Amper hipotezinin anlamı nedir? Ampere'nin manyetik özellikleri açıklayan teorisi

Harici bir manyetik alanın etkisine maruz kalmayan izole bir atomu ele alalım. Fikirlere göre klasik fizik Atomlardaki elektronlar belirli kapalı yörüngelerde hareket ederler. Her elektronun bu hareketi kapalı bir akım döngüsüne eşdeğerdir. Bu nedenle, manyetik özellikleri açısından herhangi bir atom veya molekül, belirli bir elektronik mikro akım seti olarak düşünülebilir. Bu Ampere'nin hipotezi Manyetizmanın doğası hakkında.

Bir elektronun yörüngedeki hareketinin neden olduğu elektrik akımının manyetik momenti pm'ye elektronun yörünge manyetik momenti denir. Basitlik açısından atomdaki bir elektronun belirli bir hızda hareket ettiğini varsayalım. v yarıçaplı dairesel bir yörüngede R(pirinç.).

Akımın manyetik momentinin tanımına göre yörünge manyetik moment elektron sayısal olarak eşittir

burada S elektron yörüngesinin alanıdır. p vektörü, dairesel akımın merkezindeki manyetik alanla aynı yönde yönlendirilir.

Maddelerin manyetik alanda sergilediği özelliklere manyetik, maddelerin kendilerine ise denir. mıknatıslar. Maddelerin manyetik özellikleri, atomlarındaki manyetik momentlerin varlığıyla belirlenir. Çoğu element için, harici bir manyetik alanın yokluğunda, atomlara giren elektronların manyetik momentleri, farklı yönlere sahip oldukları ve birbirlerini tamamen telafi ettikleri için sıfıra eşittir. Harici bir manyetik alanın uygulanması, manyetik atomların momentlerinin yeniden yönlendirilmesine ve sıfır olmayan bir manyetik momentin ortaya çıkmasına neden olur. Bu durumda sıfır olmayan toplam manyetik moment, manyetik alanı değiştirir.

Bir maddedeki (mıknatıs) manyetik alanı incelerken, iki tür akım ayırt edilir - makro akımlar ve mikro akımlar. Altında makro akımlar anlamak elektrik akımları iletkenlik ve yüklü makroskobik cisimlerin hareketiyle ilişkili konveksiyon akımları. Mikro akımlar veya moleküler akımlar atom, iyon ve moleküllerdeki elektronların hareketinden kaynaklanan akımlardır.

Bir maddede, makro akımların manyetik alanına (genellikle harici olarak adlandırılır) ek bir mikro akım manyetik alanı (sırasıyla dahili olarak adlandırılır) eklenir. Manyetik indüksiyon vektörü B, maddede ortaya çıkan manyetik alanı karakterize eder, yani. geometrik toplam manyetik indüksiyon harici (Во) ve dahili (В int) alanlar:

Onlar. B vektörü mıknatısın manyetik özelliklerine bağlı olmalıdır. Mikro akımların manyetik alanı, bir mıknatısın harici bir manyetik alana yerleştirildiğinde mıknatıslanması sonucu ortaya çıkar. Bu nedenle maddedeki manyetik alanın birincil kaynağı makro akımlardır.

Boşlukta alan yalnızca makro akımlar tarafından ve maddede makro akımlar ve mikro akımlar tarafından yaratıldığından, o zaman maddedeki alan için toplam mevcut yasa benziyor

(13.1.1)

makro ve mikro olduğum yer - cebirsel toplamlar sırasıyla, kapalı bir L döngüsü tarafından kapsanan makro ve mikro akımlar, yani L halkası tarafından oluşturulan yüzey boyunca ortaya çıkan makro ve mikro akımlar.

Ortamın manyetik özelliklerine bağlı olan H miktarına denir. manyetik alan kuvveti.

