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

 

 

 

 


‘ерромагнетиктерд≥ң спонтанды магниттел≥ну≥н≥ң табиғаты




 

“еори€ ¬ейсс теори€сы ферромагнетиктерд≥ң қасиеттер≥н түс≥нд≥рд≥, б≥рақ нел≥ктен ферромагнетикатер спонтанды магниттел≥нед≥?- деген сұраққа жауап берген жоқ. Ќел≥ктен доменн≥ң ≥ш≥нде ферромагнетика қанығу күй≥не дей≥н магниттел≥нед≥? Ѕұл сұрақтарға тек қана кванттық механика жауап беред≥.

∆алпыға белг≥лд≥ ферромагнитт≥к элементтер: тем≥р (), никель () және кобальт (). ‘ерромагнитт≥к қасиеттерге сонымен қоса, өте сирек кездесет≥н ек≥ элемент: гадолиний () және диспрозий () жатады, б≥рақ олар ≥с жүз≥нде қолданылмайды, себеб≥ олардың  юри температуралары аз, сәйкес≥нше 289   және 105   тең.

“ем≥рд≥ң гиромагнитт≥к қатынасының тең екенд≥г≥, заттың ферромагнетик болуына Ђспинї-н≥ң жауап берет≥н≥н көрсетед≥, €ғни электрондардың менш≥кт≥ магнитт≥к моменттер≥. ≈гер домен қанығу шамасына дей≥н магниттелет≥н болсап, онда электрондардың менш≥кт≥ магнитт≥к моменттер≥ б≥р бағытта бағытталады. Ќелл≥ктен? ‘ерромагнетизмн≥ң табиғаты қатты денелерд≥ң электрондық құрылымымен байланысты. 7.1 Ц кестеге көң≥л бөлей≥к.

7.1 Ц кесте - ‘ерромагнетиктерд≥ң сипаттамалары

 

Ёлемент јтомның соңғы ек≥ қабықшасының электрондық конфигураци€сы јтом радиусы,  юри температурасы,  
26. 27. 28. 1,24 1,25 1,25  

 

ћұнда ферромагнитт≥ элементтерд≥ң кейб≥р параметрлер≥ бер≥лген. ≈ң бастысы, барлық ферромагниттер ћенделеев кестес≥ндег≥ ауыспалы топ элементтер≥. «десь приведены некоторые параметры ферромагнитных элементов. ѕрежде всего: все ферромагнетики Ц элементы переходной группы таблицы ћенделеева. ќған дей≥нг≥ соңғы қабат (d -қабықша) толық толтырылмаса да, соңғы (валентт≥к) электрондық қабықша толтырыла беред≥. —оңғы қабықша толығымен толтырылған, оның магнитт≥к момент≥ нөлге тең. “ем≥р, мысалы алты 3 d Ц электрондарға ие (толтырылған d қабықшада 10 электрон бар). спектрлер≥н зерттеулер осы алты электронның бесеу≥н≥ң спиндер≥ б≥р бағытта, ал б≥реу≥н≥ң спин≥ қарама-қарсы бағытта бағытталғанын көрсетед≥. Ѕұл атомның спинд≥к магнитт≥к момент≥ , мұндағы - электронның спинд≥к магнитт≥к момент≥.

Ёлектрондар спиндер≥н≥ң осылай орналасуларын қалай түс≥нд≥руге болады? Ѕұл сұраққа жауапты ѕаули принцип≥не нег≥зделген өзара әсерлесулерд≥ң электростатикалық энерги€сына үлес≥ бар Ђалмасу энерги€сыї деп аталатын шаманы ескере отырып табуға болады. ≈к≥ 3 d электрондар спиндер≥ б≥р бағытта болғанда, спиндер≥ әртүрл≥ бағытта болғандағыдан әр≥рек орналасады. ѕаули принцип≥не сәйкес б≥р фазалық ұ€шықта спин≥ бер≥лген бағыттағы б≥р ғана электрон орналаса алады. —ондықтан көрсет≥лген электрондар б≥р-б≥р≥нен алыс орналасқандықтан, олардың электростатикалық теб≥л≥с энерги€лары аз болады.

d - қабықшада фазалық кең≥ст≥кт≥ң бес ұ€шығы бар, сондықтан атомының 6-шы электроны спин≥н≥ң бағыты қарама-қарсы бағытта болады. Ѕұл жерде алмасу энерги€сының болуы электрондардың тартылуына алып келед≥.

