Історія вчення про магнетизм.

Перші письмові свідчення про М. (Китай) мають більш ніж двотисячоліття давність. У них згадується про застосування природних постійних магнітів як компаса. У роботах старогрецьких і римських учених є згадка про тяжінні і відштовхуванні природних магнітів і про намагнічуванні в присутності магніту ошурки (наприклад, у Лукреція в поемі "Про природу речей", 1 століття до н. Е..). В епоху середньовіччя в Європі став широко застосовуватися магнітний компас (з 12 століття), були зроблені спроби експериментального вивчення взаємодії магнітів різної форми (П'єр Перегрін де Марікур, 1269). Результати досліджень М. в епоху Відродження були узагальнені у праці У. Гільберта "Про магніті, магнітних тілах і про великий магніті - Землі" (1600). Гільберт показав, зокрема, що Земля - ​​магнітний диполь, і довів неможливість роз'єднання двох різнойменних полюсів магніту. Далі вчення про М. розвивалося в роботах Р. Декарта, Ф. Епінуса, Ш. Кулона. Декарт був автором першої детальної метафізичної теорії М. і геомагнетизму ("Начала філософії", частина 4, 1644); він виходив з існування особливої ​​магнітної субстанції, що обумовлює своєю присутністю і рухом М. тел.
У трактаті "Досвід теорії електрики і магнетизму" (1759) Епінус підкреслив тісний аналогію між електричними і магнітними явищами. Ця аналогія, як показав Кулон (1785-1789), має певне кількісне вираження: взаємодія точкових магнітних полюсів підпорядковується тому ж закону, що і взаємодія точкових електричних зарядів (Кулона закон). У 1820 Х. Ерстед відкрив магнітне поле електричного струму.
У тому ж році А. Ампер встановив закони магнітної взаємодії струмів, еквівалентність магнітних властивостей кругового струму і тонкого плоского магніта; М. він пояснював існуванням молекулярних струмів. У 30-х роках 19 століття К. Гаусс і В. Вебер розвинули математичну теорію геомагнетизму і розробили методи магнітних вимірів.
Новий етап у вивченні М. починається з робіт М. Фарадея, який дав послідовну трактування явищ М. на основі уявлень про реальність електро-магнітного поля. Ряд найважливіших відкриттів в області електромагнетизму (електромагнітна індукція - Фарадей, 1831; правило Ленца - Е. Х. Ленц, 1833, тощо), узагальнення відкритих електромагнітних явищ в працях Дж. К. Максвелла (1872), систематичне вивчення властивостей феромагнетиків і парамагнетиків (А. Г. Столетов, 1872; П. Кюрі, 1895, та інші) заклали основи сучасної макроскопічної теорії М.
Мікроскопічний підхід до вивчення М. став можливий після відкриття електронно-ядерної структури атомів. На основі класичної електронної теорії Х. А. Лоренца П. Ланжевен в 1905 побудував теорію діамагнетизму (він створив також квазікласичному теорію парамагнетизму). У 1892 Б. Л. Розінг і в 1907 П. Вейс висловили ідею про існування внутрішнього молекулярного поля, що обумовлює властивості феромагнетиків. Відкриття електронної спина і його магнетизму (С. Гаудсміт, Дж. Ю. Уленбек, 1925), створення послідовної теорії мікроскопічних явищ - квантової механіки - привело до розвитку квантової теорії діа-, пара-і феромагнетизму. На основі квантовомеханічних уявлень (просторового квантування) Л. Брілюена в 1926 знайшов залежність намагніченості парамагнетиків від зовнішнього магнітного поля і температури. Ф. Хунд в 1927 провів порівняння експериментальних і теоретичних значень ефективних магнітних моментів іонів в різних парамагнітних солях, що призвело до з'ясування впливу електричних полів парамагнітного кристала на «заморожування» орбітальних моментів іонів - як було встановлено, намагніченість кристала визначається майже виключно спіновими моментами (В. Пенні і Р. Шлепп; Дж. Ван Флек, 1932). У 30-х роках була побудована квантомеханические теорія магнітних властивостей вільних електронів (парамагнетизм Паулі, 1927; Ландау діамагнетизм, 1930). Істотне значення для подальшого розвитку теорії парамагнетизму мало передбачене Я. Г. Дорфманом (1923) і потім відкрите Е. К. Завойським (1944) явище електронного парамагнітного резонансу (ЕПР).
Створенню квантової теорії феромагнетизму передували роботи німецького фізика Е. Изинга (1925, двовимірна модель феромагнетиків), Дорфмана (1927, їм була доведена немагнітна природа молекулярного поля), В. Гейзенберга (1926, квантовомеханічний розрахунок атома гелію), В. Гейтлер і Ф. Лондона (1927, розрахунок молекули водню). У двох останніх роботах був використаний відкритий в квантовій механіці ефект обмінного (електростатичного) взаємодії електронів (П. Дірак, 1926) в оболонці атомів і молекул і встановлено його зв'язок з магнітними властивостями електронних систем, що підкоряються Фермі - Дірака статистикою (Паулі принципом). Квантова теорія феромагнетизму була почата роботами Я. І. Френкеля (1928, колективізованих модель) і Гейзенберга (1928, модель локалізованих спінів). Розгляд феромагнетизму як квантового кооперативного явища (Ф. Блох, Дж. Слейтер, 1930) привело до відкриття спінових хвиль. У 1932-1933 Л. Неелі і Л. Д. Ландау передбачили існування антиферомагнетизму. Вивчення нових класів магнітних речовин - антиферомагнетиків та феритів - дозволило глибше зрозуміти природу М. Була з'ясована роль магнитоупругих енергії в походженні енергії магнітної анізотропії, побудована теорія доменної структури і освоєні методи її експериментального вивчення.
Розвитку М. значною мірою сприяло створення нових експериментальних методів дослідження речовин. Нейтронографіческіе методи дозволили визначити типи атомних магнітних структур. Феромагнітний резонанс, спочатку відкритий і досліджений у роботах В. К. Аркадьєва (1913), а потім Дж. Гріффітса (1946), і антиферомагнітний резонанс (К. Гортер та інші, 1951) дозволили почати експериментальні дослідження процесів релаксації магнітної, а також дали незалежний метод визначення ефективних полів анізотропії в феро-і антиферомагнетиках.