Manyetik alan kuvvetinin ölçü birimi A/m'dir. Mıknatıslanma vektörlerinin yönleri ve manyetik alan kuvveti çakışırsa, maddelere izotropik mıknatıslar denir. Mıknatıslanma vektörünün yönü, kristalografik eksenlere göre alanın yönüne bağlıysa, o zaman maddeler anizotropik mıknatıslardır. Grafiksel olarak, manyetik alan kuvveti, her noktada teğeti o noktadaki kuvvetin yönü ile çakışan çizgiler kullanılarak gösterilir. Bu çizgilerin yoğunluğu gerilim vektörünün büyüklüğüyle orantılıdır. Manyetik indüksiyon vektörünün aksine, H vektörünün çizgileri, farklı manyetik özelliklere sahip iki madde arasındaki arayüzde başlar ve biter.

Diamıknatıslar harici bir manyetik alanın yokluğunda atomların veya moleküllerin manyetik momentleri sıfıra eşit olan maddelerdir; diyamanyetik maddelerin atomlarında veya moleküllerinde, tüm elektronların yörüngesel manyetik momentlerinin vektör toplamı sıfırdır. Diamıknatıslar inert gazlar, çoğunluk organik bileşikler, birçok metal (bizmut, çinko, altın, bakır, gümüş, cıva vb.), reçineler, su, cam, mermer.

Diyamanyetik bir madde manyetik bir alana sokulduğunda, atomlarının her birinde, manyetik alan indüksiyonunun B vektörüne zıt yönde bir manyetik moment ΔР m indüklenir.

Bir maddenin mıknatıslanmasını karakterize etmek için şunları tanıtıyoruz: fiziksel miktar mıknatıslanma şiddeti denir.

Mıknatıslanma vektörü veya mıknatıslanma yoğunluğu J, bir maddenin küçük bir hacminin ΔV manyetik momentinin bu hacme oranıdır

burada P mi manyetik momenttir Ben molekül, N - toplam sayıΔV hacimli moleküller. ΔV hacmi o kadar küçük olmalıdır ki, kendi sınırları dahilinde manyetik alan tekdüze kabul edilebilir. İÇİNDE Uluslararası sistem birimler (SI) mıknatıslanma vektörü metre başına amper (A/m) cinsinden ölçülür.

Belirli bir gövde, μ 1 geçirgenliğine sahip bir ortamda tekdüze bir H 0 manyetik alanına sokulursa, bu gövdenin içindeki H manyetik alan gücü, H 0 dış (başlangıç) alanının kuvvetlerinin toplamına eşit olacaktır. ve vücudun moleküler akımlarının yarattığı Hm alanı:

Н= Н 0 + Н m,

burada N m denir manyetikliği giderme alanı. Bu alan, vücudun dikkate alınan noktasının koordinatlarına, şekline ve oryantasyonuna bağlıdır. dış alan.

Bir mıknatısta manyetik indüksiyon B oluşturulan alanın toplamına göre belirlenir dış kaynaklar ve mıknatısın kendisinin manyetik momentlerinin alanları:

Manyetik alan kuvveti nereden geliyor?

Bunun aksine manyetik geçirgenlik dielektrik sabiti birden büyük veya küçük olabilir. Diyamanyetik malzemeler için μ<1, а у парамагнетиков μ>1.

Bir atomun (veya molekülün) tüm elektronlarının yörüngesel manyetik momentlerinin vektör toplamı sıfıra eşit değilse, o zaman atomun bir bütün olarak belirli bir manyetik momenti Р m vardır. Bu tür atomlara (moleküllere) paramanyetik, bunlardan oluşan maddelere ise denir. paramanyetik. Paramanyetik malzemeler arasında oksijen, nitrik oksit, alüminyum, platin ve diğer maddeler bulunur.

Paramanyetik malzemelerde mıknatıslanma vektörü uygulanan alan boyunca yönlendirilir. Bu durumda atomların ve moleküllerin manyetik momentleri sıfırdan farklıdır ancak rastgele yönlendirilmiştir. Harici bir manyetik alan uygulandığında yönleri yeniden dağıtılır. Manyetik alana yaklaşan manyetik momentlerin sayısının baskın olduğu ortaya çıkar. Bu, alan indüksiyon vektörü boyunca yönlendirilmiş sıfır olmayan mıknatıslanmanın ortaya çıkmasına yol açar.