 өрш≥лес атомдардың магнитт≥к моменттер≥н≥ң осылай параллель қатарласып орналасуы атомдық магниттерд≥ң өзара әсерлесулер≥не нег≥зделген. ≈септеулер магнитт≥к өзара әсерлесу энерги€сы осы эффект≥н≥ жасауға қажетт≥ энерги€дан ек≥ дәрежеге аз екенд≥г≥н көрсетт≥.  өрш≥лес атомдардың магнитт≥к моменттер≥н≥ң параллель бағытталуы атомдардың өзара алмаса әсерлесулер≥ нәтижес≥нде болады.  өрш≥лес атомдардың -электрондар спиндер≥ параллель бағытталғанда б≥р-б≥р≥нен алыстайтыны соншалық, олардың магниттелгендег≥ электро-статикалық теб≥л≥с энерги€сы магниттелмеген кез≥ндег≥ге қарағанда кем болады . Әрине, -электрондардың б≥р-б≥р≥нен алыстауы электрондардың кинетикалық энерги€сының артуына алып келед≥ (‘ерми энерги€сы артады). Ѕ≥рақ та, өзара алмаса әсерлесулер нәтижес≥нде энерги€ның азаюы кинетикалық энерги€ның артуынан көп болса, онда магниттелген күй орнықтырақ болады. ќсы энерги€ның айырмасында ең маңыздысы кристалдық тор, €ғни атомдар арасындағы ара қашықтық. 7.6 Цсуретте қатынасы мен магниттелген және магниттелмеген күйлер энерги€ларының айырмасы арасындағы тәуелд≥л≥к көрсет≥лген, мұндағы - тор тұрақтысы, - қабықшаның диаметр≥. —уреттен айырманың оң шама екен≥ көр≥н≥п тұр, €ғни өзара әсерлесуш≥ атомдардың энерги€ларының кему≥ ауыспалы топтың кейб≥р элементтер≥нде ғана болады, ал олар ферромагнетиктер емес.

ћагниттелген және магниттелмеген күйлер кез≥ндег≥ энерги€ айырмасы э¬-т≥ң ондаған б≥р бөл≥г≥н құрайтындықтан, температураның артуы спонтанды магниттелуд≥ жоюы мүмк≥н.  юри температурасы деп аталатын температурада спонтанды магниттел≥ну шынында да жойылады (7.1-кестен≥ қара).

‘ерромагнитт≥ денен≥ң спиндер≥ параллель аймақ домен деп талады. Әрб≥р домендег≥ магниттелу шамамен 1 “л-ға тең. ≈гер де, қатты дене б≥р ғана доменнен тұратын болса, онда сыртқы магнит өр≥с≥ болмаған кезде оның магнитт≥к момент≥ үлкен болып, ол күшт≥рек сыртқы магнит өр≥с≥н тудырады да, ендеше оның магнит энерги€сы көп болар ед≥. —ондықтан, кристалдық үлг≥н≥ көптеген к≥шкене домендерге бөлед≥, олардың өлшемдер≥ мен магнитт≥к моменттер≥ кристалл энерги€сының минимал мән≥мен анықталады (7.3-сурет).

јнтиферромагнетизм

 

’’ ғасырдың 30 жылдары парамагнетиктерден ерекше қасиеттер≥ бар қосылыстар (, , , тотықтары мен хлоридтер≥) табылды.

 

7.7-сурет - ѕоликристалды антиферро-магнетик (в) мен

парамагнетикт≥ң (а) магнитт≥к қабылдағыштықтарының

температураға тәуелд≥л≥г≥. - Ќеел€ температурасы

 

7.7-суретте поликристалдық күйдег≥ осы заттардың магнитт≥к қабылдағыш-тықтарының () температураға тәуелд≥л≥г≥ көрсет≥лген.

 өр≥н≥п тұрғандай (Ќеел€ температурасы) бұл заттардың қасиеттер≥ парамагнетиктерге қара-ғанда күрт өзгеше. ( болғанда бұл заттардың барлығы - кәд≥мг≥ парамагнетиктер).

