slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Magnetini s lauk as med žiagoje. Medžiagos įmagnetėjimas PowerPoint Presentation
Download Presentation
Magnetini s lauk as med žiagoje. Medžiagos įmagnetėjimas

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 13

Magnetini s lauk as med žiagoje. Medžiagos įmagnetėjimas - PowerPoint PPT Presentation


  • 703 Views
  • Uploaded on

Magnetini s lauk as med žiagoje. Medžiagos įmagnetėjimas. Kiekvienas judantis krūvis kuria aplink save sūkurinį magnetinį lauką, kurio stiprumas priklauso nuo judėjimo greičio ir krūvio dydžio: Elektrono, judančio apskritimine atomo orbita, būseną

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Magnetini s lauk as med žiagoje. Medžiagos įmagnetėjimas' - nascha


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.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Magnetinis laukas medžiagoje. Medžiagos įmagnetėjimas

Kiekvienas judantis krūvis kuria aplink save sūkurinį

magnetinį lauką, kurio stiprumas priklauso nuo

judėjimo greičio ir krūvio dydžio:

Elektrono, judančio apskritimine atomo orbita, būseną

patogu nusakyti orbitiniu impulso momentu:

Tokios sistemos, turinčios krūvį ir impulso momentą, magnetinės

savybės aprašomos dydžiu, vadinamu elektrono orbitiniu

magnetiniu momentu:

Jis yra vektorius, nukreiptas priešinga Ll kryptimi.

Kiekvienam elektronui, be orbitinio impulso momento Llbūdingas

ir savasis judesio kiekio momentas arba spinas - Ls, su kuriuo

susijęs savasis magnetinis momentas

slide2

Magnetinis laukas medžiagoje. Medžiagos įmagnetėjimas

Atomo atstojamasis magnetinis momentas yra lygus visų jo

elektronų orbitinių ir savųjų momentų geometrinei sumai:

Priklausomai nuo orbitinių momentų išsidėstymo, atomo magnetinis momentas gali būti

lygus arba nelygus nuliui.

Makroskopinio kūno magnetinis momentas yra lygus visų jį

sudarančių atomų magnetinių momentų geometrinei sumai:

Šio kūno tūrio vieneto magnetinis momentas yra vadinamas

medžiagos įmagnetėjimu.

Magnetinis laukas veikia medžiagoje esančius magnetinius momentus atitinkamai juos

orientuodamas, todėl pakeičia jos įmagnetėjimą ir magnetinio lauko indukcijos viduje

dydį.

Įmagnetėjimas priklauso nuo išorinio magnetinio lauko stiprio H ir medžiagos tipo:

slide3

Magnetinis laukas medžiagoje. Medžiagos įmagnetėjimas

Koeficientas - vadinamas magnetine juta, laikomas kiekybiniu struktūrinių

pokyčių, sukeltų išorinio magnetinio lauko, medžiagoje matu.

Jis išreiškiamas:

Koeficientas - vadinamas santykine magnetine skvarba ir yra lygus vidinės ir

išorinės magnetinės indukcijos medžiagoje santykiui:

Jis priklauso nuo medžiagos, išorinio magnetinio lauko stiprio, temperatūros ir dažnio.

Išreiškę , gauname magnetinės indukcijos medžiagoje priklausomybę

nuo išorinio magnetinio lauko stiprio, kurios dydis, kryptis ir kitimo pobūdis priklauso

nuo įmagnetėjimo mechanizmų vykstančių įvairiose medžiagose.

slide4

Magnetinis laukas medžiagoje. Medžiagos įmagnetėjimas

Įmagnetėjimo dydį ir kitimo pobūdį lemia medžiagos struktūriniai ypatumai, t.y. Atomų

rūšis, jų magnetinių momentų išsidėstymas kristalinėje gardelėje ir mikrostruktūrinių,

tokia pat tvarka išsidėsčiusių, elementų.

Reiškiniai, vykstantys medžiagose, veikiant jas išoriniu magnetiniu lauku, skirstomi į:

1. Paramagnetinius,

2. Diamagnetinius,

3. Feromagnetinius,

4. Antiferomagnetinius ir

5. Ferimagnetinius.

Magnetinės indukcijos dydis medžiagoje priklausys nuo jos savybių, priklausomai nuo

to, kokie įmagnetėjimo reiškiniai vyks.

Kadangi įmagnetėjimo reiškinių kiekybinį pasireiškimą parodo santykinė magnetinės

skvarbos dydis, tai magnetinio lauko priklausomumo dėsniai yra papildomi šiuo dydžiu.

Pvz.: Bio ir Savaro dėsnis medžiagoje yra:

slide5

Paramagnetizmas

Atomų, kurių išoriniai orbitiniai elektronų

momentai yra nekompensuoti, magnetinis

momentas, .

Tačiau dėl šiluminio judėjimo medžiagoje,

neesant išorinio magnetinio lauko, jos

bendras įmagnetėjimas ir magnetinio

lauko indukcija yra lygus nuliui.

