Magnetai

Visos medžiagos, esančios magnetiniame lauke, yra įmagnetintos (jose atsiranda vidinis magnetinis laukas). Atsižvelgiant į vidinio lauko dydį ir kryptį, medžiagos skirstomos į:

1) diamagnetinės medžiagos,

2) paramagnetai,

3) feromagnetai.

Medžiagos įmagnetinimui būdingas magnetinis pralaidumas,

Magnetinė indukcija materijoje,

Magnetinė indukcija vakuume.

Bet kurį atomą galima apibūdinti magnetiniu momentu .

Srovės stipris grandinėje, - grandinės plotas, - normalus grandinės paviršiaus vektorius.

Atomo mikrosrovę sukuria neigiamų elektronų judėjimas orbitoje ir aplink savo ašį, taip pat teigiamam branduoliui besisukant aplink savo ašį.

1. Diamagnetai.

Kai nėra išorinio lauko, atomuose diamagnetinės medžiagos elektronų ir branduolių srovės kompensuojamos. Bendra atomo mikrosrovė ir jo magnetinis momentas yra lygūs nuliui.

Išoriniame magnetiniame lauke atomuose indukuojamos (indukuojamos) nulinės elementarios srovės. Atomų magnetiniai momentai orientuoti priešinga kryptimi.

Sukuriamas mažas savas laukas, nukreiptas priešingai išoriniam, jį silpninantis.

Diamagnetinėse medžiagose.

Nes< , то для диамагнетиков 1.

2. Paramagnetinės medžiagos

IN paramagnetai atomų mikrosrovės ir jų magnetiniai momentai nėra lygūs nuliui.

Be išorinio lauko šios mikrosrovės išsidėsčiusios chaotiškai.

Išoriniame magnetiniame lauke paramagnetinių atomų mikrosrovės yra nukreiptos išilgai lauko, jį sustiprindamos.

Paramagnetinėje medžiagoje magnetinė indukcija = + šiek tiek viršija .

Paramagnetams 1. Dia- ir paramagnetams galime manyti, kad 1.

1 lentelė. Para- ir diamagnetinių medžiagų magnetinis pralaidumas.

Paramagnetinių medžiagų įmagnetinimas priklauso nuo temperatūros, nes Šiluminis atomų judėjimas neleidžia tinkamai išdėstyti mikrosrovių.

Dauguma gamtoje esančių medžiagų yra paramagnetinės.

Vidinis magnetinis laukas dia- ir paramagnetuose yra nereikšmingas ir sunaikinamas, jei medžiaga pašalinama iš išorinio lauko (atomai grįžta į pradinę būseną, medžiaga išmagnetinama).

3. Feromagnetai

Magnetinis pralaidumas feromagnetai siekia šimtus tūkstančių ir priklauso nuo įmagnetinimo lauko dydžio ( labai magnetinės medžiagos).

Feromagnetai: geležis, plienas, nikelis, kobaltas, jų lydiniai ir junginiai.

Feromagnetuose yra spontaniško įmagnetinimo sritys („domenai“), kuriose visos atominės mikrosrovės yra orientuotos vienodai. Domeno dydis siekia 0,1 mm.

Nesant išorinio lauko, atskirų sričių magnetiniai momentai orientuojami ir kompensuojami atsitiktinai. Išoriniame lauke sritys, kuriose mikrosrovės sustiprina išorinį lauką, padidina savo dydį kaimyninių sąskaita. Gautas magnetinis laukas = + feromagnetuose yra daug stipresnis, palyginti su para- ir diamagnetinėmis medžiagomis.

Domenai, kuriuose yra milijardai atomų, turi inerciją ir greitai negrįžta į pradinę netvarkingą būseną. Todėl, jei feromagnetas pašalinamas iš išorinio lauko, jo paties laukas išlieka ilgą laiką.

Magnetas išsimagnetina ilgalaikio saugojimo metu (laikui bėgant domenai grįžta į chaotišką būseną).

Kitas išmagnetinimo būdas yra šildymas. Kiekvienam feromagnetui yra nustatyta temperatūra (ji vadinama „Curie tašku“), kurioje sunaikinami ryšiai tarp domenų atomų. Šiuo atveju feromagnetas virsta paramagnetu ir įvyksta išmagnetinimas. Pavyzdžiui, geležies Curie taškas yra 770 °C.