јнтиферромагнетизм Ц заттың магнитт≥к реттелген күй≥, көрш≥лес атомдардың (молекулалардың) магнитт≥к моменттер≥ б≥р-б≥р≥не қарама-қарсы бағытталған (антипараллель). —ондықтан заттың магниттелу≥ толығымен алғанда нөлге тең. ћысалы, .  ристалдық құрылымы қарапайым: иондары си€қты иондары да гранецентрл≥к кубтық тор құрайды. Ѕұл ек≥ тор (оларды торшалар деп атайды) иондарына жақын көрш≥лес иондар тек қана оттег≥ иондары ғана болатындай ет≥п немесе кер≥с≥нше құрастырылған.  өрш≥лес торшалардағы иондарының магнитт≥к моменттер≥ антипараллель және б≥р-б≥р≥н компенсаци€лайды.

“емпература жоғарылағанда жылулық қозғалыс спиндерд≥ң антипараллель бағыттарын реттеуге тырысады. —пиндерд≥ң бағытталынуының бұзылуы белг≥л≥ б≥р температурада күшт≥ болады, ол Ќеел€ температурасы деп аталады. Ѕұл кристалдық тордың бұзылуы емес, бар болғаны спиндерд≥ң белг≥л≥ бағыттарының бұзылуы Ц 2 ретт≥к фазалық ауысу. болғанда көрш≥лес атомдардың магнитт≥к моменттер≥н≥ң өзара алмаса әсерлесу күштер≥ жылулық қозғалыстың бей-берекетт≥к әсер≥нен күшт≥рек болады. жоғары температураларда антиферромагнетик қасиеттер≥ жағынан парамагнетик си€қты.

 

‘ерримагнетизм. ‘ерриттер

 

‘ерриттер деп аталатын тем≥р оксидтер≥н≥ң тобы ерекше қарастыруды қажет етед≥. ќлар иондық кристалдар, олардың хими€лық құрамы металл - (мысалы, , , , және т.б.). Ѕұл топтағы ең белг≥л≥с≥ (,  ). Ѕұл қосылыс элементар ұ€шығы 56 атомнан тұратын шпинельд≥к құрылым: 32-с≥ оттег≥ атомы, 24-≥ тем≥р атомы, олардың ≥ш≥нде 8-≥ және 16-сы и . “етраэр болып орналасқан спинд≥к магнитт≥к моменттер октаэдр болып орналасқан спинд≥к магнитт≥к моменттерге қарама-қарсы бағытталған. Ѕұл иондардың спинд≥к моменттер≥ антиферромагнитт≥ реттелген, олар б≥р-б≥р≥н компенсаци€лайды. Ѕ≥рақ та, б≥р жаққа ғана бағытталған және ол қорытқы магниттел≥нуд≥ беред≥. јнтиферромагнитт≥к реттелу≥ толық компенсаци€ланбаған спинд≥к жүйелер нәтижес≥нде қорытқы магниттелуге ие болатын қатты денелер ферримагнетиктер деп аталады.

7.8 - сурет ћагнитт≥к қабылдағыштың ()-н≥ң температураға тәуелд≥л≥г≥

(а)- парамагнетиктер, (в)- ферромагнетиктер және (с)- ферримагнетиктер

ћұнда да б≥рнеше магнитт≥к торшалардың спиндер≥ қарама-қарсы бағытталған, б≥рақ торшалардың магнитт≥к моменттер≥ б≥р-б≥р≥не тең емес, сондықтан қорытқы магнитт≥к момент бар болады. “оршалар олардың құрамында валентт≥л≥г≥ басқа иондар немесе басқа металдар иондары болуымен ерекшеленед≥. ‘ерримагнетизм, ферромагнетизм си€қты болғанда орнайды ( юри температурасы).

‘ерримагнетизмд≥ жалпылама түрде магнитт≥к реттелген күй деп қарастыруға болады. Ѕұл тұрғыдан алғанда, ферромагнетизм деген≥м≥з, затта тек қана б≥р торша болатын жекеше жағдай; антиферромагнетизм деген≥м≥з барлық торшалар б≥рдей магнитт≥к иондардан тұратын және олардың қорытқы магнитт≥к момент≥ нөлге тең болатын жағдай. Әртүрл≥ торшалардың иондары арасында магнитт≥к моменттерд≥ антипараллель етуге тырысатын тер≥с алмаса өзара әсерлесулер болады. болғанда жылулық энерги€ алмасу энерги€сынан көп болады да, зат парамагнитт≥к қасиеттерге ие болады.

