

ƒл€ всех диамагнетиков “аким образом, вектор магнитной индукции собственного магнитного пол€, создаваемого диамагнетиком при его намагничивании во внешнем поле направлен в сторону, противоположную . (¬ отличие от диэлектрика в электрическом поле).

” диамагнетиков

ѕарамагнетизм (от греч. para Ц возле, р€дом и магнетизм) - свойство веществ во внешнем магнитном поле намагничиватьс€ в направлении этого пол€, поэтому внутри парамагнетика к действию внешнего пол€ прибавл€етс€ действие наведенного внутреннего пол€.

ѕарамагнетиками называютс€ вещества, атомы которых имеют, в отсутствие внешнего магнитного пол€, отличный от нул€ магнитный момент .

Ёти вещества намагничиваютс€ в направлении вектора .

  парамагнетикам относ€тс€ многие щелочные металлы, кислород , оксид азота NO, хлорное железо и др.

¬ отсутствие внешнего магнитного пол€ намагниченность парамагнетика , так как векторы разных атомов ориентированы беспор€дочно.

ѕри внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле происходит преимущественна€ ориентаци€ собственных магнитных моментов атомов по направлению пол€, так что парамагнетик намагничиваетс€. «начени€ дл€ парамагнетиков положительны () и наход€тс€ в пределах , то есть примерно как и у диамагнетиков.

 

‘ерромагнитные свойства материалов про€вл€ютс€ только у веществ в твердом состо€нии, атомы которых обладают посто€нным спиновым, или орбитальным, магнитным моментом, в частности у атомов с недостроенными внутренними электронными оболочками. “ипичными ферромагнетиками €вл€ютс€ переходные металлы. ¬ ферромагнетиках происходит резкое усиление внешних магнитных полей. ѕричем дл€ ферромагнетиков сложным образом зависит от величины магнитного пол€. “ипичными ферромагнетиками €вл€ютс€ Fe, Co, Ni, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm,а также соединени€ ферромагнитных материалов с неферромагнитными: , , и др.

—ущественным отличием ферромагнетиков от диа- и парамагнетиков €вл€етс€ наличие у ферромагнетиков самопроизвольной (спонтанной) намагниченности в отсутствие внешнего магнитного пол€. Ќаличие у ферромагнетиков самопроизвольного магнитного момента в отсутствие внешнего магнитного пол€ означает, что электронные спины и магнитные моменты атомных носителей магнетизма ориентированы в веществе упор€доченным образом.

‘ерромагнетики Ц это вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью, котора€ сильно измен€етс€ под вли€нием внешних воздействий Ц магнитного пол€, деформации, температуры.

 

‘ерромагнетики, в отличие от слабо магнитных диа- и парамагнетиков, €вл€ютс€ сильно магнитными веществами: внутреннее магнитное поле в них может в сотни раз превосходить внешнее поле.

ќсновные отличи€ магнитных свойств ферромагнетиков.

1. Ќелинейна€ зависимость намагниченности от напр€женности магнитного пол€ Ќ (рис. 6.5).

 ак видно из рис. 6.5, при наблюдаетс€ магнитное насыщение.

2. ѕри зависимость магнитной индукции ¬ от Ќ нелинейна€, а при Ц линейна€ (рис. 6.6).

–ис. 6.5 –ис. 6.6

3. «ависимость относительной магнитной проницаемости от Ќ имеет сложный характер (рис. 6.7), причем максимальные значени€ μ очень велики ().

–ис. 6.7 –ис. 6.8

¬первые систематические исследовани€ μ от Ќ были проведены в 1872 г. ј.√. —толетовым (1839Ц1896) Ц выдающимс€ русским физиком, организатором физической лаборатории в ћосковском университете. Ќа рис. 6.8. изображена зависимость магнитной проницаемости некоторых ферромагнетиков от напр€женности магнитного пол€ Ц крива€ —толетова.

4. ” каждого ферромагнетика имеетс€ така€ температура, называема€ точкой  юри (),выше которой это вещество тер€ет свои особые магнитные свойства.

