Магнітні властивості речовини. Діа-, пара- та феромагнетики

План

1. Як середовище впливає на магнітне поле.

2. Діа- і парамагнетики.

3. Феромагнетики

 

Як середовище впливає на магнітне поле

Напруженість електричного поля в середовищі завжди менша, ніж у вакуумі. Середовище здійснює впливи й на магнітне поле: будь-яка речовина, поміщена в магнітне поле, намагнічується.

Фізична величина, що характеризує намагнічування, називається на­магніченістю J:

J = B – B₀ = В₀ – B₀ = B₀ ( -1),

де B = В₀ — магнітна індукція магнітного поля в речовині;B₀ — магнітна індукція магнітного поля у вакуумі; — відносна маг­нітна проникність середовища.

Відносна магнітна проникність — це фізична величина, що харак­теризує магнітні властивості речовини й дорівнює відношенню маг­нітної індукції B магнітного поля в речовині до магнітної індукції B₀ магнітного поля у вакуумі:

Діа- і парамагнетики

Залежно від значення відносної магнітної проникності всі речо­вини можна розділити на дві групи:

1) парамагнетики, для яких більше одиниці ( > 1);

2) діамагнетики, для яких дещо менше одиниці ( < 1). Наприклад, парамагнетики — вольфрам ( > 1,000175), кисень ( > 1,000017), ебоніт ( > 1,000014). Це означає, що речовина в зо­внішньому магнітному полі створює слабке власне магнітне поле, напрямок якого збігається з напрямком .

Наприклад, діамагнетики — вісмут (0,99983), мідь (0,999912), вода (0,999991). Це означає, що речовина в зовнішньому магнітно­му полі створює слабке власне магнітне поле, напрямок якого протилежний до напрямку .

Розбіжності в намагнічуванні парамагнетиків і діамагнетиків якісно легко виявити, спостерігаючи поводження речовин у силь­ному магнітному полі.

Речовини, у яких , називають феромагнетиками (наприклад, магнітна проникність заліза може бути 5000 і вище). Це означає, що речовина в зовнішньому магнітному полі створює своє, дуже силь­не магнітне поле, напрямок якого збігається з напрямком .

Феромагнетики

Феромагнетики зазвичай виділяють в окремий клас речовин че­рез низку міркувань:

• їхня магнітна проникність ;

• у складний спосіб залежить від магнітної індукції намагнічу-вального поля;

• феромагнітні властивості проявляються не в окремих атомах, а в кристалах загалом;

• за певної для конкретного феромагнетика температури феро­магнітні властивості його зникають.

До феромагнетиків належать дев'ять хімічних елементів (залі­зо, кобальт, нікель і ін.), деякі сплави й хімічні сполуки.

Магнітна проникність феромагнетиків непостійна. Вона зале­жить від вектора магнітної індукції. Під час вимикання зовнішньо­го магнітного поля феромагнетик залишається намагніченим, тоб­то створює магнітне поле в навколишньому просторі.

Упорядковані орієнтації елементарних струмів не зникають після вимикання зовнішнього магнітного поля. Завдяки цьому іс­нують постійні магніти.

Необхідно звернути увагу учнів на те, що самі атоми феромаг­нітної речовини, будучи ізольованими один від одного, не проявля­ють жодних феромагнітних властивостей.

Феромагнітні властивості — властивості речовини, а не окремих ізольованих атомів.

Отже, для виникнення феромагнетизму в речовині необхідна особлива кристалічна структура феромагнітних тіл.

За температури, що перевищує певне значення для конкретно­го феромагнетика, феромагнітні властивості його зникають. Цю температуру називають температурою Кюрі. Наприклад, темпера­тура Кюрі для заліза становить 753 °С, для нікелю — 365 °С, для кобальту — 1000 °С.

Легкі удари по торцю сталевого стрижня, розташованого уздовж ліній індукції магнітного поля Землі, полегшують намаг­нічування стрижня. Сильні удари по постійному магніту можуть призвести до його розмагнічування.

Особливу увагу на цьому уроці вчитель повинен приділити за­стосуванню феромагнетиків у різноманітних технічних пристроях: постійні магніти; ферити; порошкові магніти; магнітні підсилюва­чі; магнітний звукозапис; магнітна дефектоскопія; магнітні сепа­ратори.

Питання для самоконтролю:

1. Яка величина характеризує магнітні властивості середовища?

2. Магнітний момент атома деякої речовини дорівнює нулю. До якого класу належить ця речовина?

3. Чому на заводах для перенесення розпечених болванок не за­стосовують електромагнітні підйомні крани?

Завдання для самостійної роботи:

Якісні питання

1. Цвяхи у ящики іноді упаковують у сильному магнітному полі. Чим вигідний такий спосіб упакування?

2. Які переваги дає застосування в магнітних пристроях нових сплавів зі збільшеним значенням ц?