Diyamanyetik malzemelerin aksine, paramanyetik malzemeler sıcaklığa güçlü bir şekilde bağlı olan manyetik duyarlılığa sahiptir.

Birçok paramanyetik madde için, manyetik duyarlılığın sıcaklıkla değişmesi Curie tarafından belirlenen yasaya uyar:

nerede T – termodinamik sıcaklık, C maddenin türüne bağlı olarak Curie sabitidir.

Klasik paramanyetizma teorisi 1905 yılında P. Langevin tarafından geliştirildi. istatistiksel problem düzgün bir manyetik alanda moleküler akımların (ve karşılık gelen manyetik momentlerin P m) davranışı üzerine. Manyetik alanın bir atom üzerindeki yönlendirici etkisi, atomun manyetik momentine ve alanın manyetik indüksiyonuna (B) bağlıdır.

Oersted ve Ampere'nin keşifleri, manyetik olayların doğasının yeni ve daha derin bir şekilde anlaşılmasına yol açtı. Bu deneylerde oluşturulan kimliğe dayanarak manyetik eylemler mıknatıslar ve uygun şekilde seçilmiş akımlar, Ampere özel varlığın varlığı fikrinden kararlı bir şekilde vazgeçti manyetik yükler. Ampere'nin bakış açısına göre, temel bir mıknatıs, küçük bir madde parçacığının (bir atom, bir molekül veya bunların bir grubu) içinde dolaşan dairesel bir akımdır. Mıknatıslandığında, bu akımların çoğu veya azı (amper akımları)'da gösterildiği gibi birbirine paralel ayarlanır.

Dairesel bir akımın manyetik özellikleri açısından, ekseni akım düzlemine dik olan kısa bir mıknatısa oldukça benzediğini gördük. Bu nedenle, geleneksel olarak Şekil 2'de gösterilmiştir. 209 yönlendirilmiş moleküler akım sistemi, Coulomb hipotezindeki temel mıknatıs zincirlerine tamamen eşdeğerdir.

Böylece Ampere'nin teorisi, özel manyetik yüklerin varlığı varsayımını gereksiz hale getirerek tüm manyetik olayları temel elektrik akımlarını kullanarak açıklamayı mümkün kıldı. Mıknatıslanabilir cisimlerin özelliklerinin daha derinlemesine incelenmesi, yalnızca manyetik yükler veya temel mıknatıslar hipotezinin gereksiz olduğunu değil, aynı zamanda bunun yanlış olduğunu ve bazı deneysel gerçeklerle bağdaştırılamayacağını da gösterdi. Bu gerçekleri daha sonra öğreneceğiz. Ampere teorisi açısından bakıldığında, önceki paragrafta tartıştığımız kuzey ve güney kutuplarının ayrılmazlığı tamamen ortaya çıkıyor. Her temel mıknatıs temsil eder dairesel dönüş akım Bu bobinin bir tarafının kuzey kutbuna, diğer tarafının ise güney kutbuna karşılık geldiğini daha önce görmüştük. Bu nedenle uçağın bir tarafını diğerinden ayırmak mümkün olmadığı gibi, kuzey ve güney kutuplarını da birbirinden ayırmak imkansızdır.

Böylece aşağıdaki ana sonuca ulaştık.

Manyetik yük yoktur. Bir maddenin her atomu, manyetik özelliklerine göre dairesel bir akım olarak düşünülebilir. Mıknatıslanmış bir cismin manyetik alanı bu dairesel akımların manyetik alanlarından oluşur.

Mıknatıslanmamış bir cisimde, tüm temel akımlar düzensiz bir şekilde yerleştirilmiştir ve bu nedenle dış uzayda herhangi bir manyetik alan gözlemlemiyoruz.

