Para explicar la magnetización de los cuerpos, Ampere sugirió que en las moléculas de la sustancia circulan corrientes circulares (corrientes moleculares). Cada una de estas corrientes tiene un momento magnético y crea un campo magnético en el espacio circundante. en ausencia campo externo Las corrientes moleculares están orientadas aleatoriamente, como resultado de lo cual el campo resultante causado por ellas es igual a cero. Debido a la orientación caótica de los momentos magnéticos de las moléculas individuales, el total momento magnético cuerpos también igual a cero. Bajo la influencia de un campo, los momentos magnéticos de las moléculas adquieren una orientación predominante en una dirección, como resultado de lo cual el imán se magnetiza: su momento magnético total se vuelve distinto de cero. En este caso, los campos magnéticos de las corrientes moleculares individuales ya no se compensan entre sí y aparece el campo B.
Al inicio del estudio del magnetismo para explicar las propiedades. imanes permanentes Ampere planteó entonces una audaz hipótesis sobre la existencia de las llamadas “corrientes moleculares”, cuya totalidad explica propiedades magnéticas sustancias. Actualmente, la hipótesis de Ampere parece casi obvia; los mecanismos físicos responsables de las propiedades magnéticas de las sustancias se han estudiado mucho más profundamente de lo que era posible en la época de Ampere.
La hipótesis de Ampéré. Amperio(1775-1836) planteó una hipótesis sobre la existencia de corrientes eléctricas circulando en el interior de cada molécula de materia. En 1897 La hipótesis fue confirmada por el científico inglés Thomson, en 1910. Las corrientes fueron medidas por el científico estadounidense Millikan. Conclusión: el movimiento de los electrones es corriente circular, pero que hay un campo magnético alrededor de un conductor que transporta corriente eléctrica.
Campo magnético- Este tipo especial asunto, característica específica cual es la acción sobre el movimiento carga electrica, conductores con corriente, cuerpos con momento magnético, con una fuerza que depende del vector velocidad de carga, la dirección de la corriente en el conductor y la dirección del momento magnético del cuerpo.
La historia del magnetismo se remonta a la antigüedad, a civilizaciones antiguas Asia Menor. Fue en el territorio de Asia Menor, en Magnesia, donde encontraron roca, cuyas muestras se sintieron atraídas entre sí. Por el nombre de la zona, estas muestras comenzaron a llamarse "imanes". Cualquier barra o imán con forma de herradura tiene dos extremos llamados polos; Es en este lugar donde sus propiedades magnéticas son más pronunciadas. Si cuelgas un imán de una cuerda, un polo siempre apuntará al norte. La brújula se basa en este principio. El polo orientado al norte de un imán que cuelga libremente se llama Polo norte imán (N). El polo opuesto se llama polo sur(S).
Polos magnéticos interactúan entre sí: los polos iguales se repelen y los polos diferentes se atraen. De manera similar al concepto de campo eléctrico que rodea una carga eléctrica, se introduce el concepto de campo magnético alrededor de un imán.
En 1820, Oersted (1777-1851) descubrió que la aguja magnética situada junto a conductor electrico, se desvía cuando la corriente fluye a través del conductor, es decir, se crea un campo magnético alrededor del conductor que transporta corriente. Si tomamos un marco con corriente, entonces el campo magnético externo interactúa con el campo magnético del marco y tiene un efecto de orientación sobre él, es decir, hay una posición del marco en la que el campo magnético externo tiene un efecto de rotación máximo sobre él. , y hay una posición en la que la fuerza de torsión es cero.
Fuente actual (en teoría circuitos electricos) - un elemento, una red de dos terminales, cuya corriente no depende del voltaje en sus terminales (polos). También se utilizan los términos generador de corriente e ideal. fuente actual
Inducción magnética.
Si la carga de una partícula es q, su velocidad es v y la inducción campo magnético en un punto dado del espacio es igual a B, entonces una fuerza igual a:
Por tanto, B es un vector cuya magnitud y dirección son tales que la fuerza de Lorentz que actúa sobre una carga en movimiento procedente del campo magnético es igual a:
Aquí alfa es el ángulo entre el vector de velocidad y el vector de inducción magnética. El vector de fuerza de Lorentz F es perpendicular al vector de velocidad y al vector de inducción magnética. Su dirección para el caso del movimiento de una partícula cargada positivamente en un campo magnético uniforme está determinada por la regla de la mano izquierda:
"Si mano izquierda colocado de modo que el vector de inducción magnética entre en la palma, y los cuatro dedos extendidos se dirigen en la dirección del movimiento de la partícula cargada positivamente, luego se doblan 90 grados pulgar Mostrará la dirección de la fuerza de Lorentz”.