Daugybė eksperimentų rodo, kad visos medžiagos, esančios magnetiniame lauke, yra įmagnetintos ir sukuria savo magnetinį lauką, kurio veikimas pridedamas prie išorinio magnetinio lauko veikimo:

$$\boldsymbol(\vec(B)=(\vec(B))_(0)+(\vec(B))_(1))$$

kur $\boldsymbol(\vec(B))$ yra medžiagos magnetinio lauko indukcija; $\boldsymbol((\vec(B))_(0))$ - magnetinė lauko indukcija vakuume, $\boldsymbol((\vec(B))_(1))$ - atsirandanti lauko magnetinė indukcija dėl materijos įmagnetinimo . Tokiu atveju medžiaga gali sustiprinti arba susilpninti magnetinį lauką. Medžiagos įtaka išoriniam magnetiniam laukui apibūdinama pagal dydį μ , kuris vadinamas medžiagos magnetinis pralaidumas

$$ \boldsymbol(\mu =\frac(B)((B)_(0)))$$

• Magnetinis pralaidumas yra fizinis skaliarinis dydis, parodantis, kiek kartų magnetinio lauko indukcija tam tikroje medžiagoje skiriasi nuo magnetinio lauko indukcijos vakuume.

Visos medžiagos sudarytos iš molekulių, molekulės – iš atomų. Galima laikyti, kad atomų elektronų apvalkalai susideda iš apskritų elektros srovių, susidarančių judant elektronams. Apvalios elektros srovės atomuose turi sukurti savo magnetinius laukus. Elektros sroves turi veikti išorinis magnetinis laukas, dėl to galima tikėtis arba magnetinio lauko padidėjimo, kai atominiai magnetiniai laukai susilygina su išoriniu magnetiniu lauku, arba susilpnėjimo, kai jie yra priešinga kryptimi.
Hipotezė apie magnetinių laukų buvimas atomuose o galimybė keisti magnetinį lauką materijoje yra visiškai teisinga. Visi medžiagos, jas veikiant išoriniam magnetiniam laukui galima suskirstyti į tris pagrindines grupes: diamagnetinis, paramagnetinis ir feromagnetinis.

Diamagnetai vadinamos medžiagomis, kurių išorinis magnetinis laukas susilpnėjęs. Tai reiškia, kad tokių medžiagų atomų magnetiniai laukai išoriniame magnetiniame lauke yra nukreipti priešingi išoriniam magnetiniam laukui (µ< 1). Изменение магнитного поля даже в самых сильных диамагнетиках составляет лишь сотые доли процента. Например, висмут обладает magnetinis pralaidumas µ = 0,999826.

Suprasti diamagnetizmo prigimtį apsvarstykite elektrono, kuris skrieja dideliu greičiu, judėjimą v į vienodą magnetinį lauką, statmeną vektoriui IN magnetinis laukas.

Esant įtakai Lorentzo pajėgos elektronas judės apskritimu, jo sukimosi kryptį lemia Lorenco jėgos vektoriaus kryptis. Gauta žiedinė srovė sukuria savo magnetinį lauką IN" . Tai magnetinis laukas IN" nukreiptas priešais magnetiniam laukui IN. Vadinasi, bet kuri medžiaga, kurioje yra laisvai judančių įkrautų dalelių, turi turėti diamagnetines savybes.
Nors elektronai medžiagos atomuose nėra laisvi, jų judėjimo atomų viduje pokytis veikiant išoriniam magnetiniam laukui pasirodo esąs lygiavertis laisvųjų elektronų sukamajam judėjimui. Todėl bet kuri medžiaga, esanti magnetiniame lauke, būtinai turi diamagnetines savybes.
Tačiau diamagnetinis poveikis yra labai silpnas ir aptinkamas tik medžiagose, kurių atomai ar molekulės neturi savo magnetinio lauko. Diamagnetinių medžiagų pavyzdžiai yra švinas, cinkas, bismutas (μ = 0,9998).

Pirmąjį paaiškinimą, kodėl kūnai turi magnetinių savybių, pateikė Henri Ampère (1820). Pagal jo hipotezę molekulių ir atomų viduje cirkuliuoja elementarios elektros srovės, kurios lemia bet kurios medžiagos magnetines savybes.