Bir cismin mıknatıslanma süreci, harici bir manyetik alanın etkisi altında, temel akımlarının az ya da çok birbirine paralel hale gelmesi ve bunun sonucunda ortaya çıkan bir manyetik alan yaratması gerçeğinden oluşur.

Manyetik moment

Manyetik moment, manyetik dipol momenti- karakterize eden ana miktar manyetik özellikler maddeler. Göre manyetizmanın kaynağı klasik teori elektromanyetik olaylar, elektriksel makro ve mikro akımlardır. Temel kaynak Manyetizma kapalı bir akım olarak kabul edilir. Temel parçacıkların manyetik momentleri vardır. atom çekirdeği, elektronik kabuklar atomlar ve moleküller. Manyetik moment temel parçacıklar(elektronlar, protonlar, nötronlar ve diğerleri), kuantum mekaniğinin gösterdiği gibi, kendi mekanik momentlerinin (spin) varlığından kaynaklanmaktadır.

Manyetik moment A⋅m2 veya J/T (SI) veya erg/Gs (SGS), 1 erg/Gs = 10 -3 J/T cinsinden ölçülür. Temel manyetik momentin spesifik birimi Bohr magnetonudur.

Elektrik akımına sahip düz bir devre olması durumunda manyetik moment şu şekilde hesaplanır:

Nerede BEN- devredeki akım gücü, S- kontur alanı, - birim vektör kontur düzlemine normaldir. Manyetik momentin yönü genellikle burgu kuralına göre bulunur: jiletin sapını akım yönünde döndürürseniz, manyetik momentin yönü yön ile çakışacaktır. ileri hareket jilet.

Muhtemelen her biriniz mıknatısları gördünüz ve hatta onların özelliklerini incelediniz. Bir yığının üzerine bir mıknatıs getirirsen küçük eşyalar Bunlardan bazıları (çiviler, düğmeler, ataçlar) mıknatıs tarafından çekilecek, ancak bazıları (tebeşir parçaları, bakır ve alüminyum madeni paralar, toprak topakları) hiç tepki vermeyecektir. Bu neden böyle? Manyetik alanın gerçekten bazı maddeler üzerinde hiçbir etkisi yok mu? Bu paragrafta tam olarak tartışılacak olan şey budur.

Pirinç. 5.1. Negatif yüklü bir çubuğun elektrik alanının etkisiyle iletken kürenin ona en yakın kısmı pozitif yük kazanır.

Pirinç. 5.2. Harici bir manyetik alandaki diyamanyetik (a) ve paramanyetik (b) numunelerden örnekler: kırmızı çizgiler - numune tarafından oluşturulan manyetik alanın çizgileri; mavi - manyetik çizgiler dış manyetik alan; yeşil - ortaya çıkan manyetik alanın çizgileri

Elektrik ve manyetik alanların madde üzerindeki etkilerinin karşılaştırılması

8.sınıfta okuyorum elektriksel olaylar, harici bir elektrik alanının etkisi altında yeniden dağıtımın meydana geldiğini öğrendiniz elektrik ücretleri içeri yüksüz vücut(Şekil 5.1). Sonuç olarak vücut, dışarıya zıt yönde kendi elektrik alanını oluşturur ve bu nedenle maddedeki elektrik alanı her zaman zayıflar.

Madde aynı zamanda manyetik alanı da değiştirir. Öyle maddeler var ki (durumunda olduğu gibi) elektrik alanı) kendi içlerindeki manyetik alanı zayıflatır. Bu tür maddelere diyamanyetik denir. Aksine, birçok madde manyetik alanı arttırır - bunlar paramıknatıslar ve ferromıknatıslardır.

Gerçek şu ki, manyetik alana yerleştirilen herhangi bir madde mıknatıslanır, yani manyetik indüksiyonu farklı maddeler için farklı olan kendi manyetik alanını yaratır.

zayıf manyetik maddeler hakkında bilgi edinin

Manyetik indüksiyonu, dış manyetik alanın (yani mıknatıslanmaya neden olan alanın) manyetik indüksiyonundan çok daha az olan zayıf bir manyetik alan oluşturarak mıknatıslanan maddelere zayıf manyetik maddeler denir. Bu maddeler diyamanyetik ve paramanyetik maddeleri içerir.

