συμμόρφωσηΜεΗ πρόβλεψη του Luttinger και
Tissy σε θήκη |- 3, που αντιστοιχεί στο prime
Σχέδιο і κυβικό πλέγμα, σιδηρομαγνητικό

Δεν υπάρχει κάτι τέτοιο Σημειώνουμε επίσης ότι δεν υπάρχει σιδηρομαγνητική τάξη στην οριακή περίπτωση μιας δισδιάστατης κατανομής σωματιδίων.φά= ", αS(*>)*>-1,129.

Σύμφωνα με τα (2), (3) και (9), η στοχαστική εξίσωση (1), που ερμηνεύεται σύμφωνα με τον Stratonovich, αντιστοιχεί στην εξίσωση Fokker-Planck

- = - - j |a(ain29 + 2b(t)αμαρτίαV) -κούνια antfjP + - J(10)

= 2/ZyHa, a = Ζαμπόν/2kT,SCH= H(t)/Ha), για την πυκνότητα(P=P(0,t))αν--:.^ tіі"σγї: τι είναι το διάνυσμαΜV momeVIβραμββι1 gmeet polarγωνία6. Υποθέτοντας ότι στα όρια του διαστήματος (0,;r) αλλάζει η γωνία0 δεν υπάρχει ροή πιθανότητας, βρίσκουμε μια σταθερή λύση στην εξίσωση (10):

(ΚΑΙ)

gzeC(a,2ab)

(12) ΒίσνικSIDDU».iS°S,№2(13)

15 (b=b(fj)).Ας προσδιορίσουμε την παράμετρο σειράς του υπό εξέταση συστήματος

σωματίδια ενός τομέα όπως/μεγάλο- t,g(co)/t. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας τη σχέση

(13)

Και οι εκφράσεις (11) και (12), για/.і παίρνουμε την εξίσωση 2e°

C(a,ZT0c/g)

Sinn

Τ;σολ

(ΚΑΙ)όπου Г0 -onm2 ZS(£)/3 χιλιάδες.

Η ανάλυση της εξίσωσης (14) δείχνει ότι, σύμφωνα με τις φυσικές εκτιμήσεις που αναφέρθηκαν παραπάνω, όταν££J(ΟτανTd<0) έχει μια μοναδική λύση /(=0 σε οποιαδήποτε θερμοκρασία, δηλ., δεν προκύπτει σειρά μεγάλης εμβέλειας σε αυτήν την περίπτωση. Μια μη μηδενική λύση μπορεί να υπάρχει μόνο σε£<1. Όπως και με την εξίσωση Langevin,p=co\&nh(3Tnp./T)-T/3T0fi,στο οποίο ανάγεται η εξίσωση(14) στο Н„-*0, υπάρχει αν στο/t~»0 η εφαπτομένη της γωνίας κλίσης της εφαπτομένης στο γράφημα της συνάρτησης που ορίζεται από τη δεξιά πλευρά του (14) υπερβαίνει το 1. Είναι εύκολο να ελεγχθεί ότι αυτή η συνθήκη ικανοποιείται ότανΤ<Т^Г, ΟπουTcr ~ θερμοκρασία της μετάβασης φάσης παραμαγνητικής-σιδηρομαγνητικής, η οποία ορίζεται ως η λύση της εξίσωσηςT=3T0f(a) ( f(a)=.

Αυτός ο τύπος φορέα υπάρχει σε ζεύγη μετάλλων περιττού σθένους (Na, Tl). σε αέριο μορίων O2 και NO. σε ορισμένα οργανικά μόρια με ελεύθερες ρίζες. σε άλατα, οξείδια και άλλες διηλεκτρικές ενώσεις 3d-, 4f- και 5f-στοιχείων. στα περισσότερα μέταλλα σπάνιων γαιών.

Β) Τα ίδια σωματίδια που έχουν τροχιακή μαγνητική ροπή σε διεγερμένη κατάσταση με ενέργεια διέγερσης Ei<< kТ. Для таких парамагнетиков характерен не зависящий от температуры поляризационный парамагнетизм.

Αυτός ο τύπος φορέων παραμαγνητισμού εκδηλώνεται σε ορισμένες ενώσεις d- και f-στοιχείων (άλατα Sm και Eu, κ.λπ.).

Β) Συλλεκτικά ηλεκτρόνια σε μερικώς γεμάτες ενεργειακές ζώνες. Χαρακτηρίζονται από τον παραμαγνητισμό του spin Pauli, ο οποίος εξαρτάται σχετικά ασθενώς από τη θερμοκρασία και, κατά κανόνα, ενισχύεται από αλληλεπιδράσεις ηλεκτρονίου-ηλεκτρονίου. Στις d-bands, ο spin παραμαγνητισμός συνοδεύεται από αξιοσημείωτο παραμαγνητισμό Van Vleck.