Paveikus tokią medžiagą magnetiniu lauku, atomų magnetinių momentų išsidėstyme

pradeda dominuoti viena kryptis. Magnetinio lauko indukcija ir įmagnetėjimas padidėja.

Įmagnetėjimo dydis išreiškiamas: čia - atomų koncentracija.

Medžiagos, sudarytos iš magnetinius momentus turinčių atomų, tačiau nedaug

įsimagnetinančios išoriniame lauke, vadinamos paramagnetikais.

Jų magnetinis jautrio ženklas yra teigiamas, o dydis =10-5-10-2 mažas.

Jis nepriklauso nuo išorinio magnetinio lauko stiprio, tačiau priklauso nuo temperatūros.

Paramagnetikai yra dujos, skysčiai, visi magnetiniame lauke silpnai įsimagnetinantys

metalai Pt, Al, Ti, Cu, Co, Ni, Mn, V, Cr.

slide6

Diamagnetizmas

Iš elektromagnetizmo teorijos žinoma,

kadbet koks išorinio magnetinio lauko,

veriančio kontūrą, pokytis indukuoja

kontūre srovę, kurios magnetinis laukas

priešinasi išorinio lauko pokyčiams

(E. Lenco taisyklė).

Įnešus medžiagą į magnetinį lauką, atomo elektronų judėjime pasireiškia precesijos

aplink magnetinio lauko linijas efektas. Šis papildomas judėjimas indukuoja priešingos

laukui krypties magnetinį momentą arba įmagnetėjimą:

- atomo elektronų skaičius.

- elektrono orbitos plokštumoje, statmenoje magnetiniam laukui, projekcija

Tokiu būdu, įvyksta išorinio magnetinio lauko išstūmimas iš medžiagos arba lauko

ekranavimas.

Diamagnetizmo reiškinys vyksta visose medžiagose, tačiau jo dydis yra skirtingas.

Stipriausiai jis pasireiškia medžiagose, sudarytose iš atomų, kurių išoriniai elektronų

sluoksniai yra visiškai užpildyti. Tokių atomų .

Diamagnetikų magnetinis jautris yra neigiamas, jo vertė nedidelė.

Medžiagos, kuriose pasireiškia tik diamagnetizmo reiškinys vadinamos diamagnetikais.

Tai Sb, C, Te, Au, Ag, Hg, Zn, Bi, daugelis mineralų, organinės medžiagos, vanduo.

slide7

Feromagnetizmas

Feromagnetikais vadinamos medžiagos, pasižyminčios savaiminiu įmagnetėjimu.

T.y., panaikinus išorinį magnetinį lauką, medžiagos įmagnetėjimas nėra lygus nuliui.

Feromagnetizmo reiškiniu pasižyminčios medžiagos turi dar kelias savybes:

1. Didelė santykinė magnetinė skvarba;

2. Magnetinės skvarbos priklausomybė nuo išorinio magnetinio lauko;

3. Feromagnetinės histerezės reiškinys;

4. Magnetinės skvarbos priklausomybė nuo temperatūros.

Feromagnetizmo reiškinio ir feromagnetikų savybių ypatumai aiškinami savaime

įsimagnetinusių sritelių, vadinamų feromagnetiniais domenais, susidarymu. Domenų

susidarymo teoriją sukūrė Landau ir Livšicas dar 1935 metais. Ši teorija pagrįsta kelių

tipų energijų konkuravimo procesu, kurio metu vyksta kristalo domeninis susiskaldymas.

Feromagnetikais gali būti tik tokios medžiagos, kurių paskutiniai sluoksniai yra nepilnai

užpildyti elektronais, t.y. jų .

Tokiems atomams, turintiems magnetinį momentą, atitinkamoje kristalinėje gardelėje

energetiškai yra palankiau išsidėstyti tvarkingai.

slide8

Feromagnetizmas – domenai

Norint pakreipti visus masyvaus, bet ribotų matmenų, kristalo atomų magnetinius

momentus lygiagrečiai, reikia suteikti papildomos energijos. Ši energija yra lygi tokio

kristalo kuriamai magnetinio lauko energijai.

Todėl tokiam kristalui energetiškai palankiau susiskaldyti į antilygiagrečias sritis.

Tai atitinka mažesnę energiją.

Susiskaldymui į domenus, t.y. domeninių sienelių sukūrimui, taip pat reikia energijos.

Dauguma feromagnetikų, priklausomai nuo kristalinės gardelės tipo ir cheminės

sudėties, pasižymi magnetine anizotropija, todėl viena kryptimi susiskaldymo energija

gali būti mažesnė, nei kitomis. Šių trijų tipų energijų konkurencija, bei anizotropija lemia

atitinkamos formos ir matmenų domeninės struktūros susidarymą. Procesas baigiasi,

nusistovėjus energetinei pusiausvyrai, kuri atitinka mažiausią vidinę kristalo energiją.

slide9

Feromagnetizmas - histerezė

Feromagnetiką patalpinus į išorinį magnetinį lauką, domenai pradeda orientuotis

lygiagrečiai, todėl bendras įmagnetėjimas didėja. Didėjant magnetinio lauko stipriui,

pasiekiama vertė, kai visi domenai išsirikiuoja lygiagrečiai. Šiame taške kristalo

įmagnetėjimas yra maksimalus, todėl tolesnis magnetinio lauko didinimas jo nekeičia.