ћагнетиктерд≥ң барлық үш тобы арасындағы температуралық тәуелд≥л≥кт≥ң айырмашылықтары 7.8- суретте көрсет≥лген. ‘ерримагнетиктер өте күшт≥ емес магнит өр≥стер≥нде өздер≥н ферромагнетик си€қты ұстайды (домендерге бөл≥нед≥, гистерезис тұзағы бар, олар т≥к бұрышты). ‘ерримагнетиктерд≥ң көп бөл≥г≥ диэлектриктер немесе жартылай өтк≥зг≥штер болып табылады, €ғни олардың электрл≥к кедерг≥лер≥ көп, металл ферромагнетиктерд≥ң кедерг≥лер≥нен шамамен 105 Ц 1015 есе үлкен. —ондықтан олар жоғары жи≥л≥кт≥, асқын жоғары жи≥л≥кт≥ қондырғыларда кең қолданылады, себеб≥ олардағы құйынды токтар шамасы аз. “≥к бұрышты гистерезис тұзағы оларды есте сақтау қондырғыларында қолдануға мүмк≥нд≥к беред≥.

 

Ќ.4.07.-13

Қазақстан –еспубликасының Ѕ≥л≥м және ғылым министрл≥г≥

Ў. ”әлиханов атындағы  өкшетау мемлекетт≥к университет≥

шаруашылық жүрг≥зу құқығындағы республикалық мемлекетт≥к кәс≥порны

 

 

5¬011000 Ц Ђ‘изикаї _______ мамандығы

(шифры, атауы)

_______ Қатты дене физикасы___ пән≥ бойынша

(атауы)

 

≈мтихан сұрақтарының

“≤«≤ћ≤

 

 өкшетау, 2016

 

 

  1. Ѕј…ЋјЌџ—  ҮЎ“≈–≤. Қј““џ ƒ≈Ќ≈Ћ≈–ƒ≤Ң ≤Ў ≤ ҚҰ–џЋџћџ
  2. ¬ан-дер-¬аальс күштер≥
  3. »ондық байланыс
  4.  овалентт≥к байланыс
  5. ћеталдық байланыс
  6. —утект≥к байланыс
  7. Әртүрл≥ байланыс түрлер≥н салыстыру
  8. “еб≥л≥с күштер≥
  9.  ристалдық тор
  10.  ристалдардағы бағыттар мен жазықтықтарды, түй≥ндерд≥ белг≥леу
  11. Ѕайланыс күштер≥ сипатына байланысты қатты денелерд≥ классификаци€лау. ѕолиморфизм құбылысы
  12.  ристалдық торлардағы олқылықтар пен дефект≥лер
  13. Қј““џ ƒ≈Ќ≈Ћ≈–ƒ≤Ң ћ≈’јЌ» јЋџҚ Қј—»≈““≈–≤
  14. —ерп≥мд≥ және пластикалық деформации. √ук заңы
  15.  ристалдардың пластикалыққа өту≥н≥ң нег≥зг≥ заңдылықтары
  16. ћеханикалық қосарлану
  17. џғысуға кристалдардың теори€лық және нақты бер≥кт≥ктер≥
  18. ƒислокаци€ туралы түс≥н≥к. ƒислокаци€ның нег≥зг≥ түрлер≥
  19. ƒислокаци€ның орын ауыстыруы үш≥н қажетт≥ күштер
  20. ƒислокаци€ көздер≥.  ристалдарды бер≥ктенд≥ру
  21. Қатты денелерд≥ң морт бер≥кт≥л≥г≥
  22. ћолекула aралық өзара әсерлесулер арқылы анықтау
  23. Қатты денелерд≥ң уақытша бер≥кт≥л≥г≥
  24. Қатты денелерд≥ң бер≥кт≥л≥ктер≥н арттыру жолдары




ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-23; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1074 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—тремитесь не к успеху, а к ценност€м, которые он дает © јльберт Ёйнштейн
==> читать все изречени€...

497 - | 506 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.023 с.