Αυτός ο τύπος φορέων κυριαρχεί σε μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών, d-μεταλλικά και τις διαμεταλλικές ενώσεις τους, ακτινίδες, καθώς και σε οργανικά άλατα ιόντων υψηλής αγωγιμότητας

Υλικό P/S από το wiki
Οι παραμαγνητικές ουσίες είναι ουσίες που μαγνητίζονται σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο προς την κατεύθυνση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου (JH) και έχουν θετική μαγνητική επιδεκτικότητα. Οι παραμαγνήτες ανήκουν σε ασθενώς μαγνητικές ουσίες η μαγνητική διαπερατότητα διαφέρει ελαφρώς από τη μονάδα u > ~ 1.
Ο όρος «Παραμαγνητισμός» εισήχθη το 1845 από τον Michael Faraday, ο οποίος χώρισε όλες τις ουσίες (εκτός από τις σιδηρομαγνητικές) σε δια- και παραμαγνητικές.
Τα άτομα (μόρια ή ιόντα) ενός παραμαγνητικού υλικού έχουν τις δικές τους μαγνητικές ροπές, οι οποίες, υπό την επίδραση εξωτερικών πεδίων, προσανατολίζονται κατά μήκος του πεδίου και έτσι δημιουργούν ένα προκύπτον πεδίο που υπερβαίνει το εξωτερικό. Οι παραμαγνητικές ουσίες έλκονται σε ένα μαγνητικό πεδίο. Ελλείψει εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, ένα παραμαγνητικό υλικό δεν μαγνητίζεται, αφού λόγω της θερμικής κίνησης οι εγγενείς μαγνητικές ροπές των ατόμων προσανατολίζονται εντελώς τυχαία.
Τα παραμαγνητικά υλικά περιλαμβάνουν αλουμίνιο (Al), πλατίνα (Pt), πολλά άλλα μέταλλα (αλκάλια και μέταλλα αλκαλικών γαιών, καθώς και κράματα αυτών των μετάλλων), οξυγόνο (O2), οξείδιο του αζώτου (NO), οξείδιο μαγγανίου (MnO), σίδηρος χλωριούχο (FeCl3) και άλλα.
Οι σιδηρο- και οι αντισιδηρομαγνητικές ουσίες γίνονται παραμαγνητικές σε θερμοκρασίες που υπερβαίνουν, αντίστοιχα, τη θερμοκρασία Curie ή Néel (τη θερμοκρασία της μετάβασης φάσης στην παραμαγνητική κατάσταση).

Β) Σιδηρομαγνήτες

Σιδηρομαγνήτες- ουσίες (συνήθως σε στερεή κρυσταλλική ή άμορφη κατάσταση) στις οποίες, κάτω από μια ορισμένη κρίσιμη θερμοκρασία (σημείο Curie), δημιουργείται μια σιδηρομαγνητική τάξη μακράς εμβέλειας στις μαγνητικές ροπές ατόμων ή ιόντων (σε μη μεταλλικούς κρυστάλλους) ή στιγμές πλανόδιων ηλεκτρονίων (σε μεταλλικούς κρυστάλλους). Με άλλα λόγια, ένας σιδηρομαγνήτης είναι μια ουσία που (σε θερμοκρασία κάτω από το σημείο Curie) είναι ικανή να μαγνητιστεί απουσία εξωτερικού μαγνητικού πεδίου.

Ιδιότητες των σιδηρομαγνητών
1. Η μαγνητική επιδεκτικότητα των σιδηρομαγνητών είναι θετική και σημαντικά μεγαλύτερη από τη μονάδα.
2. Σε όχι πολύ υψηλές θερμοκρασίες, οι σιδηρομαγνήτες έχουν αυθόρμητη (αυθόρμητη) μαγνήτιση, η οποία αλλάζει πολύ υπό την επίδραση εξωτερικών επιρροών.
3. Οι σιδηρομαγνήτες χαρακτηρίζονται από το φαινόμενο της υστέρησης.
4. Οι σιδηρομαγνήτες έλκονται από έναν μαγνήτη.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΕΡΓΑΣΙΕΣ

Προσδιορισμός θερμοκρασίας μετάπτωσης φάσης

σιδηρομαγνητικό-παραμαγνητικό

Στόχος της εργασίας : προσδιορίστε τη θερμοκρασία Neel για έναν φερριμαγνήτη (ράβδος φερρίτη)

Σύντομες θεωρητικές πληροφορίες

Κάθε ουσία είναι μαγνητική, δηλ. είναι ικανό να αποκτήσει μαγνητική ροπή υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου. Έτσι, η ουσία δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο που υπερτίθεται στο εξωτερικό πεδίο. Και τα δύο πεδία αθροίζονται στο πεδίο που προκύπτει:

Η μαγνήτιση ενός μαγνήτη χαρακτηρίζεται από τη μαγνητική ροπή ανά μονάδα όγκου. Αυτή η ποσότητα ονομάζεται διάνυσμα μαγνήτισης

όπου είναι η μαγνητική ροπή ενός μεμονωμένου μορίου.