Diamanyetler (Yunanca dia-diverjanstan) mıknatıslanarak dış manyetik alanın tersi yönde zayıf bir manyetik alan oluşturur (Şekil 5.2, a). Diamanyetik malzemelerin dış manyetik alanı biraz zayıflatmasının nedeni budur: içerideki manyetik alanın manyetik indüksiyonu

diyamanyetik malzeme (V d), dış manyetik alanın (V 0) manyetik indüksiyonundan biraz daha azdır:

Diyamanyetik bir malzeme manyetik alana yerleştirilirse, bunun dışına itilecektir (Şekil 5.3).

Pirinç. 5.4. Bir demir çivi manyetik bir alanda mıknatıslanır, böylece çivinin ucu yakına yerleşir. kuzey kutbu mıknatıs olur güney kutbu yani çivi mıknatıs tarafından çekilir

Pirinç. 5.5. Ferromıknatıslar, dış manyetik alan (a) ile aynı yönde yönlendirilmiş güçlü bir manyetik alan oluşturur; manyetik indüksiyon çizgileri ferromanyetik numunenin içine çekilmiş gibi görünüyor (b)

Diamanyetik bir madde neden manyetik alanın dışına itilir (Şekil 5.2, a)?

Diamanyetler arasında inert gazlar (helyum, neon vb.), birçok metal (altın, bakır, cıva, gümüş vb.), moleküler nitrojen, su vb. bulunur. İnsan vücudu diyamanyetiktir, çünkü ortalama %78'i aşağıdakilerden oluşur: su.

Paramıknatıslar (Yunanca para-yakından) mıknatıslanarak dış manyetik alanla aynı yönde yönlendirilmiş zayıf bir manyetik alan oluşturur (Şekil 5.2, b). Paramıknatıslar dış alanı biraz arttırır: paramıknatıs içindeki manyetik alanın manyetik indüksiyonu (B p), dış manyetik alanın manyetik indüksiyonundan (B 0) biraz daha büyüktür:

Paramanyetik malzemeler arasında oksijen, platin, alüminyum, alkalin ve alkali toprak metalleri ve diğer maddeler. Paramanyetik bir madde manyetik alana yerleştirilirse bu alanın içine çekilecektir.

Ferromıknatısların incelenmesi

Zayıf manyetik maddeler manyetik alandan uzaklaştırılırsa mıknatıslanmaları hemen ortadan kalkacaktır. Yüksek derecede manyetik maddelerde (ferromıknatıslar) farklı şekilde gerçekleşir.

Ferromagnetler (Latince ferrum - demirden), harici bir manyetik alanın yokluğunda mıknatıslanmış kalan maddeler veya malzemelerdir.

Ferromıknatıslar mıknatıslanarak dış manyetik alanla aynı yönde yönlendirilmiş güçlü bir manyetik alan oluşturur (Şekil 5.4, 5.5, a). Ferromıknatıstan yapılmış bir gövde manyetik bir alana yerleştirilirse, içine çekilecektir (Şekil 5.5, b).

Neden yalnızca ferromanyetik malzemelerden yapılmış nesneler kalıcı bir mıknatıs tarafından tutuluyor (Şekil 5.6)?

Ferromıknatıslar küçük bir madde grubunu içerir: demir, nikel, kobalt, nadir toprak maddeleri ve bazı alaşımlar. Ferromıknatıslar dış manyetik alanı önemli ölçüde artırır: ferromıknatısların (Vf) içindeki manyetik alanın manyetik indüksiyonu, harici manyetik alanın (B 0) manyetik indüksiyonundan yüzlerce ve binlerce kat daha fazladır:

Bazı ferromıknatıslar için Curie sıcaklığı

Böylece kobalt manyetik alanı 175 kat, nikel 1120 kat, transformatör çeliği (%96-98'i demirden oluşur) 8000 kat artırır.

