Lek_8_MAGNETIKI
.pdfМАГНЕТИКИ
1.Виды магнетиков
2.Гипотеза Ампера
3.Вектор намагничивания
4.Магниные свойства атомов
5.Диамагнитный эффект
1.Виды магнетиков
•Магнетиками называются вещества, магнитные свойства которых изучаются.
•Любое тело, которое представляет интерес с точки зрения его магнитных свойств, является магнетиком.
•Немагнетиков в природе не существует.
•Все тела делятся, по крайней мере, на три вида:
а). Диамагнетики
• Диамагнетиками являются вещества, не
обладающие собственным магнитным моментом (точнее, атомы и молекулы которых не обладают собственным магнитным моментом).
•Для характеристики магнитных свойств
вещества введена величина, называемая магнитной проницаемостью этого вещества.
•Магнитная проницаемость вещества – это физическая величина, показывающая, во сколько раз
индукция магнитного поля |
B |
|
в данной точке |
однородной изотропной среды |
отличается по |
||
модулю от индукции B0 магнитного поля в этой
же точке в вакууме :
B B0
• Вещества, у которых 1 , называют диамагне-
тиками. К ним относятся, например, элементы Bi Cu, Ag, Au, Hg, Be, Cl, инертные газы и
другие вещества.
• Вообще атомы диамагнитных веществ имеют
некоторый магнитный момент, однако он значительно слабее момента, приобретаемого в магнитном поле.
• Наиболее яркими диамагнитными свойствами
обладает висмут.
• Поместим диамагнитный стер-
жень (висмут) в однородное
|
магнитное поле (рис. 1) . Стержень |
||||
В0 |
ориентируется |
перпендикулярно |
|||
полю (перпендикулярно вектору |
|
). |
|||
B |
|||||
Рис. 1 |
|||||
|
|
0 |
|
||
|
|
|
|||
• Диамагнетик намагничивается |
против поля. |
||
Магнитная индукция |
внутри |
диамагнетика |
|
|
|
||
меньше, чем магнитная индукция |
B0 |
в вакууме: |
|
B0
F
Рис. 2
B B0
•Если диамагнетик (в виде шарика) поместить в неоднородное магнитное поле, то шарик будет выталкиваться из поля (рис. 2).
•На шарик будет действовать сила, перемещающая его в область более слабого поля (сила F ).
•Диамагнетики могут быть оха-
рактеризованы величиной, которую называют намагниченностью (обозначается J ).
J |
|
• Намагниченность диамагнетика |
||
|
|
|||
|
H |
отрицательна и увеличивается с |
||
|
|
|
|
|
|
напряженностью поля |
H |
, но |
|
|
|
|||
|
Рис. 3 |
только по модулю (рис. 3) . |
J |
|
|
|
• Кроме того, намагниченность |
|
|
|
Tдиамагнетика не зависит от температуры (рис. 4).
Рис. 4 • Все указанные свойства диамаг-
нетиков обнаружены в процессе экспериментальных наблюдений.
б). Парамагнетики
• Парамагнетики – это вещества, обладающие
собственным магнитным моментом, в результате
чего они намагничиваются по полю. Поэтому
парамагнитный |
|
стержень, |
помещенный |
в |
|||
однородное магнитное поле с индукцией |
будет |
||||||
ориентироваться вдоль поля (рис. 5). |
|
|
|||||
|
|
Поэтому парамагнитный |
стер- |
||||
|
|
||||||
|
|
жень, помещенный в однородное |
|||||
|
В0 |
магнитное |
поле с индукцией |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B0 |
будет |
ориентироваться |
|||
Рис. 5 |
|
||||||
|
вдоль поля (рис. 5) . |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
•Если парамагнетик поместить в неоднородное магнитное поле, то он будет втягиваться в область более сильного поля (рис. 6) .
•Зависимость намагниченности парамагнетика от величины намагничивающего поля показана
на рис. 7.
B0
F
Рис. 6
J
Рис. 7
•Намагниченность парамагнетика растет линейно с увеличением намагничивающего поля.
•В отличие от диамагнетиков, намагниченность парамагнетиков зависит от температуры.
•Магнитная проницаемость парамагнетиков 1.
|
• К парамагнетикам относятся |
|
|
||||||||||||
|
K , |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Na, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Mn, |
|
Ca, |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Al, |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Mg, |
|
|
Pt, |
|
|||||||
|
кислород |
и |
|
многие |
|
другие |
|||||||||
H |
элементы, |
а |
также растворы |
||||||||||||
некоторых солей. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
в). Ферромагнетики
• Вещества, у которых 1 , называют ферромагнетиками. К ним относятся элементы Fe, Co, Ni, Cd и многие сплавы.
• При очень низких температурах ферромагнитные свойства обнаруживают элементы Er, Dy, Tm и Tb.
• Значения у некоторых сплавов достигают
десятков тысяч. Поэтому ферромагнетики относятся к сильномагнитным веществам.
•Ферромагнетики также втягиваются в магнитное поле, причем очень сильно.
•Если охарактеризовать силы взаимодействия
магнетиков с полем, то диамагнетики очень слабо взаимодействуют с полем, парамагнетики – просто слабо, а ферромагнетики – очень сильно.
• Если эти силы взаимодействия определить как-
то количественно, то различие между ними для пара- и диамагнетиков составляет ~ два порядка, а для ферромагнетиков это различие составляет тысячи, а в ряде случаев – сотни тысяч раз.
• Ферромагнетики чрезвычайно сильно взаимо-
действуют с магнитным полем.