Το διάνυσμα μαγνήτισης σχετίζεται με την ένταση του μαγνητικού πεδίου με την ακόλουθη σχέση:

όπου είναι μια χαρακτηριστική τιμή για μια δεδομένη ουσία, που ονομάζεται μαγνητική επιδεκτικότητα.

Το διάνυσμα μαγνητικής επαγωγής σχετίζεται με την ένταση του μαγνητικού πεδίου:

Το αδιάστατο μέγεθος ονομάζεται σχετική μαγνητική διαπερατότητα.

Όλες οι ουσίες ανάλογα με τις μαγνητικές τους ιδιότητες μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες:

1. παραμαγνήτες > 1 στους οποίους η μαγνήτιση αυξάνει το συνολικό πεδίο
2. διαμαγνητικά υλικά< 1 в которых намагниченность вещества уменьшает суммарное поле
3. σιδηρομαγνήτες >> 1 μαγνήτιση αυξάνει το συνολικό μαγνητικό πεδίο.
Μια ουσία είναι σιδηρομαγνητική αν έχει αυθόρμητη μαγνητική ροπή ακόμη και απουσία εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Μαγνήτιση κορεσμού ενός σιδηρομαγνήτη Εγώμικρόορίζεται ως η αυθόρμητη μαγνητική ροπή ανά μονάδα όγκου μιας ουσίας.

Ο σιδηρομαγνητισμός παρατηρείται στο 3 ρε- μέταλλα ( Fe, Ni, Co) και 4 φάμέταλλα (Gd, Tb, Er, Dy, Ho, Tm) Επιπλέον, υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός σιδηρομαγνητικών κραμάτων. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι μόνο τα 9 καθαρά μέταλλα που αναφέρονται παραπάνω έχουν σιδηρομαγνητισμό. Έχουν όλα ημιτελή ρε-ή φά-κοχύλια.

Οι σιδηρομαγνητικές ιδιότητες μιας ουσίας εξηγούνται από το γεγονός ότι υπάρχει μια ειδική αλληλεπίδραση μεταξύ των ατόμων αυτής της ουσίας, η οποία δεν λαμβάνει χώρα σε δια- και παραμαγνήτες, που οδηγεί στο γεγονός ότι οι ιοντικές ή ατομικές μαγνητικές ροπές γειτονικών ατόμων είναι προσανατολισμένο στην ίδια κατεύθυνση. Η φυσική φύση αυτής της ειδικής αλληλεπίδρασης, που ονομάζεται ανταλλαγή, καθιερώθηκε από τον Ya.I. Frenkel και W. Heisenberg στη δεκαετία του '30 του 20ου αιώνα στη βάση της κβαντικής μηχανικής. Η μελέτη της αλληλεπίδρασης δύο ατόμων από την άποψη της κβαντικής μηχανικής δείχνει ότι η ενέργεια της αλληλεπίδρασης των ατόμων ΕγώΚαι ι, έχοντας στιγμές περιστροφής μικρό Εγώ Και μικρό ι , περιέχει έναν όρο λόγω της αλληλεπίδρασης ανταλλαγής:

Οπου Jολοκλήρωμα ανταλλαγής, η παρουσία του οποίου σχετίζεται με την επικάλυψη των κελυφών ηλεκτρονίων των ατόμων ΕγώΚαι ι. Η τιμή του ολοκληρώματος ανταλλαγής εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη διατομική απόσταση στον κρύσταλλο (η περίοδος του κρυσταλλικού πλέγματος). Σε σιδηρομαγνήτες J>0, εάν ο J<0 вещество является антиферромагнетиком, а при J=0 παραμαγνητικό. Η μεταβολική ενέργεια δεν έχει κλασικό ανάλογο, αν και είναι ηλεκτροστατικής προέλευσης. Χαρακτηρίζει τη διαφορά στην ενέργεια της αλληλεπίδρασης Coulomb του συστήματος στις περιπτώσεις που τα σπιν είναι παράλληλα και όταν είναι αντιπαράλληλα. Αυτό είναι συνέπεια της αρχής Pauli. Σε ένα κβαντομηχανικό σύστημα, μια αλλαγή στον σχετικό προσανατολισμό των δύο περιστροφών πρέπει να συνοδεύεται από μια αλλαγή στη χωρική κατανομή του φορτίου στην περιοχή επικάλυψης. Σε θερμοκρασία Τ=0 K, τα σπιν όλων των ατόμων πρέπει να προσανατολίζονται με τον ίδιο τρόπο με την αύξηση της θερμοκρασίας, η σειρά στον προσανατολισμό των σπιν μειώνεται. Υπάρχει μια κρίσιμη θερμοκρασία που ονομάζεται θερμοκρασία Κιουρί ΤΜΕ, όπου η συσχέτιση στους προσανατολισμούς των μεμονωμένων περιστροφών εξαφανίζεται, η ουσία αλλάζει από σιδηρομαγνήτης σε παραμαγνήτη. Μπορούν να εντοπιστούν τρεις συνθήκες που ευνοούν την εμφάνιση του σιδηρομαγνητισμού:

