Магнітні властивості речовин. Магнітний запис інформації

Магнітне поле утворюється навколо провідників зі струмом і постійних магнітів. Але всі речовини, вміщені в магнітне поле, намагнічуються, тобто утворюють власне магнітне поле. Магнітні властивості речовин

Рівень взаємодії речовини і поля описує фізична величина – магнітна проникність. Вона дорівнює відношенню магнітної індукції поля в речовині B до магнітної індукції зовнішнього поля B0: μ = B / B0

Матеріали, які в зовнішньому магнітному полі намагнічуються, називаються магнетиками.

магнітні властивості тіла можна пояснити струмами, які циркулюють у ньому. Причину, внаслідок якої тіла мають магнітні властивості, вперше встановив Ампер: магнітні властивості тіла можна пояснити струмами, які циркулюють у ньому. Ці струми утворюються внаслідок руху електронів в атомах. Якщо площини, у яких циркулюють ці струми, розміщено хаотично одна відносно одної, то дія струмів взаємно компенсується і ніяких магнітних властивостей тіло не виявляє. У намагніченому стані струми в тілі орієнтовані так, що їх дії додаються.

За магнітною проникністю і характером взаємодій з магнітним полем магнетики поділяють на три групи: діамагнетики, μ < 1 парамагнетики, μ > 1 феромагнетики, μ

Діамагнетики Діамагнетики – це речовини, в яких μ < 1. До діамагнетиків належить більшість газів, вода, бісмут, цинк, свинець, мідь, срібло, золото, сірка, віск, алмаз, багато органічних сполук. Якщо зовнішнього магнітного поля немає, магнітні моменти атомів діамагнетиків дорівнюють нулю. У магнітному полі в атомах з'являється магнітний момент, напрямлений проти зовнішнього поля.

Парамагнетики Парамагнетики - це речовини, в яких μ > 1. До парамагнетиків належать кисень, марганець, хром, платина, алюміній, вольфрам, усі лужні й лужноземельні метали. Атоми парамагнетиків мають магнітні моменти вищі за нуль. Парамагнетики підсилюють зовнішнє магнітне поле.

Феромагнетики Феромагнетики – це речовини, у яких μ До феромагнетиків належать залізо, нікель, кобальт, гадоліній та деякі інші речовини. У феромагнетиків внутрігнє магнітне поле може в сотні і тисячі разів перевищувати зовнішнє магнітне поле. Феромагнітні властивості мають тільки кристалічні тіла. У рідкому, або газоподібному стані феромагнетики стають парамагнітними.

гістерезисом Для феромагнетиків характерна властивість, яку називають гістерезисом. Суть її полягає в тому, що процеси намагнічення і розмагнічення проходять неоднаково. Феромагнетик, який перебував у магнітному полі, зберігає певне намагнічення навіть у разі відсутності поля. Прикладом цього можуть бути постійні магніти.

Магнітом'які феромагнітні матеріали (хімічно чисте залізо, електротехнічна сталь), які майже втрачають намагніченість після видалення із зовнішнього поля, використовують для виготовлення антен; осердь, магнітопроводів та інших частин трансформаторів.

Магнітожорсткі матеріали (вуглецева сталь, хромиста сталь і спеціальні сплави) використовують здебільшого для виготовлення постійних магнітів.

ферити Великого застосування набули в сучасній радіотехніці набули ферити - феромагнітні матеріали, що не проводять електричний струм. До них належать речовини, що є хімічними сполуками оксиду заліза з оксидами інших металів. Ферити використовують для виготовлення осердь котушок індуктивності, внутрішніх антен малогабаритних приймачів тощо.

Завдяки явищу гістерезису та властивості магніту зберігати "пам'ять" про минуле, став можливим запис звуку в магнітофонах і довільної інформації в довготривалій пам'яті ЕОМ.

Магнітний запис інформації Магнітний запис інформації Магнітний запис інформації, спосіб запису електричних сигналів на шарі оксиду заліза чи іншому магнітному матеріалі, нанесеному на тонку пластикову стрічку.

Електричний сигнал з мікрофона подається на електромагнітну головку, яка намагнічує стрічку відповідно до частоти й амплітуді вихідного сигналу. Імпульси можуть бути звуковими (звукозапис), візуальними (відеозапис) або нести інформацію (для комп'ютера).

При програванні стрічка пропускається через ту ж, або іншу головку, магнітні сигнали перетворюються в електричні, котрі потім підсилюються при відтворенні.