Išsamiau panagrinėkime atomų magnetizmo priežastis:

Paimkime kietą medžiagą. Jo įmagnetinimas yra susijęs su dalelių (molekulių ir atomų), iš kurių jis susideda, magnetinėmis savybėmis. Panagrinėkime, kokios srovės grandinės galimos mikro lygiu. Atomų magnetizmas atsiranda dėl dviejų pagrindinių priežasčių:

1) elektronų judėjimas aplink branduolį uždaromis orbitomis ( orbitos magnetinis momentas) (1 pav.);

Ryžiai. 2

2) vidinis elektronų sukimasis (sukimasis) sukimosi magnetinis momentas) (2 pav.).

Kadangi atomo skirtingų elektronų orbitos plokštumos nesutampa, jų sukurti magnetinio lauko indukcijos vektoriai (orbitos ir sukimosi magnetiniai momentai) yra nukreipti skirtingais kampais vienas į kitą. Gautas daugiaelektroninio atomo indukcijos vektorius yra lygus atskirų elektronų sukurtų lauko indukcijos vektorių vektorių sumai. Atomai su iš dalies užpildytais elektronų apvalkalais turi nekompensuotus laukus. Atomuose su užpildytais elektronų apvalkalais gaunamas indukcijos vektorius yra 0.

Visais atvejais magnetinio lauko pokytį sukelia įmagnetinimo srovių atsiradimas (stebimas elektromagnetinės indukcijos reiškinys). Kitaip tariant, lieka galioti magnetinio lauko superpozicijos principas: laukas magneto viduje yra išorinio lauko $\boldsymbol((\vec(B))_(0))$ ir lauko $\boldsymbol( \vec(B"))$ įmagnetinančių srovių aš" , kurios atsiranda veikiant išoriniam laukui. Jei įmagnetinimo srovių laukas nukreiptas taip pat kaip ir išorinis laukas, tai viso lauko indukcija bus didesnė už išorinį lauką (3 pav., a) – tokiu atveju sakome, kad medžiaga sustiprina lauką. ; jei įmagnetinimo srovių laukas nukreiptas priešingai išoriniam laukui, tai bendras laukas bus mažesnis už išorinį lauką (3 pav., b) – būtent šia prasme sakome, kad medžiaga susilpnina magnetinį lauką.

Ryžiai. 3

IN diamagnetinės medžiagos molekulės neturi savo magnetinio lauko. Atomuose ir molekulėse veikiant išoriniam magnetiniam laukui, įmagnetinimo srovių laukas nukreipiamas priešingai išoriniam laukui, todėl susidarančio lauko magnetinės indukcijos vektoriaus $ \boldsymbol(\vec(B))$ modulis bus būti mažesnis už magnetinės indukcijos vektoriaus $ \boldsymbol((\vec(B ))_(0)) $ išorinio lauko modulį.

Medžiagos, kurių išorinis magnetinis laukas sustiprėja dėl to, kad prie magnetinių laukų pridedami elektroniniai medžiagos atomų apvalkalai dėl atominių magnetinių laukų orientacijos išorinio magnetinio lauko kryptimi, vadinamos. paramagnetinis(µ > 1).

Paramagnetai labai silpnai sustiprina išorinį magnetinį lauką. Paramagnetinių medžiagų magnetinis pralaidumas nuo vienybės skiriasi tik procento dalimi. Pavyzdžiui, platinos magnetinis pralaidumas yra 1,00036. Dėl labai mažų paramagnetinių ir diamagnetinių medžiagų magnetinio pralaidumo verčių labai sunku aptikti jų įtaką išoriniam laukui arba išorinio lauko poveikį paramagnetiniams ar diamagnetiniams kūnams. Todėl įprastoje kasdienėje praktikoje, technikoje, nemagnetinėmis laikomos paramagnetinės ir diamagnetinės medžiagos, tai yra medžiagos, kurios nekeičia magnetinio lauko ir nėra veikiamos magnetinio lauko. Paramagnetinių medžiagų pavyzdžiai yra natris, deguonis, aliuminis (μ = 1,00023).

IN paramagnetai molekulės turi savo magnetinį lauką. Nesant išorinio magnetinio lauko, dėl šiluminio judėjimo atomų ir molekulių magnetinių laukų indukcijos vektoriai yra orientuoti atsitiktinai, todėl jų vidutinis įmagnetinimas lygus nuliui (4 pav., a). Kai atomams ir molekulėms taikomas išorinis magnetinis laukas, pradeda veikti jėgos momentas, linkęs juos sukti taip, kad jų laukai būtų orientuoti lygiagrečiai išoriniam laukui. Paramagnetinių molekulių orientacija lemia tai, kad medžiaga yra įmagnetinta (4 pav., b).