Dado que la corriente en un conductor es el movimiento de partículas cargadas, la inducción magnética también se puede definir como la relación entre el momento mecánico máximo que actúa desde un campo magnético uniforme en un marco con corriente y el producto de la corriente en el marco y el área. del marco:
La inducción magnética es una característica fundamental de un campo magnético, como la fuerza de un campo eléctrico. En el sistema SI, la inducción magnética se mide en tesla (T), en sistema SGA- en Gauss (Gs). 1 Tesla = 10.000 Gauss. 1 T es la inducción de un campo magnético uniforme en el que un par mecánico máximo de 1 N m actúa sobre un marco con un área de 1 m2, a través del cual fluye una corriente de 1 A.
Por cierto, la inducción del campo magnético de la Tierra en una latitud de 50° es en promedio de 0,00005 Tesla, y en el ecuador, de 0,000031 Tesla. El vector de inducción magnética siempre está dirigido tangencialmente a la línea del campo magnético.
Un circuito colocado en un campo magnético uniforme es atravesado por un flujo magnético Ф, el flujo del vector de inducción magnética. La magnitud del flujo magnético Ф depende de la dirección del vector de inducción magnética con respecto al circuito, de su magnitud y del área del circuito atravesada por las líneas de inducción magnética. Si el vector B es perpendicular al área del contorno, entonces flujo magnético La penetración del contorno será máxima.
Fuerzas magnéticas.
El campo magnético que actúa se llama fuerza. La fuerza que actúa sobre el conductor actual, la longitud del conductor, la dirección magnética del vector magnético está determinada por la regla de las cargas que se mueven ampliamente hacia la izquierda en el ciclotrón-acelerador elemental. bien conocido que los imanes permanentes magnéticos. Sustancias constantes, pero todas las sustancias crean un campo magnético. Según las corrientes microscópicas, la ley de Faraday, la ley básica de la fem. la inducción en un conductor cruza la fuerza magnética Si un conductor cerrado un conductor magnético cambiante en un campo magnético creando en el otro extremo del conductor se produce una diferencia solo cuando el conductor conductor se retira del conductor electromagnético magnético cuando el voltaje inducido por la fem del cual el ángulo del campo se mueve más relativo surgen debido al movimiento del campo o ambos se mueven en ángulos rectos de menos de 90 grados, el conductor se mueve en paralelo, cuanto más actúa la fuerza inducida con una cierta fuerza sobre el conductor con el amperio actual fuerza.
FA = I B ∆l sen α.
sobre el conductor por el que fluye la corriente es directamente proporcional al conductor, la inducción magnética y el seno del ángulo entre la dirección del vector de inducción magnética. Dirección de la fuerza de Ampere hacia la regla de la mano izquierda. Además, el campo magnético actúa sobre una partícula ubicada en el campo magnético llamada fuerza de Lorentz. La fuerza de Lorentz se puede determinar mediante la fórmula:
FL = qυ Bsin α.
La fuerza de Lorentz actúa sobre una partícula en movimiento desde el lado magnético, que es perpendicular y no realiza ningún trabajo. La acción magnética se utiliza ampliamente en tecnología moderna, por ejemplo un acelerador partículas elementales. el campo magnético se crea no sólo imanes electricos. Los imanes permanentes pueden estar formados por sustancias colocadas en un campo magnético, que son magnetizadas por el campo. Según la hipótesis de Ampere, estos campos son generados por corrientes que circulan en el interior de los átomos y moléculas; la ley básica del electromagnetismo se formula como que un conductor es directamente proporcional a la velocidad con la que circulan las líneas de fuerza magnéticas, es decir. tasa de cambio conductor magnético se mueve en un campo magnético o está en un campo magnético, entonces un corriente eléctrica En este campo, los electrones se mueven hacia un extremo del conductor porque hay escasez de electrones. Como resultado, surge una diferencia de potencial. Esta diferencia de potencial mueve el conductor en relación con el campo magnético, electrones libres estan regresando Inducción electromagnética que tiene lugar en dos conductores se mueve con respecto al campo magnético cuando el campo magnético se mueve con respecto al voltaje que se produce en el conductor se llama voltaje inducido, o fem inducida. determinado por la magnitud del campo magnético a través del cual se mueve el conductor en relación con el ángulo en el que se encuentra el conductor con respecto al campo y la longitud del conductor. Cuanto más fuerte sea el campo magnético, mayor será el valor de la fem. inducción.
