Magyarázat diamágnesség - studopediya
A diamágneses anyagok közé csak azok, amelyekben a teljes mágneses momentuma az atomok (molekulák) hiányában a külső mező nulla. Tekintsük a viselkedése az elektron kering a mágneses mezőt. Pályán keringő elektron olyan, mint egy giroszkóp - ez jellemző a giroszkóp viselkedésének hatása alatt egy külső erő. A elektron pályája, mint egy zárt hurkot a jelenlegi (. 6.2 ábra) működteti a nyomaték erő (lásd (3,22).).
Az irányvektor lehet meghatározni, mint az irányba transzlációs mozgása jobbmenetes csavar, forgás közben a iránya az első tényező a termék vektorba (), hogy a második (). Modul pont B-ly.
Az alaptörvény a forgómozgás (lásd. „Mechanics” című fejezetet). Az intézkedés alapján a pillanat M erő idején dt elektron lendülete változás az értéket. Mivel a vektor azonos a. azaz merőlegesen. majd egy idő után dt a perdület változás csak irányban. Az új helyzetben a tengelye a elektron pályája ábrán látható. 6.2 A szaggatott vonal. A sík, amelyben a pályára tengely és elrendezve vektorok. dt során viszont szögben. Így idővel a végén a vektorok és leírják egy kört (ábra. 6.2 ábrán szaggatott vonallal) a szögsebességgel
. Figyelembe véve (6.1) van. (6.2)
Ezt a jelenséget nevezzük Larmor precesszió. és a frekvencia (6.2) - a Larmor frekvencia.
Mivel a elektron pályája kapott precessziós tengely forog ellentétes irányban a sebességét az elektron, az elektron egyenértékű a mozgást az ellenkező irányba sebességgel u „(ábra. 6.3). Ennek köszönhetően mozgás van indukált mágneses momentuma. szemben a külső tér.
Minél több a mágneses indukciós mező, annál nagyobb a frekvencia precessziós és annál nagyobb az indukált pillanatban. Következésképpen, a mágnesezettség (modulo) arányos a mágneses indukció teljes összhangban (5,15).
Belül egy atom nincs ok, amelyek a precessziós lehet csillapítani, így az indukált pillanatok léteznek, amíg van egy mező. Thermal mozgás és ütközés atomok nem befolyásolják a precesszió jelentősen. Ezért, a diamágneses szuszceptibilitás nem függ a hőmérséklettől.
Precesszió leáll, ha a mező eltűnik. Aztán eltűnnek, és indukált pillanatokat.
6.3. magyarázata paramágnesesség
Az atomok (molekulák) paramágneses általában bizonyos mágneses momentuma. Ha így egy paramágneses anyagot a mágneses mező megfigyelt precesszió a elektron kering. ami a megjelenése az indukált mágneses pillanatban a szemközti mező (diamágneses hasonlók). Azonban a paramágneses megfigyelt másik, erősebb hatás - a létesítmény a mágneses momentuma az atomok külső területen. A precesszió a mágneses pillanatok az atomok miatt ütközés egymással gyorsan lebomlik, és a szögek között a vektorok és a csökkent. A termikus mozgás, egyrészt hozzájárul a csillapítás a precesszió nukleáris pillanatok, másrészt, szétszórja irányban a mágneses momentuma az atomok. Ennek eredményeként, a mágneses momentuma az atomok túlnyomórészt orientált hegyes szögben, hogy az irányt a mágneses indukció. Ennek köszönhetően, van egy paramágneses anyag a saját területén orientált azonos irányba, mint a külső.
A klasszikus elmélet Langevin paramágnesesség alakult 1905-ben F. Mivel az orientáló hatása terén a mágneses momentum atomok arányában a termék a pm B0. Szétterítési művelet és a termikus mozgás energia jellemzi (
kT), az így kapott hatás fogja meghatározni értéket.
Langevin, döntés statisztikai probléma a viselkedését a mágneses momentum atomok mágneses mezőben, és megállapította, hogy a mágnesezettség paramágneses anyag függvénye. . (6.3)
ahol - a klasszikus Langevin funkciót, N0 - koncentrációja az atomok (molekulák). Abban az esetben, egy gyenge mágneses mező (a<<1 ) L(a) = a/3 (см. рис. 6.4.). При этом условии поляризованность зависит от магнитной индукции линейно. Подстановка значения функции Ланжевена в (6.3) дает следующее выражение: . Сопоставляя данное выражение с (5.15), находим выражение для магнитной восприимчивости: . (6.4)
Látható, hogy a mágneses érzékenysége paramágneses anyag fordítottan arányos az abszolút hőmérséklet. Az ilyen függőség találtak P.Kyuri még mielőtt a fejlesztés az elmélet és az úgynevezett Curie törvény.
A nagyon erős területeken (a> 1), amikor a Langevin funkció nem lineáris (ábra. 6.4), vannak eltérések a közötti arányosság mágnesezettség és a mágneses indukció. Amikor egy >> 1namagnichennost gyakorlatilag nem növekszik a növekvő mágneses indukció, mint L (a) »1, és a mágneses momentumát összes atomok vannak elrendezve a pályán (ez az úgynevezett telítettség esetére). Azonban az ilyen erős mágneses mezők a valóságban lehetetlen létrehozni és kondicionálja a >> 1yavlyaetsya lehetetlen.