1. η παρουσία σημαντικών εγγενών μαγνητικών ροπών στα άτομα της ουσίας (αυτό είναι δυνατό μόνο σε άτομα με ημιτελή ρε-ή φά-κοχύλια)?
2. το ολοκλήρωμα ανταλλαγής για ένα δεδομένο κρύσταλλο πρέπει να είναι θετικό.
3. πυκνότητα καταστάσεων σε ρε-Και φά-οι ζώνες πρέπει να είναι μεγάλες.

Η μαγνητική επιδεκτικότητα ενός σιδηρομαγνήτη υπακούει Νόμος Κιουρί-Βάις:

, ΜΕΚιουρί σταθερά.

Ο σιδηρομαγνητισμός σωμάτων που αποτελούνται από μεγάλο αριθμό ατόμων οφείλεται στην παρουσία μακροσκοπικών όγκων ύλης (τομείς), στους οποίους οι μαγνητικές ροπές των ατόμων ή των ιόντων είναι παράλληλες και πανομοιότυπα κατευθυνόμενες. Αυτές οι περιοχές εμφανίζουν αυθόρμητη αυθόρμητη μαγνήτιση ακόμη και απουσία εξωτερικού μαγνητιστικού πεδίου.

Μοντέλο της ατομικής μαγνητικής δομής ενός σιδηρομαγνήτη με επικεντρωμένο κυβικό πλέγμα. Τα βέλη δείχνουν τις μαγνητικές ροπές των ατόμων.

Ελλείψει εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, ένας γενικά μη μαγνητισμένος σιδηρομαγνήτης αποτελείται από μεγαλύτερο αριθμό περιοχών, σε καθένα από τα οποία όλα τα σπιν προσανατολίζονται με τον ίδιο τρόπο, αλλά η κατεύθυνση του προσανατολισμού τους διαφέρει από τις κατευθύνσεις των περιστροφών σε γειτονικούς τομείς. Κατά μέσο όρο, σε ένα δείγμα ενός μη μαγνητισμένου σιδηρομαγνήτη, όλες οι κατευθύνσεις αντιπροσωπεύονται εξίσου, επομένως δεν προκύπτει μακροσκοπικό μαγνητικό πεδίο. Ακόμη και σε ένα μόνο κρύσταλλο υπάρχουν τομείς. Ο διαχωρισμός της ύλης σε τομείς συμβαίνει επειδή απαιτεί λιγότερη ενέργεια από μια διάταξη με πανομοιότυπα προσανατολισμένα σπιν.

Όταν ένας σιδηρομαγνήτης τοποθετείται σε ένα εξωτερικό πεδίο, οι μαγνητικές ροπές παράλληλες στο πεδίο θα έχουν λιγότερη ενέργεια από τις ροπές αντιπαράλληλες προς το πεδίο ή κατευθυνόμενες με οποιονδήποτε άλλο τρόπο. Αυτό δίνει ένα πλεονέκτημα σε ορισμένους τομείς που επιδιώκουν να αυξήσουν τον όγκο τους σε βάρος άλλων, εάν είναι δυνατόν. Μπορεί επίσης να συμβεί μια περιστροφή μαγνητικών ροπών εντός ενός τομέα. Έτσι ένα ασθενές εξωτερικό πεδίο μπορεί να προκαλέσει μεγάλη αλλαγή στη μαγνήτιση.

Όταν οι σιδηρομαγνήτες θερμαίνονται στο σημείο Κιουρί, η θερμική κίνηση καταστρέφει τις περιοχές αυθόρμητης μαγνήτισης, η ουσία χάνει τις ειδικές μαγνητικές της ιδιότητες και συμπεριφέρεται σαν ένας συνηθισμένος παραμαγνήτης. Οι θερμοκρασίες Κιουρί για ορισμένα σιδηρομαγνητικά μέταλλα δίνονται στον πίνακα.