Ryžiai. 4

Visiškai molekulėms orientuotis magnetiniame lauke neleidžia jų šiluminis judėjimas, todėl paramagnetinių medžiagų magnetinis pralaidumas priklauso nuo temperatūros. Akivaizdu, kad kylant temperatūrai mažėja paramagnetinių medžiagų magnetinis pralaidumas.

Feromagnetai

Vadinamos medžiagos, kurios žymiai sustiprina išorinį magnetinį lauką feromagnetai(nikelis, geležis, kobaltas ir kt.). Feromagnetų pavyzdžiai yra kobaltas, nikelis, geležis (μ pasiekia 8·10 3 vertę).

Pats šios magnetinių medžiagų klasės pavadinimas kilęs iš lotyniško geležies pavadinimo – Ferrum. Pagrindinė šių medžiagų savybė yra galimybė išlaikyti įmagnetinimą, kai nėra išorinio magnetinio lauko, visi nuolatiniai magnetai priklauso feromagnetų klasei. Be geležies, jos „kaimynai“ periodinėje lentelėje - kobaltas ir nikelis - turi feromagnetinių savybių. Feromagnetinės medžiagos plačiai pritaikomos moksle ir technikoje, todėl buvo sukurta nemažai lydinių, pasižyminčių įvairiomis feromagnetinėmis savybėmis.

Visi pateikti feromagnetų pavyzdžiai yra susiję su pereinamosios grupės metalais, kurių elektronų apvalkale yra keli nesuporuoti elektronai, todėl šie atomai turi reikšmingą savo magnetinį lauką. Kristalinėje būsenoje dėl atomų sąveikos kristaluose atsiranda spontaniško įmagnetėjimo sritys – domenai. Šių sričių matmenys yra milimetro dešimtosios ir šimtosios dalys (10 -4 - 10 -5 m), o tai žymiai viršija atskiro atomo dydį (10 -9 m). Vienoje srityje atomų magnetiniai laukai yra orientuoti griežtai lygiagrečiai, kitų sričių magnetinių laukų orientacija, nesant išorinio magnetinio lauko, savavališkai keičiasi (5 pav.).

Ryžiai. 5

Taigi net ir neįmagnetintoje būsenoje feromagneto viduje egzistuoja stiprūs magnetiniai laukai, kurių orientacija keičiasi atsitiktinai, chaotiškai pereinant iš vienos srities į kitą. Jei kūno matmenys žymiai viršija atskirų sričių matmenis, tai šio kūno domenų sukuriamo vidutinio magnetinio lauko praktiškai nėra.

Jei įdėsite feromagnetą į išorinį magnetinį lauką B 0 , tada domenų magnetiniai momentai pradeda persitvarkyti. Tačiau medžiagos dalių mechaninis erdvinis sukimasis nevyksta. Įmagnetinimo apsisukimo procesas yra susijęs su elektronų judėjimo pasikeitimu, bet ne su atomų padėties pasikeitimu kristalinės gardelės mazguose. Domenai, kurių orientacija yra palankiausia, palyginti su lauko kryptimi, padidina savo dydį gretimų „neteisingai orientuotų“ domenų sąskaita, juos absorbuodama. Tokiu atveju medžiagos laukas gerokai padidėja.

Feromagnetų savybės

1) feromagnetinės medžiagos savybės atsiranda tik tada, kai yra atitinkama medžiaga V kristalinė būsena ;

2) feromagnetų magnetinės savybės stipriai priklauso nuo temperatūros, nes šiluminis judėjimas trukdo domenų magnetinių laukų orientacijai. Kiekvienam feromagnetui yra tam tikra temperatūra, kuriai esant domeno struktūra visiškai sunaikinama ir feromagnetas virsta paramagnetu. Ši temperatūros vertė vadinama Curie taškas . Taigi grynos geležies Curie temperatūra yra maždaug 900 °C;

3) feromagnetai yra įmagnetinti iki prisotinimo silpnuose magnetiniuose laukuose. 6 paveiksle parodyta, kaip keičiasi magnetinio lauko indukcijos modulis B pliene, pasikeitus išoriniam laukui B 0 :

Ryžiai. 6

4) feromagneto magnetinis laidumas priklauso nuo išorinio magnetinio lauko (7 pav.).