Cuanto más rápido se mueve en relación con el campo, más movimiento relativo conductor y el movimiento magnético del conductor (pero no a lo largo del otro mismo. El voltaje máximo se induce en ángulo recto para líneas eléctricas Se inducen grados magnéticos menos voltaje. Si es paralela a las líneas de fuerza, la fem. Ya no se produce tensión de inducción.
Propiedades magnéticas de las sustancias.
Toda sustancia es magnética, es decir. es capaz de adquirir un momento magnético (magnetización) bajo la influencia de un campo magnético. Según la magnitud y dirección de este momento, así como los motivos que lo provocaron, todas las sustancias se dividen en grupos. Los principales son dia y paramagnetos.
Las moléculas diamagnéticas no tienen su propio momento magnético. Surge en ellos sólo bajo la influencia de un campo magnético externo y se dirige contra él. Por tanto, el campo magnético resultante en un material diamagnético es menor que el campo externo, aunque en una cantidad muy pequeña. Esto lleva al hecho de que cuando un material diamagnético se coloca en un campo magnético no uniforme, tiende a desplazarse hacia la región donde el voltaje del campo magnético es menor.
Las moléculas (o átomos) de un material paramagnético tienen sus propios momentos magnéticos que, bajo la influencia de campos externos, se orientan a lo largo del campo y crean así un campo resultante que excede el externo. Las sustancias paramagnéticas son atraídas por un campo magnético. Por ejemplo, el oxígeno líquido es paramagnético y es atraído por un imán.
Hay una serie de sustancias en las que efectos cuánticos Las interacciones interatómicas conducen a la aparición de propiedades magnéticas específicas.
Mayoría propiedad interesante- ferromagnetismo. Es característico de un grupo de sustancias en sólidos. estado cristalino(ferromagnetos), caracterizados por la orientación paralela de los momentos magnéticos de los portadores atómicos del magnetismo.
La orientación paralela de los momentos magnéticos existe en áreas bastante grandes de la materia: dominios. Los momentos magnéticos totales de dominios individuales son muy ponchada, sin embargo, los propios dominios suelen estar orientados aleatoriamente en materia. Cuando se aplica un campo magnético se produce la orientación de los dominios, lo que conduce a la aparición de un momento magnético total en todo el volumen del ferroimán y, como consecuencia, a su magnetización.
Naturalmente, los ferromagnetos, como los paramagnetos, se mueven hasta el punto del campo donde la intensidad es máxima (son atraídos hacia el campo magnético). Debido a gran tamaño permeabilidad magnética, la fuerza que actúa sobre ellos es mucho mayor.
El rango de temperatura de Curie para los ferromagnetos es muy amplio: para el radolinio la temperatura de Curie es de 20 0 C, para hierro puro- 1043 K. Casi siempre es posible seleccionar una sustancia con la temperatura Curie deseada.
A medida que la temperatura disminuye, todos los paramagnetos, excepto aquellos en los que el paramagnetismo se debe a electrones de conducción, pasan a un estado ferromagnético o antiferromagnético.
Para los antiferromagnetos, también hay una temperatura a la que desaparece la orientación antiparalela del espín. Esta temperatura se llama punto de Curie antiferromagnético o punto de Néel.
Algunos ferroimanes (aleaciones de erbina, diobrosina, manganeso y cobre) tienen dos de estas temperaturas (puntos de Néel superior e inferior), y las propiedades antiferromagnéticas se observan solo a temperaturas intermedias. Por encima del punto superior, la sustancia se comporta como un paramagnético y, a temperaturas inferiores al punto Néel inferior, se vuelve ferromagnética.
Ferrimagnetismo- (o antiferromagnetismo no compensado) un conjunto de propiedades magnéticas de sustancias (ferromagnetos) en estado sólido, causadas por la presencia de una interacción de intercambio electrón-electrón dentro del cuerpo, que tiende a crear una orientación antiparalela de los momentos magnéticos atómicos vecinos. A diferencia de los antiferroimanes, los momentos magnéticos vecinos de direcciones opuestas, por alguna razón, no se compensan completamente entre sí. El comportamiento de un ferrimagnet en un campo externo es en muchos aspectos similar al de un ferromagnet, pero la dependencia de las propiedades de la temperatura tiene una forma diferente: a veces hay un punto de compensación para el momento magnético total a una temperatura por debajo del punto de Néel. Por propiedades electricas Ferromagnetos: dieléctricos o semiconductores.