ΟυσίαFe 769Ni 364Co 1121Gd 18

Εκτός από τους σιδηρομαγνήτες, υπάρχει μια μεγάλη ομάδα μαγνητικά διατεταγμένων ουσιών στις οποίες οι μαγνητικές ροπές σπιν ατόμων με ημιτελή κελύφη είναι προσανατολισμένες αντιπαράλληλες. Όπως φαίνεται παραπάνω, αυτή η κατάσταση προκύπτει όταν το ολοκλήρωμα ανταλλαγής είναι αρνητικό. Ακριβώς όπως στους σιδηρομαγνήτες, η μαγνητική διάταξη λαμβάνει χώρα εδώ στο εύρος θερμοκρασίας από 0 K έως ένα ορισμένο κρίσιμο Β, που ονομάζεται θερμοκρασία Néel. Εάν, με αντιπαράλληλο προσανατολισμό εντοπισμένων μαγνητικών ροπών, η προκύπτουσα μαγνήτιση του κρυστάλλου είναι μηδέν, τότε αντισιδηρομαγνητισμός. Εάν σε αυτή την περίπτωση δεν υπάρχει πλήρης αντιστάθμιση της μαγνητικής ροπής, τότε μιλάνε για σιδηρομαγνητισμός. Οι πιο τυπικοί σιδηρομαγνήτες είναι φερρίτεςδιπλά οξείδια μετάλλων. Ένας τυπικός εκπρόσωπος των φερριτών είναι ο μαγνητίτης (Fe3O4). Οι περισσότεροι σιδηρομαγνήτες είναι ιοντικοί κρύσταλλοι και επομένως έχουν χαμηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Σε συνδυασμό με καλές μαγνητικές ιδιότητες (υψηλή μαγνητική διαπερατότητα, μαγνήτιση υψηλού κορεσμού κ.λπ.), αυτό είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα σε σύγκριση με τους συμβατικούς σιδηρομαγνήτες. Αυτή η ποιότητα είναι που κατέστησε δυνατή τη χρήση φερρίτη σε τεχνολογία υπερυψηλών συχνοτήτων. Συμβατικά σιδηρομαγνητικά υλικά με υψηλή αγωγιμότητα δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν εδώ λόγω πολύ υψηλών απωλειών λόγω του σχηματισμού δινορευμάτων. Ταυτόχρονα, πολλοί φερρίτες έχουν πολύ χαμηλό σημείο Neel (100–300 C) σε σύγκριση με τη θερμοκρασία Curie για τα σιδηρομαγνητικά μέταλλα. Σε αυτή την εργασία, για τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας της σιδηρομαγνητικής-παραμαγνητικής μετάπτωσης, χρησιμοποιείται μια ράβδος κατασκευασμένη ειδικά από φερρίτη.

Ολοκλήρωση της εργασίας

Σχέδιο της πειραματικής εγκατάστασης.

Πειραματική ιδέα

Το κύριο μέρος αυτής της εγκατάστασης είναι ένας μετασχηματιστής με ανοιχτό πυρήνα από φερρίτη. Η κύρια περιέλιξη, κατασκευασμένη από νιχρώμιο, χρησιμεύει επίσης για τη θέρμανση του πυρήνα. Η τάση στην κύρια περιέλιξη παρέχεται από το LATR για να αποφευχθεί η υπερθέρμανση. Το επαγόμενο ρεύμα καταγράφεται χρησιμοποιώντας ένα βολτόμετρο συνδεδεμένο στη δευτερεύουσα περιέλιξη. Ένα μόνο θερμοστοιχείο, thermo-emf, χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του πυρήνα. η οποία είναι ανάλογη με τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του ατμοσφαιρικού αέρα και της διασταύρωσης του θερμοστοιχείου. Η θερμοκρασία του πυρήνα μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο: Τ=Τ 0+23,5, όπου - θερμο-εμφ. (σε millivolt), Τ 0 θερμοκρασία αέρα στο εργαστήριο.

Η ιδέα του πειράματος είναι η εξής: επαγόμενο emf στη δευτερεύουσα περιέλιξη, όπου ΕγώΕγώ - ρεύμα στο πρωτεύον τύλιγμα, μεγάλο- αυτεπαγωγή της κύριας περιέλιξης. Είναι γνωστό ότι πού είναι η αυτεπαγωγή του δευτερεύοντος τυλίγματος χωρίς πυρήνα και είναι η μαγνητική διαπερατότητα του πυρήνα.

Η μαγνητική διαπερατότητα μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και μόλις φτάσει στο σημείο Néel πέφτει απότομα. Κατά συνέπεια, τόσο το επαγόμενο emf όσο και το επαγόμενο ρεύμα πέφτουν απότομα μόλις φτάσει.

Διεξαγωγή πειράματος

1. Συναρμολογήστε την εγκατάσταση σύμφωνα με το διάγραμμα που φαίνεται στην Εικ. 2.
2. Τοποθετήστε τα κουμπιά ελέγχου LATR

Σύμφωνα με τις μαγνητικές τους ιδιότητες, όλες οι ουσίες χωρίζονται σε ασθενώς μαγνητικές και ισχυρά μαγνητικές. Επιπλέον, οι μαγνήτες ταξινομούνται ανάλογα με τον μηχανισμό μαγνήτισης.

Διαμαγνήτες

Οι διαμαγνήτες ταξινομούνται ως ασθενώς μαγνητικές ουσίες. Ελλείψει μαγνητικού πεδίου, δεν μαγνητίζονται. Σε τέτοιες ουσίες, όταν εισάγονται σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, η κίνηση των ηλεκτρονίων στα μόρια και τα άτομα αλλάζει έτσι ώστε να σχηματίζεται ένα προσανατολισμένο κυκλικό ρεύμα. Το ρεύμα χαρακτηρίζεται από μια μαγνητική ροπή ($p_m$):

όπου $S$ είναι η περιοχή του πηνίου με ρεύμα.