Ferromanyetik malzemeler geleneksel olarak iki türe ayrılır. Dış manyetik alanın kesilmesinden sonra mıknatıslanmaya devam eden malzemeler uzun zaman manyetik olarak sert ferromıknatıslar olarak adlandırılır. Yapmak için kullanılırlar kalıcı mıknatıslar. Kolayca mıknatıslanan ve hızla manyetikliği giderilen ferromanyetik malzemelere yumuşak manyetik ferromıknatıslar denir. Elektromıknatısların, motorların, transformatörlerin, yani çalışma sırasında sürekli yeniden mıknatıslanan cihazların çekirdeklerinin üretiminde kullanılırlar (bu tür cihazların yapısını ve çalışma prensibini daha sonra öğreneceksiniz).

Dikkat etmek! Curie sıcaklığına ulaşıldığında (tabloya bakınız), manyetik olarak yumuşak ve manyetik olarak sert malzemelerin ferromanyetik özellikleri kaybolur; malzemeler paramanyetik hale gelir.

Ampere'nin hipotezini tanıyalım

Akım taşıyan bir iletkenin manyetik bir iğne üzerindeki etkisini gözlemleyen (bkz. Şekil 1.1) ve akım taşıyan bobinlerin kalıcı mıknatıslar gibi davrandığını keşfeden (bkz. Şekil 1.3), A. Ampere, manyetik özellikleri hakkında bir hipotez öne sürdü. maddeler. Ampere, içerdeki maddelerin var olduğunu ileri sürdü. büyük miktar sönümsüz küçük dairesel akımlar ve bunların her biri küçük bir bobin gibi bir mıknatıstır. Kalıcı bir mıknatıs, belirli bir yöne yönlendirilmiş bu tür birçok temel mıknatıstan oluşur.

Ampere, maddelerin mıknatıslanma mekanizmasını şu şekilde açıkladı. Gövde mıknatıslanmadıysa dairesel akımlar rastgele yönlendirilir (Şekil 5.7, a). Bir dış manyetik alan, bu akımları, her bir akımın manyetik alanının yönü, dış manyetik alanın yönü ile çakışacak şekilde yönlendirmeye çalışır.

Pirinç. 5.7. Ampere hipotezine göre cisimlerin mıknatıslanma mekanizması: a—dairesel akımlar rastgele yönlendirilir, cisim mıknatıslanmaz; b - dairesel akımlar belirli bir yöne yönlendirilir, vücut mıknatıslanır

manyetik alan (Şekil 5.7, b). Bazı maddeler için akımların bu yönelimi (mıknatıslanma), dış manyetik alanın kesilmesinden sonra bile kalır. Böylece Ampere, tüm manyetik olayları hareketli yüklü parçacıkların etkileşimi ile açıkladı.

Ampere'nin hipotezi, manyetizma teorisinin yaratılmasına ivme kazandırdı. Bu hipoteze dayanarak açıklandı bilinen özellikler ferromıknatıslar, ancak dia- ve paramanyetizmanın doğasını ve nedenini açıklayamadı küçük miktar maddeler ferromanyetik özelliklere sahiptir. Modern teori Manyetizma yasalara dayanır kuantum mekaniği ve A. Einstein'ın görelilik teorisi.

Özetleyelim

Manyetik alana yerleştirilen her madde mıknatıslanır, yani kendi manyetik alanını oluşturur.

Güvenlik soruları

1. Bir madde manyetik alanını neden değiştirir? 2. Diyamanyetik maddelere örnekler verin; paramanyetik malzemeler; ferromıknatıslar. Bu maddelerin her birinin kendi manyetik alanının yönü nedir? 3. Diyamanyetik malzemeden yapılmış bir cisim dış manyetik alanda nasıl davranır? paramanyetik? ferromanyetik mi? 4. Ferromanyetik malzemeler neden yüksek derecede manyetik olarak değerlendiriliyor?