Superparamagnetismo- comportamiento cuasi-paramagnético de sistemas formados por una colección de partículas ferromagnéticas o ferrimagnéticas extremadamente pequeñas. Las partículas de estas sustancias, de tamaño claramente pequeño, se transforman en un estado de dominio único con una magnetización espontánea uniforme en todo el volumen de la partícula. La combinación de tales sustancias se comporta, bajo la influencia de un campo magnético externo y de la temperatura, como un gas paramagnético (aleaciones de cobre y cobalto, polvos finos de níquel, etc.).
Superparamagnetismo utilizado en estudios estructurales finos, en métodos de determinación no destructiva de tamaños, formas, cantidad y composición de la fase magnética, etc.
Piezoimanes- sustancias en las que, cuando se aplican tensiones elásticas, se produce un efecto magnético espontáneo, proporcional a la primera potencia de la magnitud de la tensión. Este efecto es muy pequeño y es más fácil de detectar en los antiferromagnetos.
Magnetoelectricidad- sustancias en las que, cuando se colocan en un campo eléctrico, aparece un momento magnético proporcional al valor del campo.
21) Vibraciones armónicas. Condiciones, características, ecuación, gráficas..
Vibraciones armónicas- oscilaciones en las que una cantidad física (o cualquier otra) cambia con el tiempo según una ley sinusoidal o coseno. La ecuación cinemática de oscilaciones armónicas tiene la forma.
donde x es el desplazamiento (desviación) del punto oscilante desde la posición de equilibrio en el momento t; A es la amplitud de las oscilaciones, esta es la cantidad que determina desviación máxima punto oscilante desde la posición de equilibrio; ω - frecuencia cíclica, valor que indica el número de oscilaciones completas que ocurren en 2π segundos; - fase completa de oscilaciones, - fase inicial vacilación.
generalizado oscilación armónica en forma diferencial: 
Consideremos un átomo aislado no sujeto a la acción de un campo magnético externo. segun ideas física clásica, los electrones de los átomos se mueven en determinadas órbitas cerradas. Este movimiento de cada electrón equivale a un circuito cerrado de corriente. Por tanto, cualquier átomo o molécula, desde el punto de vista de sus propiedades magnéticas, puede considerarse como un determinado conjunto de microcorrientes electrónicas. Esto es la hipótesis de ampere sobre la naturaleza del magnetismo.
El momento magnético p m de la corriente eléctrica causado por el movimiento de un electrón en órbita se llama momento magnético orbital del electrón. Supongamos por simplicidad que un electrón en un átomo se mueve a una velocidad v en una órbita circular de radio r(arroz.).
Según la definición del momento magnético de una corriente, el momento magnético orbital de un electrón es numéricamente igual a
donde S es el área de la órbita del electrón. El vector p m se dirige en la misma dirección que el campo magnético en el centro de la corriente circular.
Las propiedades que exhiben las sustancias en un campo magnético se denominan magnéticas y las sustancias mismas se denominan imanes. Las propiedades magnéticas de las sustancias están determinadas por la presencia de momentos magnéticos en sus átomos. Para la mayoría de los elementos, en ausencia de un campo magnético externo, los momentos magnéticos de los electrones que ingresan a los átomos son iguales a cero, ya que tienen diferentes direcciones y se compensan completamente entre sí. La aplicación de un campo magnético externo provoca una reorientación de los momentos de los átomos magnéticos y la aparición de un momento magnético distinto de cero. En este caso, el momento magnético total distinto de cero cambia el campo magnético.
Al estudiar el campo magnético en una sustancia (imán), se distinguen dos tipos de corrientes: macrocorrientes y microcorrientes. Bajo macrocorrientes comprender las corrientes de conducción eléctrica, así como las corrientes de convección asociadas con el movimiento de cuerpos macroscópicos cargados. Microcorrientes o corrientes moleculares son corrientes provocadas por el movimiento de electrones en átomos, iones y moléculas.
En una sustancia, un campo magnético adicional de microcorrientes (se llama interno) se superpone al campo magnético de macrocorrientes (a menudo se llama externo). El vector de inducción magnética B caracteriza el campo magnético resultante en la sustancia, es decir, es igual a suma geométrica inducción magnética campos externos (Во) e internos (В int):
Aquellos. El vector B debe depender de las propiedades magnéticas del imán. El campo magnético de las microcorrientes surge como resultado de la magnetización de un imán cuando se coloca en un campo magnético externo. Por tanto, la fuente principal del campo magnético en la materia son las macrocorrientes.
