Магнитные свойства материалов

Магнитные свойства материалов
• 1820 г. Гипотеза Ампера. Магнитные
свойства материала связаны с
существованием круговых молекулярных
токов
• Токи, созданные зарядами, которые
движутся в молекулах-атомах
• При отсутствии
внешнего поля
суммарное
внутреннее поле
равно нулю.
• При наличии
внешнего поля
ориентация магнитных
моментов токов
направлена в сторону
внешнего поля.
Суммарное
внутреннее поле
равно
• Магнитная индукция в
веществе
• Процесс ориентации
магнитных моментов
внутри вещества
называется
намагничиванием
• Описывается вектором
намагничивания
• Магнитная
восприимчивость
Диамагнетики
•
отрицательная и равна 10-6.
• Инертные газы, металлы (Zn, Cu, Al) и неметаллы (P,
Si)
• Суммарный магнитный момент равен 0
• При отсутствии внешнего поля они немагнитны
• Если поле есть, то каждый атом приобретает
магнитный момент, который направлен навстречу
полю
• Прецессия Лармора. Прецессия электронных орбит
во внешнем магнитном поле
Прецессия
• Воздействие внешнего
магнитного поля на
движение электронов
в атоме сводится к
тому, магнитные
моменты электронов
начинают
прецессировать вокруг
осей, параллельных
направлению
внешнего магнитного
поля
Парамагнетики
•
положительная, равна 10-3..... 10-5, зависит
от температуры
• Соли железа, никеля и кобальта. Pt, Pd
• Определяются с помощью орбитальных
магнитных моментов электронов. При
наличии внешнего поля магнитные моменты
поворачиваются в сторону поля
• Слабомагнитные вещества. В отсутствии
внешнего поля намагничиванию мешает
тепловое движение
• Закономерность Кюри: восприимчивость
парамагнетиков обратнопропорционально
температуре
Константа Кюри
Магнитный момент атома
Число атомов в единице объёма
Ферромагнетики
•
доходит до несколько тысяч.
• Fe, Co, Ni, Gd, Tb, Dy, Ho, Er
• Зависимость намагничивания от
напряжённости внешнего поля определяют
опытным путём
• Если поместить ферромагнетик в
переменное магнитное поле, то функция
B = f(H) выражается графически: гистерезис
или кривая намагничиваемости
• Величины, характеризующие магнитные
материалы
• Твёрдые материалы с большей
• Площадь кривой пропорцианальна
выделяемому теплу при перемагничивании
метериала (потери гистерезиса). В
энергоустановках переменного тока
(электрические машины, трансформаторы)
используют мягкие материалы
• Температура Кюри. Ферромагнетики
превращаются в парамагнетики. Железо:
1043 К
• Электромагнитные колебания. Волны.
Колебательный контур. Затухающие
колебания
Электромагнитные колебания
• Периодическое изменение электрических и
магнитных величин
• Сила тока, напряжение, электрический заряд,
энергия магнитного и электрического полей,
магнитный поток, напряжённость поля итд
• Обычно колебания с большой частотой (килои мегагерцы) (колебательный контур)
• Маленькая частота: просто переменный ток
(50 Гц)
Колебательный контур
• Электрическая цепь из катушки, конденсатора
и активного сопротивления (последовательно)
• Предположим, что активное сопротивление
очень маленькое. Рассмотрим контур из
конденсатора и катушки
Затухающие колебания
Благодаря наличию активного сопротивления
График затухающих колебаний
Период колебаний. Формула Томсона