Magnetinio lauko stiprį mažinant, dėl domenų sienelių trinties, įmagnetėjimas mažėja

ne pagal pradinio didėjimo priklausomybę. Magnetiniam laukui pasiekus nulinę vertę,

dalis domenų lieka orientuoti, todėl medžiagos viduje magnetinė indukcija nelygi nuliui.

Kristalas yra įmagnetintoj būsenoj.

Ši įmagnetėjimo vertė vadinama liktiniu įmagnetėjimu.

Magnetinį lauką didinant priešinga kryptimi, domenų

tvarkinga orientacija ardoma. Pasiekus išmagnetinimo

vertę, vadinamą koerciniu lauko stipriu, feromagnetiko

įmagnetėjimas yra panaikinamas. Tolesnis lauko

didinimas sukelia analogišką pradiniam procesą, tik

priešinga kryptimi. Vyksta įmagnetėjimas iki soties

vertės, o mažinant lauką gaunamas priešingos krypties

liktinis įmagnetėjimas. Tokia medžiagos įmagnetėjimo

priklausomybė nuo išorinio magnetinio lauko vadinama

magnetinė histerezė.

slide10

B

H

Feromagnetizmas - histerezė

Magnetinė histerezė apibūdinama tokiais taškais:

Bmax – maksimali magnetinės indukcijos vertė,

įsotinus feromagnetiką,

Br– liktinės magnetinės indukcijos vertė (įsotinus bandinį).

Hmax – feromagnetiko įsotinimo magnetinio lauko stipris.

Hc– koercinis magnetinio lauko stipris.

Magnetinės histerezės „aukštis“ iki įsotinimo taško

priklausonuo išorinio lauko stiprio. Atitinkamai

parinkus maksimaliasmagnetinio lauko stiprio vertes,

galima gauti visą histerezinių kilpų šeimą.

Visų histerezės viršūnių taškai sudaro pagrindinę

medžiagos įmagnetėjimo charakteristiką.

Įsotintos magnetinės histerezės plotis, aukštis ir plotas

priklauso nuo konkretaus feromagnetiko.

slide11

Feromagnetizmas – Kiuri taškas

Magnetinė skvarba taip pat priklauso nuo temperatūros ir yra didžiausia ties Kiuri tašku,

virš kurio feromagnetiniai domenai dėl intensyvaus šiluminio judėjimo yra suardomi.

Kiuri temperatūroje įvyksta fazinis virsmas.

slide12

Feromagnetizmas - feritai

  • Feritais vadinami sudėtingi oksidai, kurių bendra formulė yra MOFe2O3.
  • MO simboliais žymimas dažniausiai dvivalentis (nors gali būti ir kitokio
  • valentingumo) metalo oksidas.
  • Tai gali būti Fe+2, Co+2, Ni+2, Zn+2, Cd+2 ir kiti.
  • Metalo elementas apibūdina feritą, kurio pavadinimas parenkamas pagal metalo
  • joną. Pvz.: NiFe2O4 – nikelio feritas, CoFe2O4 – kobalto feritas. Kristalinė feritų
  • struktūra yra analogiška gamtinio mineralo - špinelio MgAl2O4 struktūrai.
  • Feritai pasižymi visa eile unikalių magnetinių savybių. Tai:
  • Didelė santykinė magnetinė skvarba,
  • Aukštos įmagnetėjimo ir liktinės indukcijos vertės.
slide13

Feromagnetizmas - feritai

Pagal histerezės formą, kuri lemia medžiagos taikymo sritį, feritai skirstomi į

minkštamagnečiusirkietamagnečius.

Kietamagnečių medžiagų histerezės plotis ir plotas yra santykinai didelis, atitinkamai

didelė ir koercinio lauko vertė. Minkštamagnetėm medžiagom atvirkščiai.

Minkštamagnečiai feritai plačiai naudojami radiotechnikoje kaip aukšto dažnio

įrenginių induktyvinių ričių šerdys, jie naudojami magnetinėse galvutėse,

transformatoriuose, magnetinėse antenose ir kt.

Kietamagnečiai feritai taikomi stipria liktine indukcija pasižyminčių pastovių magnetų

gamyboje. Feritiniai magnetai plačiai naudojami pastovios srovės elektromotoruose,

garsiakalbiuose ir kituose įrenginiuose reikalaujančiuose pastovių, didelio

įmagnetėjimo magnetų. Šios medžiagos naudojamos atminties elementuose,

magnetofonų ir videomagnetofonų juostose ar diskuose.