Dado que en el vacío el campo es creado únicamente por macrocorrientes, y en la materia, por macrocorrientes y microcorrientes, entonces para el campo en la materia ley total actual parece
(13.1.1)
donde hago macro y micro - sumas algebraicas respectivamente, macro y microcorrientes cubiertas por un circuito cerrado L, es decir, las macro y microcorrientes resultantes a través de la superficie formada por el circuito L.
La cantidad H, que depende de las propiedades magnéticas del medio, se llama intensidad del campo magnético.
La unidad de medida para la intensidad del campo magnético es A/m. Si las direcciones de los vectores de magnetización y la intensidad del campo magnético coinciden, entonces las sustancias se denominan imanes isotrópicos. Si la dirección del vector de magnetización depende de la dirección del campo con respecto a los ejes cristalográficos, entonces las sustancias son imanes anisotrópicos. Gráficamente, la intensidad del campo magnético se representa mediante líneas cuya tangente en cada punto coincide con la dirección de la intensidad en ese punto. La densidad de estas líneas es proporcional a la magnitud del vector de tensión. A diferencia del vector de inducción magnética, las líneas del vector H comienzan y terminan en la interfaz entre dos sustancias con diferentes propiedades magnéticas.
Diamagnetos son sustancias cuyos momentos magnéticos de átomos o moléculas son iguales a cero en ausencia de un campo magnético externo, es decir en átomos o moléculas de sustancias diamagnéticas, la suma vectorial de los momentos magnéticos orbitales de todos los electrones es cero. Los diamagnetos son gases inertes, mayoría compuestos orgánicos, muchos metales (bismuto, zinc, oro, cobre, plata, mercurio, etc.), resinas, agua, vidrio, mármol.
Cuando se introduce una sustancia diamagnética en un campo magnético, se induce un momento magnético ΔР m en cada uno de sus átomos, dirigido en dirección opuesta al vector B de inducción del campo magnético.
Para caracterizar la magnetización de una sustancia, introducimos cantidad fisica, llamada intensidad de magnetización.
Vector de magnetización o intensidad de magnetización J es la relación entre el momento magnético de un pequeño volumen ΔV de una sustancia y este volumen
donde P mi es el momento magnético iésima molécula, norte - número total moléculas en volumen ΔV. El volumen ΔV debe ser tan pequeño que dentro de sus límites el campo magnético pueda considerarse uniforme. EN Sistema internacional En unidades (SI), el vector de magnetización se mide en amperios por metro (A/m).
Si un determinado cuerpo se introduce en un campo magnético uniforme de intensidad H 0 en un medio con permeabilidad μ 1, entonces la intensidad del campo magnético dentro de este cuerpo H será igual a la suma de las intensidades del campo externo (inicial) H 0. y el campo H m creado por las corrientes moleculares del cuerpo:
Н= Н 0 + Н m,
donde N m se llama campo de desmagnetización. Este campo depende de las coordenadas del punto del cuerpo considerado, su forma y orientación con respecto al campo externo.
Inducción magnética B en un imán determinado por la suma del campo creado fuentes externas, y los campos de momentos magnéticos del propio imán:
¿De dónde viene la intensidad del campo magnético?
Permeabilidad magnética en contraste con constante dieléctrica puede ser mayor o menor que uno. Para materiales diamagnéticos μ<1, а у парамагнетиков μ>1.
Si la suma vectorial de los momentos magnéticos orbitales de todos los electrones de un átomo (o molécula) no es igual a cero, entonces el átomo en su conjunto tiene un cierto momento magnético Р m. Estos átomos (moléculas) se denominan paramagnéticos y las sustancias que los componen se denominan paramagnético. Los materiales paramagnéticos incluyen oxígeno, óxido nítrico, aluminio, platino y otras sustancias.
En los paramagnetos, el vector de magnetización se dirige a lo largo del campo aplicado. En este caso, los momentos magnéticos de átomos y moléculas son distintos de cero, pero están dirigidos de forma caótica. Cuando se aplica un campo magnético externo, sus direcciones se redistribuyen. Resulta predominante el número de momentos magnéticos que se aproximan al campo magnético. Esto conduce a la aparición de una magnetización distinta de cero dirigida a lo largo del vector de inducción del campo.
A diferencia de los materiales diamagnéticos, los materiales paramagnéticos tienen una susceptibilidad magnética que depende en gran medida de la temperatura.