Історія Роком народження магнітного запису вважається 1898 рік, коли датський фізик Поульсен Вальдемар вперше здійснив магнітний запис звуку на стальну дротину. Свій винахід В.Паульсен назвав телеграфоном, через те що пристрій був призначений для роботи разом зтелефоном для виконання функцій, схожих до функцій сучасного автовідповідача. В 1928 році в США був запатентований носій магнітного запису у вигляді гнучкої стрічки на паперовій основі з нанесеним на неї робочим шаром - магнітним порошком. Патент США Поульсена на записывающее устройство на магнитной проволоке.

Тільки в 1935 році німецька фірма AEG розробила пристрій для запису та відтворення аудіосигналу, який отримав назву магнітофон. Робочий шар магнітофонної стрічки складався із штучно створеного порошку - мікрочастинок окису заліза -Fe2O3. Основа стрічки була вже не паперова, а із діацетилцелюлози. Але почалася ІІ світова війна, і тільки в 1948 році фірма Ampex почала промисловий випуск побутових аудіомагнітофонів.

Але, крім звуку, треба було записувати та відтворювати відеоінформацію: післявоєнний період - це час широкого впровадження телевізорів. В 1951 році компанія ЗМ продемонструвала можливість магнітного відеозапису, а в 1956 році фірма Ampex виготовила перший відеомагнітофон.

В тому ж 1956 році фірма IBM використала магнітний запис для обчислювальної техніки - створила пристрій на жорсткому магнітному диску (ЖМД) ємністю 5 Мегабайт. Вага цього пристрою - 1 тонна, вартість - 50 тис. доларів. До речі: якщо вартість 1 Мбайта на першому ЖМД складала 10 тис. доларів, то сучасні ЖМД ха-рактеризує вартість 1 Мбайта в 0.04 долара.

Помітними етапами в розвитку апаратури магнітного запису були випуски в 1963 році фірмою Phylips аудімагнітофона на компакт-касеті, а в 1973 році - гнучкого магнітного диску (флоппі-диску) для комп`ютера.

Магнітний запис оснований на властивості феромагнітних матеріалів намагнічуватися при дії на них магнітного поля і зберігати залишкову намагніченість після припинення його дії.

Запис сигналів на магнітну стрічку. При підключенні головки запису до підсилювача через її обмотку проходить змінний струм, викликаючи появу в осерді змінного магнітного потоку. В області робочого зазору головки відбувається випучування магнітних силових ліній. Магнітне поле зосереджене над робочим зазором головки, діє на маг-нітну стрічку, утворюючи в її робочому шарі залишкову намагніченість.

Робочий шар стрічки намагнічується то в одному, то іншому напрямку, утворюючи повздовжню сигналограму. Робочий шар стрічки з такою сигналограмою представляє собою немовби сукупність елементарних постійних магнітів, ширина яких дорівнює ширині сигналограми, а довжина – половині довжини хвилі запису

Стирання сигналограми Процес стирання необхідний для підготовки магнітної стрічки до запису. Існують способи стирання магнітного запису розмагнічуванням або намагнічуванням до насичення. В звуковому і телевізійному мовленні використовують перший спосіб.

Проходячи повз робочий зазор стираючої головки, ділянка магнітної стрічки потрапляє під дію інтенсивного змінного симетричного магнітного поля, яке змінюється з високою частотою. При віддаленні ділянки стрічки від зазору ГС магнітне поле плавно спадає до нуля. В результаті дії такого поля в робочому шарі магнітної стрічки руйнується упорядкована структура орієнтації доменів, яка була викликана дією поля запису. Домени орієнтуються хаотично, залишкова намагніченість стає рівною нулю і до головки запису магнітна стрічка приходить розмагніченою.

Перевага Магнітно гапису полягає в простоті апаратури, моментальної готовності запису, практичної незношуваності сигналограмми і можливості багаторазового використання носія. До недоліків М. з. відносяться її невидимість, що в деяких випадках (наприклад, в звуковому кіно ) утрудняє монтаж сигналограмми, спотворення інформації із-за відносно великих шумів, що виникають від магнітної і механічної неоднорідності носія, і копіреффекта. Копії магнітних сигналограмм виготовляються або перезаписом (інколи на підвищеній швидкості), або контактним копіюванням в тепловому і магнітному полі. Основним напрямом розвитку М. з. є вдосконалення носія з метою підвищення щільності запису і збільшення її достовірності.