 

Системи одиниць вимірювання

Метричні системи

· СІ

· СГС

· МКС

· МКГСС

Традиційні системи мір

· Руська система мір

· Англійська система мір

· Французька система мір

· Китайська система мір

· Японська система мір

· Стародавні одиниці виміру

Міжнародна система одиниць (СІ) (міжнародна абревіатура SI з фр. Système International d'Unités) — це сучасна форма метричної системи, збудована на базі семи основних одиниць[1]. СІ є найчастіше використовуваною системою одиниць при проведенні розрахунків в різних галузях науки, техніки, торгівлі тощо.

У 1960 11-ю Генеральною конференцією з мір та ваг Міжнародна система одиниць СІ була рекомендована як практична система одиниць для вимірювань фізичних величин. Головна мета впровадження такої системи — об'єднання великої кількості систем одиниць (СГС, МКГСС, МКС тощо) з різних галузей науки та техніки та усунення труднощів, пов’язаних з використанням значної кількості коефіцієнтів при перерахунках між ними та створенням великої кількості еталонів для забезпечення необхідної точності. Переваги СІ забезпечують підвищення продуктивності праці проектантів, виробників, науковців, спрощують та полегшують навчальний процес, а також практику міжнародних контактів між державами.

Міжнародна система одиниць СІ складається з набору одиниць вимірювання та набору кратних і часткових префіксів до них. Система також визначає стандартні скорочені позначення для одиниць та правила запису похідних одиниць.

Система СІ не є незмінною, вона є набором стандартів, в якому створюються одиниці виміру та коригуються їхні визначення згідно з міжнародними угодами в залежності від рівня сучасного розвитку вимірювальних технологій.

СГС (сантиметр-грам-секунда) — система фізичних одиниць.

У СГС основною одиницею для вимірювання довжини прийнято сантиметр, маси — грам, часу — секунду.