Para muchas sustancias paramagnéticas, el cambio de susceptibilidad magnética con la temperatura obedece a la ley establecida por Curie:
donde T- temperatura termodinámica, C es la constante de Curie, según el tipo de sustancia.
teoría clásica El paramagnetismo fue desarrollado por P. Langevin en 1905. Consideró problema estadístico sobre el comportamiento de las corrientes moleculares (y los correspondientes momentos magnéticos P m) en un campo magnético uniforme. El efecto de orientación de un campo magnético sobre un átomo depende del momento magnético del átomo y de la inducción magnética B del campo.
Durante los últimos 50 años, todas las ramas de la ciencia han avanzado rápidamente. Pero después de leer muchas revistas sobre la naturaleza del magnetismo y la gravedad, se puede llegar a la conclusión de que una persona tiene aún más preguntas que antes.
La naturaleza del magnetismo y la gravedad.
Es obvio y claro para todos que los objetos arrojados caen rápidamente al suelo. ¿Qué les atrae? Podemos asumir con seguridad que son atraídos por fuerzas desconocidas. Esas mismas fuerzas se llaman gravedad natural. Después, todos los interesados se enfrentan a muchas disputas, conjeturas, suposiciones y preguntas. ¿Cuál es la naturaleza del magnetismo? ¿Qué son? ¿A raíz de qué influencia se forman? ¿Cuál es su esencia y frecuencia? ¿Cómo afectan? ambiente y para cada persona por separado? ¿Cómo se puede utilizar racionalmente este fenómeno en beneficio de la civilización?
Concepto de magnetismo
A principios del siglo XIX, el físico Oersted Hans Christian descubrió el campo magnético de la corriente eléctrica. Esto permitió suponer que la naturaleza del magnetismo está estrechamente relacionada con la corriente eléctrica que se forma en el interior de cada uno de los átomos existentes. Surge la pregunta: ¿qué fenómenos pueden explicar la naturaleza del magnetismo terrestre?
Hoy se ha establecido que los campos magnéticos en objetos magnetizados se originan en en mayor medida electrones que giran continuamente alrededor de su eje y alrededor del núcleo de un átomo existente.
Se ha establecido desde hace tiempo que el movimiento caótico de los electrones es una corriente eléctrica real y su paso provoca la generación de un campo magnético. Para resumir esta parte, podemos decir con seguridad que los electrones, debido a su movimiento caótico dentro de los átomos, generan corrientes intraatómicas que, a su vez, contribuyen a la generación de un campo magnético.
Pero, ¿cuál es la razón por la que en diferentes materias el campo magnético tiene diferencias significativas en su propio valor, así como en fuerza diferente¿magnetización? Esto se debe al hecho de que los ejes y órbitas de movimiento de electrones independientes en los átomos pueden estar en diferentes posiciones entre sí. Esto conduce a que los campos magnéticos generados por los electrones en movimiento se encuentren en las posiciones adecuadas.
Así, cabe destacar que el entorno en el que se genera el campo magnético incide directamente sobre él, aumentando o debilitando el propio campo.
El campo que debilita el campo resultante se llama diamagnético, y los materiales que mejoran muy débilmente el campo magnético se llaman paramagnéticos.
Propiedades magnéticas de las sustancias.
Cabe señalar que la naturaleza del magnetismo se genera no solo por la corriente eléctrica, sino también por los imanes permanentes.
Los imanes permanentes se pueden fabricar a partir de pequeña cantidad sustancias en la Tierra. Pero vale la pena señalar que todos los objetos que estarán dentro del radio del campo magnético se magnetizarán y se volverán inmediatos. Después de analizar lo anterior, vale la pena agregar que el vector de inducción magnética en presencia de una sustancia difiere del vacío magnético. vector de inducción.
La hipótesis de Ampère sobre la naturaleza del magnetismo.
La relación de causa y efecto, como resultado de la cual se estableció la conexión entre la posesión de propiedades magnéticas por parte de los cuerpos, fue descubierta por el destacado científico francés André-Marie Ampère. Pero ¿cuál es la hipótesis de Ampère sobre la naturaleza del magnetismo?
La historia comenzó gracias a la fuerte impresión de lo que vio el científico. Fue testigo de la investigación de Ørsted Lmyer, quien sugirió audazmente que la causa del magnetismo de la Tierra son las corrientes que pasan regularmente por su interior. globo. La contribución fundamental y más significativa la realizó: características magnéticas Los cuerpos podrían explicarse por la circulación continua de corrientes en ellos. Después de Ampere llegó a la siguiente conclusión: las características magnéticas de cualquiera de organismos existentes determinado por un circuito cerrado de corrientes eléctricas que fluyen en su interior. La afirmación del físico fue un acto audaz y valiente, ya que tachó todos los descubrimientos anteriores al explicar las propiedades magnéticas de los cuerpos.