5. Yumuşak manyetik malzemeler nerede kullanılır? manyetik olarak sert malzemeler?

6. A. Ampere ferromıknatısların mıknatıslanmasını nasıl açıkladı?

Egzersiz No. 5

1. Kalıcı mıknatıs yapmak için hangi çelik (yumuşak manyetik veya sert manyetik) daha uygundur?

2. Hangi manyetik özelliklere sahip olacaktır: a) 900 °C'de demir? b) 900 °C'de kobalt?

3. Bakır bir silindir bir yayın ucuna asıldı ve güçlü bir manyetik alana yerleştirildi (Şekil 1). Yay uzaması nasıl değişti?

4. Kalıcı bir mıknatıs neden demir nesnelerden oluşan bir zinciri tutabilir (Şekil 2)?

5. Yüksek basınç altındaki bir kap, bir gaz karışımı (azot ve oksijen) içerir. Bu karışımı tek tek bileşenlere ayırmanın bir yolunu önerin.

6. Faydalanmak ek kaynaklar bilgi, manyetik kaldırma hakkında bilgi edinin. Uygulamanın beklentileri nelerdir?

Deneysel görev

Etkileşimi yeterince keşfedin güçlü mıknatıs yapılmış gövdelerle farklı malzemeler(örneğin bakır, alüminyum, demir).

Bu ders kitabı materyali

Dünyadaki herhangi bir maddenin belirli manyetik özellikleri vardır. Manyetik geçirgenlik ile ölçülürler. Bu yazıda maddenin manyetik özelliklerine bakacağız.

Ampere'nin hipotezi

Manyetik geçirgenlik, belirli bir ortamdaki manyetik alan indüksiyonunun, vakumdaki manyetik alan indüksiyonundan kaç kat daha az veya daha fazla olduğunu gösterir.

Kendi manyetik alanını oluşturan maddeye mıknatıslanmış madde denir. Mıknatıslanma, bir madde harici bir manyetik alana yerleştirildiğinde meydana gelir.

Fransız bilim adamı Ampere, bunun sonucu olarak cisimlerin manyetik özelliklere sahip olmasının nedenini belirledi. Ampere'nin hipotezi, bir maddenin içinde mikroskobik elektrik akımlarının olduğunu belirtir (bir elektronun kendi manyetik momenti vardır ve bu da kuantum doğası, yörünge hareketi atomlardaki elektronlar). Bir maddenin manyetik özelliklerini belirleyen onlardır. Akımların yönleri düzensizse, oluşturdukları manyetik alanlar birbirini iptal eder. Vücut mıknatıslanmamıştır. Harici bir manyetik alan bu akımları düzenler. Sonuç olarak madde kendi manyetik alanını geliştirir. Bu maddenin mıknatıslanmasıdır.

Bu tam olarak maddelerin harici bir manyetik alana tepkimesi ve onların düzenlenmesiyle gerçekleşir. iç yapı, bir maddenin manyetik özelliklerini belirler. Bu parametrelere göre aşağıdaki gruplara ayrılırlar:

• Paramıknatıslar
• Diamıknatıslar
• Ferromıknatıslar
• Antiferromıknatıslar

Diamıknatıslar ve paramıknatıslar

• Manyetik alan kuvvetinden bağımsız olarak negatif manyetik duyarlılığa sahip maddelere diyamanyetik malzemeler denir. Bir maddenin hangi manyetik özelliklerine negatif manyetik duyarlılık denildiğini bulalım. Bu, bir mıknatısın bir vücuda getirildiği ve çekilmek yerine itildiği zamandır. Diamıknatıslar örneğin inert gazlar, hidrojen, fosfor, çinko, altın, nitrojen, silikon, bizmut, bakır ve gümüşü içerir. Yani bunlar süper iletken durumda olan veya kovalent bağlara sahip maddelerdir.
• Paramanyetik malzemeler. Bu maddeler için manyetik duyarlılık aynı zamanda mevcut alan kuvvetine de bağlı değildir. Yine de olumlu. Yani bir paramanyetik bir sabite yaklaştığında çalışma mıknatısıçekici bir güç ortaya çıkar. Bunlara alüminyum, platin, oksijen, manganez, demir dahildir.

