1 / 21

Elektryczno ść i Magnetyzm

Elektryczno ść i Magnetyzm. Wykład: Jan Gaj Pokazy: Tomasz Kazimierczuk/Karol Nogajewski, Tomasz Jakubczyk. Wykład dziewiętnasty 22 kwietnia 2010. Z poprzedniego wykładu. Pole elektryczne na zewnątrz ferroelektryka Relaksacja w dielektrykach Drgania plazmowe

Download Presentation

Elektryczno ść i Magnetyzm

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Elektryczność i Magnetyzm Wykład: Jan Gaj Pokazy: Tomasz Kazimierczuk/Karol Nogajewski, Tomasz Jakubczyk Wykład dziewiętnasty 22 kwietnia 2010

  2. Z poprzedniego wykładu • Pole elektryczne na zewnątrz ferroelektryka • Relaksacja w dielektrykach • Drgania plazmowe • Materia w polu magnetycznym: zachowanie Bi, Al, O2, wektor M • Woltomierz homodynowy

  3. Drgania plazmowe • Poniżej częstości plazmowej nośniki skutecznie ekranują wnętrze przewodnika • Powyżej nośniki drgają w przeciwfazie – nie ekranują, przewodnik jest przezroczysty • W metalu częstość plazmowa jest typowo w obszarze nadfioletu – srebrny kolor. Wyjątki – miedź, złoto • W półprzewodnikach szeroki zakres zmienności koncentracji nośników, a więc i częstości plazmowej – do dalekiej podczerwieni

  4. Makroskopowy moment magnetyczny Namagnesowanie M (pseudowektor) Gęstość objętościowa mikroskopowego momentu magnetycznego W geometrii podłużnej (długa pusta zwojnica) czyli Uwzględniając wkład od namagnesowania Natężenie H pola magnetycznego reprezentuje wkład do indukcji, którego źródłami są prądy makroskopowe Powyższe równanie jest ważne w każdej geometrii (jak dla pola elektrycznego)

  5. Indukcja B i natężenie H pola magnetycznego Prawo Ampère’a możemy teraz zapisać przy czym oraz Uwaga: jeśli nie płyną prądy makroskopowe, to nie oznacza, że H znika, a tylko że jest bezwirowe!

  6. Podatność i przenikalność magnetyczna W przybliżeniu liniowym Podobnie jak dla pola elektrycznego oprócz podatności  wprowadza się przenikalność magnetyczną Mamy wtedy

  7. Nie ma monopoli magnetycznych Nie ma prądów makroskopowych Warunki ciągłości Podobnie, jak w elektrostatyce, dla magnetyków bez prądów makroskopowych Składowa styczna H do granicy ośrodków jest ciągła Składowa normalna B do granicy ośrodków jest ciągła Uzasadnienie: bezwirowość pola H i bezźródłowość pola B S (1) (2) l

  8. B H Warunki ciągłości - konsekwencje Krążek namagnesowany wzdłuż osi, nie ma „pola zewnętrznego” Na zewnątrz B = 0H Wewnątrz B = 0H + 0M mniejsze niż 0M H - pole demagnetyzacji; może wpływać na wartość (wektorową) M(analogiczne zjawisko rozważaliśmy w elektrostatyce) Wniosek: pole wychodzące z magnesu nie jest największe na osi!

  9. Ładunek związany  = P Prąd po obwodzie + + + + + + N N N N N N - - - - - - S S S S S S Ładunki magnetyczne m = M Ferroelektryk i magnes Jak kondensator lub prawo Biota-Savarta lub prawo Coulomba To samo!

  10. Pole na osi magnesu o kształcie walca (w analogii do modelu Szymachy wprowadzonego dla zwojnicy) d 2R Od namagnesowania wewnątrz B = 0M H’ - pole demagnetyzacji wytwarzane przez warstwy „gęstości powierzchniowejładunku magnetycznego” Poprawka na skończoną grubość „kondensatora” Przy górnej powierzchni wewnątrz walca (zob. wykład 1)

  11. Pole na osi magnesu o kształcie walca – przypadki szczególne Przy powierzchni Długi walec Wąska szczelina w długim walcu Cienki plasterek

  12. Rozrywanie magnesu F Na przykład przy indukcji 1 T i powierzchni 1 cm2 spodziewamy się siły rzędu

  13. Zależność namagnesowania od natężenia pola magnetycznego W przybliżeniu liniowym określona przez podatność Podobnie jak dla pola elektrycznego oprócz podatności  wprowadza się przenikalność magnetyczną Mamy wtedy

  14. Moment magnetyczny i elektryczny moment dipolowy dipol elektryczny dipol magnetyczny Siła działająca w polu elektrycznym (magnetycznym) Dipol indukowany: wciągany lub wypychany Dipol indukowany wciągany w pole (iloczyn skalarny odnosi się do współrzędnych operatora ) Moment siły w polu Ustawia się wzdłuż pola Wzdłuż lub w poprzek

  15. Klasyfikacja empiryczna zjawisk magnetycznych • Diamagnetyzm:  < 0, • Przykłady diamagnetyzmu • Zwykły: słaby, nie zależy od T (np. Bi) • Efekt Meissnera:  = -1 (nadprzewodnik) • Paramagnetyzm: 0 <  << 1, zazwyczaj  maleje ze wzrostem T • Przykłady paramagnetyków • Al (nietypowy,  nie zależy od temperatury) • (Cd,Mn)Te • O2 • Oba powyższe efekty są słabe (z wyjątkiem nadprzewodnika) • Cdn…

  16. Pomiar namagnesowania Metoda Faradaya (pomiar podatności) Metoda wibracyjna (Fonera) Metoda ekstrakcyjna SQUID Susceptometr AC Iloczyn indukcji i jej gradientu stały w pewnym obszarze

  17. mV Metoda ekstrakcyjna pomiaru namagnesowania Pomiar różnicy napięć indukowanych w dwóch zwojnicach nawiniętych w przeciwnym kierunku Przesunięcie momentu magnetycznego między cewkami generuje impuls napięcia. Całka z impulsu po czasie jest proporcjonalna do tego momentu. W materiale pozbawionym trwałego namagnesowania moment magnetyczny jest wytwarzany przez pole magnetyczne dodatkowej zewnętrznej zwojnicy. Układ jest niewrażliwy na zmiany w czasie jednorodnego pola magnetycznego. I

  18. 2S S 2I I Czy magnetometry mierzą moment magnetyczny? ? = Tylko, jeśli próbka dostatecznie mała Przykład: magnetometr ekstrakcyjny

  19. mV Susceptometr AC Pomiar różnicy napięć indukowanych w dwóch zwojnicach

  20. Vibrating Sample Magnetometer http://www.lakeshore.com/pdf_files/systems/vsm/Model%207404.pdf

  21. Magnetometr Fonera Pomiar różnicy napięć indukowanych w dwóch zwojnicach Lock-in Wibrator V~ Drgania próbki obdarzonej momentem magnetycznym generują napięcie zmienne wykrywane przez woltomierz homodynowy. Amplituda indukowanego napięcia zmiennego jest proporcjonalna do momentu magnetycznego w przybliżeniu małej próbki. W materiale pozbawionym trwałego namagnesowania moment magnetyczny jest wytwarzany przez pole magnetyczne dodatkowej zewnętrznej zwojnicy. Układ jest niewrażliwy na zmiany w czasie jednorodnego pola magnetycznego. I

More Related