Movimiento de electrones y corriente eléctrica.
La hipótesis de Ampère afirma que dentro de cada átomo y molécula existe una carga elemental y circulante de corriente eléctrica. Vale la pena señalar que hoy ya sabemos que esas mismas corrientes se forman como resultado del movimiento caótico y continuo de los electrones en los átomos. Si estos planos están ubicados aleatoriamente entre sí debido al movimiento térmico de las moléculas, entonces sus procesos están mutuamente compensados y no tienen absolutamente ninguna característica magnética. Y en un objeto magnetizado, las corrientes más simples tienen como objetivo garantizar la coordinación de sus acciones.
La hipótesis de Ampère puede explicar por qué agujas magnéticas y los marcos con corriente eléctrica en un campo magnético se comportan de manera idéntica entre sí. La flecha, a su vez, debe considerarse como un complejo de pequeños circuitos con corriente, que se dirigen de manera idéntica.
Un grupo especial en el que el campo magnético aumenta significativamente se llama ferromagnético. Estos materiales incluyen hierro, níquel, cobalto y gadolinio (y sus aleaciones).
Pero ¿cómo explicar la naturaleza del magnetismo de los imanes permanentes? Los campos magnéticos se forman en los ferromagnetos no sólo como resultado del movimiento de los electrones, sino también como resultado de su propio movimiento caótico.
Momento (intrínseco esfuerzo de torsión) adquirió el nombre - spin. Los electrones giran alrededor de su eje durante toda su existencia y, al tener carga, generan un campo magnético junto con el campo formado como resultado de su movimiento orbital alrededor de los núcleos.
Temperatura de María Curie
La temperatura por encima de la cual una sustancia ferromagnética pierde su magnetización recibió su nombre específico: temperatura de Curie. Después de todo, fue un científico francés con este nombre quien hizo este descubrimiento. Llegó a la conclusión: si calientas mucho un objeto magnetizado, perderá su capacidad de atraer objetos de hierro.
Ferromagnetos y su uso.
A pesar de que no hay muchos cuerpos ferromagnéticos en el mundo, sus características magnéticas son muy aplicación práctica y significado. El núcleo de la bobina, de hierro o acero, multiplica el campo magnético sin exceder el consumo de corriente en la bobina. Este fenómeno ayuda significativamente a ahorrar energía. Los núcleos están hechos exclusivamente de materiales ferromagnéticos y no importa para qué se utilizará esta pieza.
Método magnético para registrar información.
Con materiales ferromagnéticos se producen cintas magnéticas de primera calidad y películas magnéticas en miniatura. Las cintas magnéticas se utilizan ampliamente en los campos de la grabación de sonido y vídeo.
La cinta magnética es una base de plástico que consta de cloruro de polivinilo u otros componentes. Se aplica encima una capa de barniz magnético, que consta de muchas partículas muy pequeñas de hierro u otro material ferromagnético en forma de aguja.
El proceso de grabación de sonido se realiza en cinta, cuyo campo está sujeto a cambios en el tiempo debido a las vibraciones del sonido. Como resultado del movimiento de la cinta cerca del cabezal magnético, cada sección de la película está sujeta a magnetización.
La naturaleza de la gravedad y sus conceptos.
Vale la pena señalar en primer lugar que la gravedad y sus fuerzas están contenidas dentro de la ley. gravedad universal, que establece que: dos puntos materiales se atraen entre sí con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.
La ciencia moderna ha comenzado a considerar los conceptos de manera un poco diferente. fuerza gravitacional y lo explica como una acción campo gravitacional La propia Tierra, cuyo origen, lamentablemente para los científicos, aún no se ha establecido.
Resumiendo todo lo anterior, me gustaría señalar que todo en nuestro mundo está estrechamente interconectado y no existe una diferencia significativa entre la gravedad y el magnetismo. Después de todo, la gravedad tiene el mismo magnetismo, aunque no en gran medida. En la Tierra, no se puede separar un objeto de la naturaleza: se alteran el magnetismo y la gravedad, lo que en el futuro puede complicar significativamente la vida de la civilización. Debería cosechar los beneficios descubrimientos científicos grandes científicos y luchar por nuevos logros, pero todos los datos deben usarse de manera racional, sin causar daño a la naturaleza y la humanidad.