Ferromıknatıslar

Pozitif manyetik duyarlılığı yüksek olan maddelere ferromıknatıs denir. Bu maddeler için, diyamanyetik ve paramanyetik malzemelerin aksine, manyetik duyarlılık, sıcaklığa ve manyetik alan gücüne önemli ölçüde bağlıdır. Bunlara nikel ve kobalt kristalleri dahildir.

Antiferromıknatıslar ve ferrimıknatıslar

• Isıtıldığında ısınan maddeler faz geçişi Bu maddenin paramanyetik özelliklerinin ortaya çıkmasıyla birlikte antiferromıknatıslar denir. Sıcaklık belli bir sıcaklığın altına düşerse maddenin bu özellikleri görülmez. Bu maddelerin örnekleri manganez ve krom olacaktır.
• Ferrimanyetler, içlerinde telafi edilmemiş antiferromanyetizmanın varlığı ile karakterize edilir. Manyetik duyarlılıkları aynı zamanda sıcaklıklara ve manyetik alan gücüne de bağlıdır. Ama hâlâ farklılıkları var. Bu maddeler çeşitli oksitleri içerir.

Yukarıdaki mıknatısların tümü ayrıca 2 kategoriye ayrılabilir:

• Sert manyetik malzemeler. Bunlar gelen malzemeler yüksek değer zorlayıcı güç. Onları yeniden mıknatıslamak için güçlü bir manyetik alan yaratmak gerekir. Bu malzemeler kalıcı mıknatısların üretiminde kullanılır.
• Yumuşak manyetik malzemeler ise tam tersine düşük bir zorlayıcı kuvvete sahiptir. Zayıf manyetik alanlarda doygunluğa girebilirler. Mıknatıslanmanın tersine çevrilmesi nedeniyle düşük kayıplara sahiptirler. Bu nedenle bu malzemeler, elektrikle çalışan elektrikli makinelerin çekirdeklerinin yapımında kullanılır. alternatif akım. Bu, örneğin bir akım ve gerilim transformatörü, bir jeneratör veya asenkron bir motordur.

Maddenin tüm temel manyetik özelliklerine baktık ve ne tür mıknatısların var olduğunu bulduk.

Ampere, cisimlerin mıknatıslanmasını açıklamak için maddenin moleküllerinde dairesel akımların dolaştığını öne sürdü ( moleküler akımlar). Bu tür akımların her birinin manyetik bir momenti vardır ve çevredeki alanda bir manyetik alan yaratır. Harici bir alanın yokluğunda, moleküler akımlar rastgele yönlendirilir ve bunun sonucunda ortaya çıkan alan sıfıra eşittir. Bireysel moleküllerin manyetik momentlerinin kaotik yönelimi nedeniyle vücudun toplam manyetik momenti de sıfıra eşit. Bir alanın etkisi altında, moleküllerin manyetik momentleri, mıknatısın mıknatıslanmasının bir sonucu olarak tek yönde baskın bir yönelim kazanır - toplam manyetik momenti sıfırdan farklı hale gelir. Bu durumda bireysel moleküler akımların manyetik alanları artık birbirini dengelemez ve B alanı ortaya çıkar.

Kalıcı mıknatısların özelliklerini açıklamak için manyetizma çalışmasının başlangıcında Ampere, o zamanlar, tamamı maddenin manyetik özelliklerini açıklayan sözde "moleküler akımların" varlığı hakkında cesur bir hipotez öne sürdü. Şu anda Ampere'nin hipotezi neredeyse açık görünüyor; maddelerin manyetik özelliklerinden sorumlu olan fiziksel mekanizmalar, Ampere'nin zamanında mümkün olandan çok daha derinlemesine incelenmiştir.