Тема 7. Магнитное поле в веществе. Основные вопросы темы 7.1. Намагничение магнетиков 7.2. Магнитные моменты атомов 7.2. Диа- и парамагнетики в магнитном. - презентация

1 Тема 7. Магнитное поле в веществе. Основные вопросы темы 7.1. Намагничение магнетиков 7.2. Магнитные моменты атомов 7.2. Диа- и парамагнетики в магнитном поле 7.4. Закон полного тока для магнитного поля в веществе 7.5. Ферромагнетики

2 Всякое вещество, помещенное в магнитное поле, намагничивается, т.е. приобретает магнитный момент. Намагничиваясь, магнетик создает добавочную индукцию поля В´. Магнитная индукция поля в магнетике возрастает по сравнению с индукцией этого поля в вакууме В 0. В´ - усредненное макроскопическое поле 7.1. Намагничение магнетиков

3 I микро РмРм Гипотеза Ампера о микротоках: В молекулах любого вещества циркулируют микротоки. Молекулы многих веществ обладают собственным магнитным моментом, обусловленным внутренним движением заряда.

4 7.2. Магнитные моменты атомов

5 Орбитальный момент импульса (7.2) Гиромагнитное отношение (7.3) (7.1) Орбитальный магнитный момент

6 Электрон обладает собственным механическим моментом – спином L es и соответствующим ему cобственным (спиновым) магнитным моментом p ms Собственный момент импульса (спин) (7.4) ħ = 1,05· Дж·с – постоянная Планка Собственный магнитный момент p ms (7.5)

7 (7.6) - магнетон Бора (7.7) Магнитные свойства железа обусловлены собственным магнитным моментом электронов Магнитный момент атома равен сумме орбитальных и собственных магнитных моментов электронов, входящих в его состав ( магнитный момент ядра мал). Суммарный магнитный момент магнетика:

8 Прецессия Лармора

9 Теорема Лармора. Под действием внешнего магнитного поля происходит прецессия орбиты электрона и вектора магнитного момента с угловой скоростью вокруг оси, проходящей через ядро атома и параллельной вектору В. (7.8)

10 Повторение Опыт Эрстеда: Вектор магнитной индукции В л

11 7.3. Диа- и парамагнетики в магнитном поле Магнетики делятся на три группы: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики слабые сильные Диамагнетизм обнаруживается у веществ, атомы которых не обладают магнитным моментом (векторная сумма орбитальных и спиновых моментов электронов атома равна 0).

12 Диамагнетиками называются вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении, противоположном направлению вектора магнитной индукции поля. Диамагнетики: инертные газы, цинк, медь, золото, серебро, кремний, германий, вода, ацетон и др.

13 За счет прецессии дополнительное движение электронов приводит к появлению индуцированного магнитного момента атома, направленного против поля.

14 Единицы системы СИ: Намагниченность – 1 А/м Вектор намагниченности J – это физическая величина, равная отношению суммарного магнитного момента физически малого объема вещества к этому объему ΔV: (7.9) Если во всех точках вектор J одинаков, то вещество намагничено однородно.

15 Парамагнетиками называются вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в нап- равлении вектора магнитной индукции. Щелочные и щелочноземельные металлы, кислород, NO, MnO и т.п. Атомы парамагнетиков обладают магнитным моментом в отсутствии внешнего магнитного поля.

16 7.4. Вектор напряженности магнитного поля Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Для характеристики магнитного поля в магнетиках вводится вектор напряженности магнитного поля. (7.10) Единицы системы СИ: Напряженность магнитного поля – 1 А/м

17 Закон полного тока. Циркуляция вектора напряженности магнитного поля вдоль произвольного замкнутого контура равна результирующему макротоку сквозь поверхность, ограниченную этим контуром. (7.11) Макротоки – токи проводимости Микротоки – токи, обусловленные движением электро- нов в атомах.

18 μ - магнитная проницаемость среды. (7.11) Векторы В и Н связаны между собой соотношением: Диамагнетики μ 1

19 7.5. Ферромагнетики Ферромагнетиками называются вещества, облада- ющие самопроизвольной (спонтанной) намагничен- ностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий: магнитного поля, деформаций, изменения температуры. Fe, Ni, Co и некоторые сплавы на их основе. Сплав суперпермаллой – μ max μ >> 1

20 H S – напряженность насыщения H C – коэрцитивная сила B R – остаточная индукция

21 Размеры доменов: ÷10 -2 см Домен – область спонтанной намагниченности

22 (7.12) С – постоянная Кюри Т - термодинамическая температура, Тс –температура Кюри. При Т=Тс χ При Т

23 и зависит от напряженности магнитного поля. и не зависит от напряженности магнитного поля. и не зависит от напряженности магнитного поля. и не зависит от напряженности магнитного поля. и зависит от напряженности магнитного поля. А) В) Б) Д) Г) Какое из высказываний относится к диамагнетику?

24 В середине XIX века открыты два магнитомеханических эффекта: Магнитострикция – изменение формы и размеров ферромагнитного образца при его намагничивании (Д.Джоуль, 1842); Эффект Виллари – изменение намагниченности ферромагнитного образца при его механической деформации (Э. Виллари, 1865).

25 Задание I1I1 I2I2. Т.С Определить направление вектора магнитной индукции в т.С. Ток текут в противоположных направлениях.

26 I1I1 I2I2. Т.С В1В1 В2В2