Ќаличие температуры  юри св€зано с разрушением при упор€доченного состо€ни€ в магнитной подсистеме кристалла Ц параллельной ориентации магнитных моментов. ƒл€ никел€ температура  юри равна 360 ∞—. ≈сли подвесить образец никел€ вблизи пламени горелки так, чтобы он находилс€ в поле сильного посто€нного магнита, то не нагретый образец может располагатьс€ горизонтально, сильно прит€гива€сь к магниту (рис. 6.9). ѕо мере нагрева образца и достижени€ температуры ферромагнитные свойства у никел€ исчезают и образец никел€ падает. ќстыв до температуры ниже точки  юри, образец вновь прит€нетс€ к магниту. Ќагревшись, вновь падает и т.д., колебани€ будут продолжатьс€ все врем€, пока горит свеча.

–ис. 6.9

5. —уществование магнитного гистерезиса.

Ќа рисунке 6.10 показана петл€ гистерезиса Ц график зависимости намагниченности вещества от напр€женности магнитного пол€ Ќ.

–ис. 6.10

Ќамагниченность при называетс€ намагниченностью насыщени€.

Ќамагниченность при называетс€ остаточной намагниченностью (что необходимо дл€ создани€ посто€нных магнитов).

Ќапр€женность магнитного пол€, полностью размагниченного ферромагнетика, называетс€ коэрцитивной силой. ќна характеризует способность ферромагнетика сохран€ть намагниченное состо€ние.

Ѕольшой коэрцитивной силой (широкой петлей гистерезиса) обладают магнитотвердые материалы. ћалую коэрцитивную силу имеют магнитом€гкие материалы.

»змерение гиромагнитного отношени€ дл€ ферромагнетиков показали, что элементарными носител€ми магнетизма в них €вл€ютс€ спиновые магнитные моменты электронов.

—амопроизвольно, при , намагничиваютс€ лишь очень маленькие монокристаллы ферромагнитных материалов, например никел€ или железа. ƒл€ того чтобы посто€нным магнитом стал большой кусок железа, необходимо его намагнитить, т.е. поместить в сильное магнитное поле, а затем это поле убрать. ќказываетс€, что при большой исходный кусок железа разбит на множество очень маленьких (), полностью намагниченных областей Ц доменов. ¬екторы намагниченности доменов в отсутствие внешнего магнитного пол€ ориентированы таким образом, что полный магнитный момент ферромагнитного материала равен нулю. ≈сли бы в отсутствие пол€ кристалл железа был бы единым доменом, то это привело бы к возникновению значительного внешнего магнитного пол€, содержащего значительную энергию (рис. 6.11, a). –азбива€сь на домены, ферромагнитный кристалл уменьшает энергию магнитного пол€. ѕри этом, разбива€сь на косоугольные области (рис. 6.11, г), можно легко получить состо€ние ферромагнитного кристалла, из которого магнитное поле вообще не выходит. ¬ целом в монокристалле реализуетс€ такое разбиение на доменные структуры, которое соответствует минимуму свободной энергии ферромагнетика. ≈сли поместить ферромагнетик, разбитый на домены, во внешнее магнитное поле, то в нем начинаетс€ движение доменных стенок. ќни перемещаютс€ таким образом, чтобы областей с ориентацией вектора намагниченности по полю стало больше, чем областей с противоположной ориентацией (рис. 6.11, б, в, г). “акое движение доменных стенок понижает энергию ферромагнетика во внешнем магнитном поле. ѕо мере нарастани€ магнитного пол€ весь кристалл превращаетс€ в один большой домен с магнитным моментом, ориентированным по полю (рис. 6.11, а).

–ис. 6.11

‘ерромагнитные материалы играют огромную роль в самых различных област€х современной техники. ћагнитом€гкие материалы используютс€ в электротехнике при изготовлении трансформаторов, электромоторов, генераторов, в слаботочной технике св€зи и радиотехнике; магнитожесткие материалы примен€ют при изготовлении посто€нных магнитов.

20. ѕоток вектора напр€женности электрического пол€. “еорема ќстроградского - √аусса, еЄ представление в дифференциальной форме. ѕример решени€ задач электростатики с помощью теоремы ќстроградского - √аусса.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-07; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 820 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ќадо любить жизнь больше, чем смысл жизни. © ‘едор ƒостоевский
==> читать все изречени€...

2102 - | 1831 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.019 с.