Η μαγνητική επαγωγή που δημιουργείται από αυτό το κυκλικό ρεύμα, επιπλέον του εξωτερικού πεδίου, κατευθύνεται ενάντια στο εξωτερικό πεδίο. Η τιμή του πρόσθετου πεδίου μπορεί να βρεθεί ως:

Οποιαδήποτε ουσία έχει διαμαγνητισμό.

Η μαγνητική διαπερατότητα των διαμαγνητικών υλικών διαφέρει ελάχιστα από τη μονάδα. Για τα στερεά και τα υγρά, η διαμαγνητική επιδεκτικότητα είναι της τάξης περίπου των $(10)^(-5),\ $για τα αέρια είναι σημαντικά μικρότερη. Η μαγνητική επιδεκτικότητα των διαμαγνητικών υλικών δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία, η οποία ανακαλύφθηκε πειραματικά από τον P. Curie.

Οι διαμαγνήτες χωρίζονται σε «κλασικούς», «ανώμαλους» και υπεραγωγούς. Τα κλασικά διαμαγνητικά υλικά έχουν μαγνητική επιδεκτικότητα $\varkappa

Σε ασθενή μαγνητικά πεδία, η μαγνήτιση των διαμαγνητικών υλικών είναι ανάλογη με την ένταση του μαγνητικού πεδίου ($\overrightarrow(H)$):

όπου $\varkappa$ είναι η μαγνητική επιδεκτικότητα του μέσου (μαγνήτης). Το σχήμα 1 δείχνει την εξάρτηση της μαγνήτισης ενός «κλασικού» διαμαγνητικού από την ένταση του μαγνητικού πεδίου σε ασθενή πεδία.

Παραμαγνήτες

Οι παραμαγνητικές ουσίες ταξινομούνται επίσης ως ασθενώς μαγνητικές ουσίες. Τα παραμαγνητικά μόρια έχουν μόνιμη μαγνητική ροπή ($\overrightarrow(p_m)$). Η ενέργεια της μαγνητικής ροπής σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο υπολογίζεται από τον τύπο:

Η ελάχιστη ενεργειακή τιμή επιτυγχάνεται όταν η κατεύθυνση του $\overrightarrow(p_m)$ συμπίπτει με το $\overrightarrow(B)$. Όταν μια παραμαγνητική ουσία εισάγεται σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο σύμφωνα με την κατανομή Boltzmann, εμφανίζεται ένας προτιμώμενος προσανατολισμός των μαγνητικών ροπών των μορίων της προς την κατεύθυνση του πεδίου. Εμφανίζεται μαγνήτιση της ουσίας. Η επαγωγή του πρόσθετου πεδίου συμπίπτει με το εξωτερικό πεδίο και αναλόγως το ενισχύει. Η γωνία μεταξύ της κατεύθυνσης $\overrightarrow(p_m)$ και $\overrightarrow(B)$ δεν αλλάζει. Ο επαναπροσανατολισμός των μαγνητικών ροπών σύμφωνα με την κατανομή Boltzmann συμβαίνει λόγω των συγκρούσεων και των αλληλεπιδράσεων των ατόμων μεταξύ τους. Η παραμαγνητική επιδεκτικότητα ($\varkappa $) εξαρτάται από τη θερμοκρασία σύμφωνα με το νόμο του Κιουρί:

ή ο νόμος Curie-Weiss:

όπου C και C" είναι οι σταθερές Curie, το $\τρίγωνο $ είναι μια σταθερά που μπορεί να είναι μεγαλύτερη ή μικρότερη από το μηδέν.

Η μαγνητική επιδεκτικότητα ($\varkappa $) ενός παραμαγνητικού είναι μεγαλύτερη από το μηδέν, αλλά, όπως αυτή ενός διαμαγνητικού, είναι πολύ μικρή.

Οι παραμαγνήτες χωρίζονται σε κανονικούς παραμαγνήτες, παραμαγνητικά μέταλλα και αντισιδηρομαγνήτες.