Система СГС широко використовується в фізиці й основна маса фізичної літератури, включно з класичними роботами, написана на її основі.

Існує кілька похідних від СГС систем, у яких різним чином записуються базові рівняння електродинаміки. Серед них

СГСГ — гаусова система одиниць.

Гаусова система найприродніша з усіх систем. Її переваги полягають у тому, що у вакуумі вектори електричної та магнітної індукції збігаються із векторами напруженості електричного й магнітного поля. Крім того напруженості електричного й магнітного полів мають однакову розмірність, що природньо з огляду на те, що вони складають єдине електромагнітне поле. Фізичині формули, записані в гаусовій системі мають найприродніший вигляд.

Проте, незважаючи на фізичну доцільність і логічність чи на те, що більшість класичних книг в області фізики й наукових праць у журналах написані з використанням саме цієї системи, гаусова система не стала основною міжнародною системою одиниць, оскільки її одиниці сили струму, напруги й опору не здобули широкого визнання й ввійшли в конфлікт із одиницями, які використовувалися на практиці.

· СГСЕ — абсолютна електростатична система одиниць.

· СГСМ — абсолютна електромагнітна система одиниц

МКС — система одиниць, заснована на метрі, кілограмі та секунді.

Система запропонована 1889 року першою Генеральною конференцією з мір та ваг.

Система одиниць МКС схожа з СГС.

Згодом до системи одиниць було додано ампер. Система що утворилася, отримала назву МКСА.

На основі МКСА 1960 року було прийнято Міжнародну систему одиниць СІ, яка на теперішній час витіснила МКС та МКСА.

Руська система мір — система одиниць виміру, яка традиційно використовувалася на Русі, пізніше в Російській імперії та СРСР до 1924 року. Застосування метричної системи мір в СРСР стало обов'язковим згідно постанови РНК СРСР від 21 липня 1925 року.

Англійська система мір використовується у Великобританії, США та інших країнах. Окремі з цих мір у ряді країн трохи відрізняються за своїм розміром, тому нижче наводяться в основному округлені метричні еквіваленти англійських мір, зручні для практичних розрахунків.

3.Сегнетоеле́ктрики або фероеле́ктрики — речовина, яка має спонтанний дипольний електричний момент в одній із кристалічних фаз, що існує в певному діапазоні температур.

Загальний опис

Прикладом сегнетоелектрика є сегнетова сіль, від назви якої походить назва класу речовин, а також титанат барію.

Температурний діапазон, в якому сегнетоелектрик має спонтанний дипольний момент, називається полярною областю. Кристалічна модифікація, в якій сегнетоелектрик спонтанно поляризований називається полярною фазою. Кристалічна модифікація, в якій спонтанний момент відсутній називається неполярною фазою. Температура, при якій відбувається перехід між полярною й неполярною фазами, називається температурою Кюрі.

Більшість сегнетоелектриків мають одну температуру Кюрі, вище якої їхня фаза неполярна, а нижче — полярна. Проте існують сегнетоелектрики, в яких полярна фаза існує в певному температурному діапазоні, наприклад, сегнетова сіль.

Поведінка сегнетолектриків має багато спільних рис з поведінкою феромагнетиків.

У сегнетоелектричних кристалів існує кілька напрямків (відносно осей кристалічної ґратки), вздовж яких може бути направлений спонтанний дипольний момент. Такі напрямки називаються полярними вісями. При відсутності зовнішнього електричного поля сегнетоелектрик розділяється на області повної поляризованості відносно однієї з полярних осей — домени. Якщо полярна вісь лише одна, то можливі тільки дві орієнтації доменів, і кристал має шарувату доменну структуру. Якщо полярних осей кілька, доменна структура кристала сегнетоелектрика складніша.

Завдяки існуванню доменів при відсутності зовнішнього поля сумарний дипольний момент кристала сегнетоелектрика зазвичай дорівнює нулю, але в зовнішньому полі домени переорієнтовуються. В сегнетоелектриках спостерігається діелектричний гістерезис, аналогічний магнітному гістерезису феромагнетиків.