Cualquier sustancia en el mundo tiene ciertas propiedades magnéticas. Se miden por permeabilidad magnética. En este artículo veremos las propiedades magnéticas de la materia.
la hipótesis de ampere
La permeabilidad magnética muestra cuántas veces la inducción del campo magnético en un entorno determinado es menor o mayor que la inducción del campo magnético en el vacío.
Una sustancia que crea su propio campo magnético se llama magnetizada. La magnetización ocurre cuando una sustancia se coloca en un campo magnético externo.
El científico francés Ampère estableció la razón, cuya consecuencia es la posesión de propiedades magnéticas por parte de los cuerpos. La hipótesis de Ampere afirma que existen corrientes eléctricas microscópicas dentro de una sustancia (un electrón tiene su propio momento magnético, que tiene naturaleza cuántica, movimiento orbital electrones en los átomos). Son ellos los que determinan las propiedades magnéticas de una sustancia. Si las corrientes tienen direcciones desordenadas, entonces los campos magnéticos que generan se anulan entre sí. El cuerpo no está magnetizado. Un campo magnético externo regula estas corrientes. Como resultado, la sustancia desarrolla su propio campo magnético. Ésta es la magnetización de la sustancia.
Es precisamente por la reacción de las sustancias a un campo magnético externo y por su ordenamiento. estructura interna, determinar las propiedades magnéticas de una sustancia. De acuerdo con estos parámetros, se dividen en los siguientes grupos:
- Paramagnetos
- Diamagnetos
- Ferroimanes
- Antiferromagnetos
Diamagnetos y paramagnetos
- Las sustancias que tienen susceptibilidad magnética negativa, independientemente de la intensidad del campo magnético, se denominan materiales diamagnéticos. Averigüemos qué propiedades magnéticas de una sustancia se denominan susceptibilidad magnética negativa. Esto es cuando un imán se acerca a un cuerpo y es repelido en lugar de atraído. A los diamagnetos pertenecen, por ejemplo, gases inertes, hidrógeno, fósforo, zinc, oro, nitrógeno, silicio, bismuto, cobre y plata. Es decir, se trata de sustancias que se encuentran en estado superconductor o tienen enlaces covalentes.
- Materiales paramagnéticos. En estas sustancias la susceptibilidad magnética tampoco depende de la intensidad del campo existente. Aunque ella es positiva. Es decir, cuando un paramagnético se acerca a una constante imán de trabajo, surge una fuerza de atracción. Estos incluyen aluminio, platino, oxígeno, manganeso y hierro.
Ferroimanes
Las sustancias que tienen una alta susceptibilidad magnética positiva se denominan ferroimanes. En estas sustancias, a diferencia de los materiales diamagnéticos y paramagnéticos, la susceptibilidad magnética depende en gran medida de la temperatura y de la intensidad del campo magnético. Estos incluyen cristales de níquel y cobalto.
Antiferromagnetos y ferrimagnetos
- Sustancias que se calientan cuando se calientan. transición de fase de esta sustancia, acompañadas de la aparición de propiedades paramagnéticas, se denominan antiferromagnetos. Si la temperatura desciende por debajo de cierta temperatura, estas propiedades de la sustancia no se observarán. Ejemplos de estas sustancias serían el manganeso y el cromo.
- Los ferrimagnetos se caracterizan por la presencia de antiferromagnetismo descompensado en ellos. Su susceptibilidad magnética también depende de la temperatura y de la intensidad del campo magnético. Pero todavía tienen diferencias. Estas sustancias incluyen varios óxidos.
Todos los imanes anteriores se pueden dividir en 2 categorías:
- Materiales magnéticos duros. Estos son materiales de alto valor fuerza coercitiva. Para remagnetizarlos es necesario crear un potente campo magnético. Estos materiales se utilizan en la fabricación de imanes permanentes.
- Los materiales magnéticos blandos, por el contrario, tienen una fuerza coercitiva baja. En campos magnéticos débiles pueden entrar en saturación. Tienen bajas pérdidas debido a la inversión de la magnetización. Debido a esto, estos materiales se utilizan para fabricar núcleos para máquinas eléctricas que funcionan con corriente alterna. Se trata, por ejemplo, de un transformador de corriente y tensión, de un generador o de un motor asíncrono.
Observamos todas las propiedades magnéticas básicas de la materia y descubrimos qué tipos de imanes existen.