Ryžiai. 7

Tai paaiškinama tuo, kad iš pradžių su padidėjimu B 0 magnetinė indukcija B stiprėja, todėl μ padidės. Tada magnetinės indukcijos verte B" 0 įvyksta prisotinimas (μ šiuo momentu yra didžiausias) ir toliau didėjant B 0 magnetinė indukcija B 1 medžiagoje nustoja keistis, o magnetinis pralaidumas mažėja (linkęs į 1):

$$\boldsymbol(\mu = \frac B(B_0) = \frac (B_0 + B_1)(B_0) = 1 + \frac (B_1)(B_0);) $$

5) feromagnetai turi liekamąjį įmagnetinimą. Jei, pavyzdžiui, feromagnetinis strypas įdėtas į solenoidą, per kurį teka srovė ir įmagnetinamas iki prisotinimo (taškas A) (8 pav.), tada sumažinkite srovę solenoide, o kartu su juo B 0 , tada galite pastebėti, kad lauko indukcija strype jo išmagnetinimo proceso metu visada išlieka didesnė nei įmagnetinimo proceso metu. Kada B 0 = 0 (srovė solenoide išjungta), indukcija bus lygi B r (liekamoji indukcija). Strypą galima nuimti nuo solenoido ir naudoti kaip nuolatinį magnetą. Norint galutinai išmagnetinti strypą, per solenoidą reikia praleisti srovę priešinga kryptimi, t.y. taikyti išorinį magnetinį lauką, kurio kryptis priešinga indukcijos vektoriui. Dabar padidinkite šio lauko indukcijos modulį iki B oc , išmagnetinkite strypą ( B = 0).

• Modulis B oc vadinama magnetinio lauko indukcija, kuri išmagnetina įmagnetintą feromagnetą prievartos jėga .

Ryžiai. 8

Toliau didėjant B 0 galite įmagnetinti strypą iki prisotinimo (taškas A" ).

Sumažinti dabar B 0 iki nulio, vėl gauname nuolatinį magnetą, bet su indukcija –B r (priešinga kryptimi). Norint dar kartą išmagnetinti strypą, solenoide reikia vėl įjungti srovę pradine kryptimi, o strypas išsimagnetins, kai indukcija B 0 taps lygūs B oc . Toliau didinant I B 0 , vėl įmagnetinkite strypą iki prisotinimo (taškas A ).

Taigi, įmagnetinant ir išmagnetinant feromagnetą, indukcija B atsilieka B 0. Šis atsilikimas vadinamas histerezės fenomenas . 8 paveiksle parodyta kreivė vadinama histerezės kilpa .

Įmagnetinimo kreivės (histerezės kilpos) forma labai skiriasi skirtingoms feromagnetinėms medžiagoms, kurios buvo labai plačiai naudojamos mokslo ir technikos srityse. Kai kurios magnetinės medžiagos turi plačią kilpą su didelėmis liekanumo ir koercicijos vertėmis, jos vadinamos magnetiškai kietas ir naudojami nuolatiniams magnetams gaminti. Kiti feromagnetiniai lydiniai pasižymi mažomis koercinės jėgos reikšmėmis, tokios medžiagos yra lengvai įmagnetinamos ir permagnetinamos net silpnuose laukuose. Tokios medžiagos vadinamos magnetiškai minkštas ir naudojami įvairiuose elektros įrenginiuose – relėse, transformatoriuose, magnetinėse grandinėse ir kt.

Literatūra

1. Aksenovičius L. A. Fizika vidurinėje mokykloje: teorija. Užduotys. Testai: Vadovėlis. pašalpa bendrojo lavinimo įstaigoms. aplinka, švietimas / L. A. Aksenovičius, N. N. Rakina, K. S. Farino; Red. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - P.330-335.
2. Zhilko, V.V. Fizika: vadovėlis. priedą už 11 klasę. bendrojo išsilavinimo mokykla iš rusų kalbos kalba mokymas / V.V. Zhilko, A.V. Lavrinenka, L. G. Markovičius. - Mn.: Nar. Asveta, 2002. - 291-297 p.
3. Slobodyanyuk A.I. Fizika 10. §13 Magnetinio lauko sąveika su medžiaga