Για τα παραμαγνητικά μέταλλα, η μαγνητική επιδεκτικότητα δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Αυτά τα μέταλλα είναι ασθενώς μαγνητικά $\varkappa \περίπου (10)^(-6).$

Στα παραμαγνητικά υλικά υπάρχει ένα φαινόμενο που ονομάζεται παραμαγνητικός συντονισμός. Ας υποθέσουμε ότι σε ένα παραμαγνητικό υλικό που βρίσκεται σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, δημιουργείται ένα επιπλέον περιοδικό μαγνητικό πεδίο, το διάνυσμα επαγωγής αυτού του πεδίου είναι κάθετο στο διάνυσμα επαγωγής ενός σταθερού πεδίου. Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης της μαγνητικής ροπής ενός ατόμου με ένα πρόσθετο πεδίο, δημιουργείται μια στιγμή δύναμης ($\overrightarrow(M)$), η οποία τείνει να αλλάξει τη γωνία μεταξύ $\overrightarrow(p_m)$ και $ \overrightarrow(B).$ Εάν η συχνότητα του εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου και η συχνότητα της μετάπτωσης της ατομικής κίνησης συμπίπτουν, τότε η ροπή που δημιουργείται από το εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο είτε αυξάνει συνεχώς τη γωνία μεταξύ $\overrightarrow(p_m)$ και $ \overrightarrow(B)$, ή μειώνεται. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται παραμαγνητικός συντονισμός.

Σε ασθενή μαγνητικά πεδία, η μαγνήτιση στα παραμαγνητικά υλικά είναι ανάλογη με την ένταση του πεδίου και εκφράζεται με τον τύπο (3) (Εικ. 2).

Σιδηρομαγνήτες

Οι σιδηρομαγνήτες ταξινομούνται ως υψηλά μαγνητικές ουσίες. Οι μαγνήτες των οποίων η μαγνητική διαπερατότητα φτάνει σε μεγάλες τιμές και εξαρτάται από το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο και την προηγούμενη ιστορία ονομάζονται σιδηρομαγνήτες. Οι σιδηρομαγνήτες μπορούν να έχουν υπολειπόμενη μαγνήτιση.

Η μαγνητική επιδεκτικότητα των σιδηρομαγνητών είναι συνάρτηση της ισχύος του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Η εξάρτηση J(H) φαίνεται στο Σχ. 3. Η μαγνήτιση έχει όριο κορεσμού ($J_(nas)$).

Η ύπαρξη ενός ορίου κορεσμού μαγνήτισης δείχνει ότι η μαγνήτιση των σιδηρομαγνητών προκαλείται από τον επαναπροσανατολισμό ορισμένων στοιχειωδών μαγνητικών ροπών. Στους σιδηρομαγνήτες παρατηρείται το φαινόμενο της υστέρησης (Εικ. 4).

Οι σιδηρομαγνήτες με τη σειρά τους χωρίζονται σε:

1. Μαλακό μαγνητικά. Ουσίες με υψηλή μαγνητική διαπερατότητα, μαγνητίζονται και απομαγνητίζονται εύκολα. Χρησιμοποιούνται στην ηλεκτρική μηχανική, όπου εργάζονται με εναλλασσόμενα πεδία, για παράδειγμα σε μετασχηματιστές.
2. Μαγνητικά σκληρό. Ουσίες με σχετικά χαμηλή μαγνητική διαπερατότητα, δύσκολα μαγνητίζονται και απομαγνητίζονται. Αυτές οι ουσίες χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία μόνιμων μαγνητών.

Παράδειγμα 1

Εργασία: Η εξάρτηση της μαγνήτισης για έναν σιδηρομαγνήτη φαίνεται στο Σχ. 3. J(H). Σχεδιάστε την καμπύλη Β(Η). Υπάρχει κορεσμός για τη μαγνητική επαγωγή, γιατί;

Εφόσον το διάνυσμα μαγνητικής επαγωγής σχετίζεται με το διάνυσμα μαγνήτισης από τη σχέση:

\[(\overrightarrow(B)=\overrightarrow(J\ )+\mu )_0\overrightarrow(H)\ \left(1.1\right),\]

τότε η καμπύλη Β(Η) δεν φτάνει σε κορεσμό. Ένα γράφημα της εξάρτησης της επαγωγής του μαγνητικού πεδίου από την ισχύ του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου μπορεί να παρουσιαστεί όπως φαίνεται στο Σχ. 5. Μια τέτοια καμπύλη ονομάζεται καμπύλη μαγνήτισης.

Απάντηση: Δεν υπάρχει κορεσμός για την καμπύλη επαγωγής.

Παράδειγμα 2

Εργασία: Λάβετε τον τύπο για την παραμαγνητική επιδεκτικότητα $(\varkappa)$, γνωρίζοντας ότι ο μηχανισμός μαγνήτισης ενός παραμαγνήτη είναι παρόμοιος με τον μηχανισμό ηλεκτρισμού των πολικών διηλεκτρικών. Για τη μέση τιμή της μαγνητικής ροπής ενός μορίου σε προβολή στον άξονα Z, μπορούμε να γράψουμε τον τύπο:

\[\left\langle p_(mz)\right\rangle =p_mL\left(\beta \right)\left(2.1\right),\]

όπου $L\left(\beta \right)=cth\left(\beta \right)-\frac(1)(\beta )$ είναι η συνάρτηση Langevin με $\beta =\frac(p_mB)(kT). $

Σε υψηλές θερμοκρασίες και μικρά χωράφια, παίρνουμε ότι:

Επομένως, για $\beta \ll 1$ $cth\left(\beta \right)=\frac(1)(\beta )+\frac(\beta )(3)-\frac((\beta )^3 )(45)+\dots $, περιορίζοντας τη συνάρτηση με έναν γραμμικό όρο σε $\beta $, λαμβάνουμε:

Αντικαθιστώντας το αποτέλεσμα (2.3) σε (2.1), παίρνουμε:

\[\αριστερά\langle p_(mz)\right\rangle =p_m\frac(p_mB)(3kT)=\frac((p_m)^2B)(3kT)\ \αριστερά(2.4\δεξιά).\]

Χρησιμοποιώντας τη σχέση μεταξύ της έντασης του μαγνητικού πεδίου και της μαγνητικής επαγωγής ($\overrightarrow(B)=\mu (\mu )_0\overrightarrow(H)$), λαμβάνοντας υπόψη ότι η μαγνητική διαπερατότητα των παραμαγνητικών υλικών διαφέρει ελάχιστα από την ενότητα, μπορούμε γράφω:

\[\αριστερά\langle p_(mz)\right\rangle =\frac((p_m)^2(\mu )_0H)(3kT)\αριστερά(2,5\δεξιά).\]

Τότε η μαγνήτιση θα μοιάζει με:

Γνωρίζοντας ότι η σχέση μεταξύ του συντελεστή μαγνήτισης και του συντελεστή διανύσματος τάσης έχει τη μορφή:

Για παραμαγνητική επιδεκτικότητα έχουμε:

\[\varkappa =\frac((p_m)^2m_0n)(3kT)\ .\]

Απάντηση: $\varkappa =\frac((p_m)^2(\mu )_0n)(3kT)\ .$

Κάτω από ποιες συνθήκες ένας σιδηρομαγνήτης μετατρέπεται σε παραμαγνητικό;

Όταν θερμαίνεται στο σημείο Κιουρί

Η μαγνητική ροή μέσα σε ένα βρόχο με εμβαδόν 30 cm 2 που βρίσκεται κάθετα στο πεδίο είναι 0,6 mWb. Η επαγωγή πεδίου μέσα στο κύκλωμα είναι ίση με:

Ένα επίπεδο κύκλωμα με εμβαδόν 50 cm 2 διαπερνά μια μαγνητική ροή 2 mWb με επαγωγή πεδίου 0,4 Tesla. Η γωνία μεταξύ του επιπέδου περιγράμματος και της κατεύθυνσης του πεδίου είναι ίση με:

Σε ένα ομοιογενές ισότροπο μέσο με = 2 και = 1 διαδίδεται ένα επίπεδο ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Προσδιορίστε την ταχύτητα φάσης του.

Ένα ορθογώνιο πηνίο 1000 στροφών με πλευρές 5 και 4 cm τοποθετείται σε ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο επαγωγής 0,5 Tesla. Το ρεύμα στο πηνίο είναι 2 A. Η μέγιστη ροπή που ενεργεί στο πηνίο είναι:

Ένα ρεύμα 4 Α κυκλοφορεί κατά μήκος ενός κυκλικού πηνίου με ακτίνα 40 cm Η μαγνητική επαγωγή στο κέντρο του πηνίου είναι ίση με:

Η ενέργεια του διπόλου σε ένα εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο είναι ίση με:

Ένα πηνίο μήκους 6,28 cm με ακτίνα 1 cm είναι κατασκευασμένο από σύρμα και περιέχει 200 ​​στροφές και διέρχεται ρεύμα 1 Α. Η μαγνητική ροή στο εσωτερικό του πηνίου είναι ίση με:

Για να διεγείρεται ένα επαγωγικό emf 5 V όταν η μαγνητική επαγωγή αλλάζει από 0,2 σε 0,6 T εντός 4 ms σε ένα πηνίο με επιφάνεια διατομής 50 cm2, πρέπει να περιέχει έναν αριθμό στροφών ίσο με

Ένας αγωγός με ρεύμα 1,5 Α, τοποθετημένος σε ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο με επαγωγή 4 Τ, ασκείται με δύναμη 10 Ν. Ο αγωγός βρίσκεται σε γωνία 45° ως προς τις γραμμές μαγνητικής επαγωγής. Το μήκος του ενεργού μέρους του αγωγού είναι:

Ποιες έννοιες ονομάζονται σωστά; 1. Ηλεκτρολυτική διάσταση είναι η αποσύνθεση μορίων διαλυμένης ουσίας σε ιόντα υπό τη δράση μορίων διαλύτη. 2. Ιονισμός - η διάσπαση των μορίων σε ιόντα. 3. Θερμιονική εκπομπή - η εκπομπή ηλεκτρονίων από θερμαινόμενα μέταλλα. 4. Εκπομπή φωτοηλεκτρονίου - η εκπομπή ηλεκτρονίων από σώματα υπό την επίδραση του φωτός.