Pastabos

1. Magnetinio lauko indukcijos vektoriaus kryptį laikome tik grandinės viduryje.

Jei aukščiau aprašytuose eksperimentuose vietoj geležinės šerdies imame šerdis iš kitų medžiagų, tuomet galima aptikti ir magnetinio srauto pokytį. Natūraliausia tikėtis, kad labiausiai pastebimą poveikį sukels medžiagos, savo magnetinėmis savybėmis panašios į geležį, t. y. nikelis, kobaltas ir kai kurie magnetiniai lydiniai. Iš tiesų, kai į ritę įvedama iš šių medžiagų pagaminta šerdis, magnetinio srauto padidėjimas pasirodo gana reikšmingas. Kitaip tariant, galime pasakyti, kad jų magnetinis pralaidumas yra didelis; Pavyzdžiui, nikelio vertė gali siekti 50, kobalto – 100. Visos šios didelės vertės medžiagos yra sujungtos į vieną feromagnetinių medžiagų grupę.

Tačiau visos kitos „nemagnetinės“ medžiagos taip pat turi tam tikrą įtaką magnetiniam srautui, nors ši įtaka yra daug mažesnė nei feromagnetinių medžiagų. Atlikus labai kruopščius matavimus, šį pokytį galima aptikti ir nustatyti įvairių medžiagų magnetinį laidumą. Tačiau reikia turėti omenyje, kad aukščiau aprašytame eksperimente mes palyginome magnetinį srautą ritėje, kurios ertmė užpildyta geležimi, su srautu ritėje, kurios viduje yra oras. Kol kalbėjome apie tokias labai magnetines medžiagas kaip geležis, nikelis, kobaltas, tai neturėjo reikšmės, nes oro buvimas labai mažai veikia magnetinį srautą. Tačiau tirdami kitų medžiagų, ypač paties oro, magnetines savybes, žinoma, turime palyginti su ritė, kurios viduje nėra oro (vakuumo). Taigi, norint nustatyti magnetinį pralaidumą, mes imame magnetinių srautų santykį tiriamoje medžiagoje ir vakuume. Kitaip tariant, vakuumo magnetinį pralaidumą imame kaip vieną (jei , tada ).

Matavimai rodo, kad visų medžiagų magnetinis pralaidumas skiriasi nuo vieneto, nors dažniausiai šis skirtumas yra labai mažas. Tačiau ypač įsidėmėtina tai, kad vienų medžiagų magnetinis pralaidumas yra didesnis už vienetą, o kitų – mažesnis už vienetą, t.y., kai kurių medžiagų užpildymas ritę padidina magnetinį srautą, o užpildydamas ritę kitomis medžiagomis sumažina. šis srautas. Pirmoji iš šių medžiagų vadinama paramagnetinėmis (), o antroji - diamagnetinėmis (). Kaip rodo lentelė. 7, paramagnetinių ir diamagnetinių medžiagų pralaidumo skirtumas nuo vienybės yra nedidelis.

Ypač reikėtų pabrėžti, kad paramagnetiniams ir diamagnetiniams kūnams magnetinis pralaidumas nepriklauso nuo išorinio, įmagnetinančio lauko magnetinės indukcijos, t.y. tai yra pastovi reikšmė, apibūdinanti tam tikrą medžiagą. Kaip matysime § 149, tai netaikoma geležies ir kitų panašių (feromagnetinių) kūnų atveju.

7 lentelė. Kai kurių paramagnetinių ir diamagnetinių medžiagų magnetinis pralaidumas

Paramagnetinių ir diamagnetinių medžiagų įtaka magnetiniam srautui, kaip ir feromagnetinių medžiagų, paaiškinama tuo, kad ritės apvijoje srovės sukuriamas magnetinis srautas jungiasi su elementariųjų amperų srovių sklindančiu srautu. Paramagnetinės medžiagos padidina ritės magnetinį srautą. Šis srauto padidėjimas, kai ritė užpildoma paramagnetine medžiaga, rodo, kad paramagnetinėse medžiagose, veikiant išoriniam magnetiniam laukui, elementarios srovės yra orientuotos taip, kad jų kryptis sutaptų su apvijos srovės kryptimi (276 pav.). Nedidelis skirtumas nuo vienybės tik rodo, kad paramagnetinių medžiagų atveju šis papildomas magnetinis srautas yra labai mažas, t.y., kad paramagnetinės medžiagos įmagnetinamos labai silpnai.

Magnetinio srauto sumažėjimas užpildant ritę diamagnetine medžiaga reiškia, kad šiuo atveju magnetinis srautas iš elementarių amperų srovių yra nukreiptas priešingai ritės magnetiniam srautui, t.y. diamagnetinėse medžiagose, veikiant išorinei medžiagai. magnetinis laukas, atsiranda elementarios srovės, nukreiptos priešingos apvijų srovėms (277 pav.). Nukrypimų nuo vienybės mažumas šiuo atveju taip pat rodo, kad šių elementariųjų srovių papildomas srautas yra mažas.

Ryžiai. 277. Diamagnetinės medžiagos ritės viduje susilpnina solenoido magnetinį lauką. Elementariosios srovės juose nukreiptos priešingai nei srovė solenoide

Yra mikroskopinės apskritos srovės ( molekulinės srovės). Ši mintis vėliau pasitvirtino, atradus elektroną ir atomo sandarą: šios srovės susidaro elektronams judant aplink branduolį ir, kadangi jos orientuotos taip pat, iš viso jos viduje sudaro lauką. aplink magnetą.

Nuotraukoje A plokštumos, kuriose yra elementarios elektros srovės, yra atsitiktinai orientuotos dėl chaotiško šiluminio atomų judėjimo, o medžiaga nepasižymi magnetinėmis savybėmis. Įmagnetintoje būsenoje (pavyzdžiui, veikiant išoriniam magnetiniam laukui) (Pav b) šios plokštumos orientuotos identiškai, o jų veiksmai sumuojami.

Magnetinis pralaidumas.

Terpės reakciją į išorinio magnetinio lauko su indukcija B0 (laukas vakuume) poveikį lemia magnetinis jautrumas μ :

Kur IN— magnetinio lauko indukcija medžiagoje. Magnetinis pralaidumas panašus į dielektrinę konstantą ɛ .

Pagal magnetines savybes medžiagos skirstomos į diamagnetinės medžiagos, paramagnetai Ir ferromagnetai. Diamagnetinėms medžiagoms koeficientas μ , kuris apibūdina terpės magnetines savybes, yra mažesnis už vienetą (pavyzdžiui, bismutui μ = 0,999824); paramagnetinėse medžiagose μ > 1 (platinai μ - 1,00036); feromagnetuose μ ≫ 1 (geležis, nikelis, kobaltas).

Diamagnetus atstumia magnetas, prie jo traukia paramagnetines medžiagas. Pagal šias savybes jie gali būti atskirti vienas nuo kito. Daugeliui medžiagų magnetinis pralaidumas yra beveik toks pat kaip vienetas, tačiau feromagnetams jis jį gerokai viršija ir siekia kelias dešimtis tūkstančių vienetų.

Feromagnetai.

Feromagnetai pasižymi stipriausiomis magnetinėmis savybėmis. Magnetiniai laukai, kuriuos sukuria feromagnetai, yra daug stipresni nei išorinis magnetizuojantis laukas. Tiesa, feromagnetų magnetiniai laukai nesusidaro dėl elektronų sukimosi aplink branduolius - orbitos magnetinis momentas, o dėl paties elektrono sukimosi – jo paties magnetinis momentas, vadinamas suktis.

Curie temperatūra ( TSu) yra temperatūra, kurią viršijus feromagnetinės medžiagos praranda savo magnetines savybes. Kiekvienam feromagnetui jis skiriasi. Pavyzdžiui, dėl geležies T s= 753 °C, nikeliui T s= 365 °C, kobaltui T s= 1000 °C. Yra feromagnetinių lydinių, kuriuose T s < 100 °С.

Pirmuosius išsamius feromagnetų magnetinių savybių tyrimus atliko iškilus rusų fizikas A. G. Stoletovas (1839-1896).

Feromagnetai naudojami gana plačiai: kaip nuolatiniai magnetai (elektros matavimo prietaisuose, garsiakalbiuose, telefonuose ir kt.), plieninės šerdys transformatoriuose, generatoriuose, elektros varikliuose (magnetiniam laukui sustiprinti ir elektros energijos taupymui). Magnetinės juostos, pagamintos iš feromagnetinių medžiagų, įrašo garsą ir vaizdą magnetofonams ir vaizdo magnetofonams. Informacija įrašoma ant plonų magnetinių plėvelių, skirtų saugojimo įrenginiams elektroniniuose kompiuteriuose.