Egyes fémek, mint az alkáli, nem engedelmeskednek a Curie törvény. Ennek magyarázata adta Pauli 1927-ben Azt javasolta, hogy a paramágnesesség ezekben az esetekben nem jár a mágneses momentuma az ionok a kristályrács és spin mágneses momentuma a vezetési elektronok. Ezek az elektronok nem engedelmeskednek a klasszikus Maxwell-Boltzmann statisztika. Figyelembe véve a gáz elektronok engedelmeskedik Fermi-Dirac statisztikát, számított Pauli annak mágneses szuszceptibilitás.
Olyan anyagok, melyek nagyon erősen mágnesezett, nevezzük ferromágneses-netikov. A ferromágneses anyagok közé tartozik a vas, kobalt, nikkel, gadolínium és ezek ötvözetei. Az áteresztőképesség legtöbb ferromágneses környezeti hőmérséklet több száz vagy több ezer darab, és néhány speciálisan előkészített és feldolgozott ferromágneseket eléri az egymilliót.
Ferromágneses anyag, amellett, hogy a képesség, hogy erősen mágnesezett, több tulajdonságai jelentősen megkülönböztetik őket a diamágneses és paramágneses.
Felmágnesezés görbe. A jellemző a ferromágneses-netikov egy komplex nemlineáris kapcsolatát mágnesezettség J és indukciós-TION a külső mező B0 (ábra. 6.5A). A mágnesezettség az első kosár-megolvad gyorsan, de akkor a mágneses telítettség bekövetkezik, ahol a mágnesezettség maximális értéket ér el Js és gyakorlatilag független az indukciós a külső tér. Szerint (5,17), a mágneses indukció a ferromágneses Az első gyorsan növekszik, majd a telítési állapot, nő csak növekedése miatt indukciója a külső terület (ábra. 6.5b).
Mivel a nemlineáris függését B B0 mágneses Prony-permittivitás függ a külső mágneses mező (6,5 V ábra.): Eleinte növelésével növekszik mezőt egy kezdeti értékről egy maximális értéket, de akkor, miután áthaladt egy maximális, csökken és aszimptotikusan közeli értékre egység egy nagyon erős mezőnyben.
Hysteresis. Ha nem, akkor a kezdeti per-mágnesezett ferromágneses-tését belsejében magunkat IDMAGN-tekercset és Uwe-lichivat mágneses mező indukció a mágnes belsejébe fog változni, ábrán látható. 6.5b. t. e. a 0a a görbe látható. 6.6.
Ha most csökkentik a mágneses mező, akkor csökkenni fog az indukciós képeket tükröz egy másik görbe - ab. Amikor a külső mező nullára csökken, akkor mágnesezett ferromagnet. Indukciós területen ebben az állapotban az úgynevezett reziduális indukciós [1]. A mező a ferromágneses anyag válik nullával egyenlő, szükséges, hogy a külső területén az ellenkező irányba (c pont ábrán. 6.6). További növekedést a szakterületen vezet egy pontot a görbe, majd nullára csökken - a d pont; amikor egy másik változás iránya a külső terület - a pont d, e és a. A ciklikus megfordítása ferromágneses indukciós variáció van ábrázolva ott egy hurok alakú zárt görbe. Ezt a jelenséget nevezzük hiszterézis. és a görbe - hiszterézis-hurok.
A Curie-hőmérsékletű. Minden ferromagnet van egy hőmérséklet T = TC. úgynevezett Curie-hőmérsékletű, vagy amely felett egy ferromágneses válik paramágneses. A függőség a mágneses szuszceptibilitás a T hőmérséklet paramágneses anyagok engedelmeskedik a Curie - Weiss,
ahol C - állandó jellegétől függően az anyag.
A nikkel Curie-hőmérséklet 633 K (360 ° C) a vas - 770 ° C, a gadolínium - 17 ° C-on
A modern elképzelések tartalmaz, ferromágneses anyagok nagy mágneses momentum miatt kompenzált centrifugálás mágneses momentuma az elektronok. Mivel a kölcsönös hatása a mágneses pillanatok azok irányának történik, függetlenül a külső láb mágneses mezőt úgy, hogy a ferromágneses magnichen túlterheltségéhez már nélküli meccset. A jelenléte (domain) régiók, mint a spontán IDMAGN-lemágnesezése a legtöbb karakter-NYM tulajdonságait ferromágneseket. létezését domének ferromágneses anyagok bizonyítják különböző kísérletek, beleértve a közvetlen megfigyelések. Jellegzetes alakja domének hiányában külső mező ábrán látható. 6.7. A nyilak jelzik az irányt a telítési mágnesezettség a domének. Doménméreteket jellemzően kis - 0,1- 0,01 mm-es, így átlagosan még egy viszonylag kis területen belül a mező nulla. Configuration mező irányban a szomszédos domének, ábrán látható. 6.7 és 6.8a. mező, ha nagy területeken, mint a zárt területeken kis terminális domén biztosítja a minimális érték a belső energia a ferromagnet.
Bekapcsoláskor-chenii külső energia mező különálló domének készülnek a nem azonos: kevesebb energiát azoknak domént tartalmaz, amelyekben mágnesezettségének irányával hegyesszöget zár a területen, és inkább a helyzet, hogy a szög-énekelni. Ezért, a folyamat a doménhatár elmozdulás következik be, amely növekedés akkor következik be domének kevesebb energiát és csökkenti a hangerőt a domének nagyobb energiával. Abban az esetben, nagyon gyenge területeken ezek a határok offset reverzibilis és pontosan követi a változást a területen. A növekvő torzítás mező doménhatár készülnek nem megfordítható (ábra. 6.8b). Egy megfelelő értéket a mágnesező tér energetikailag kedvezőtlen domének teljesen eltűnik (ábra. 6.8v).
Ha a mező tovább növekszik, akkor egy új típusú mágnesezési művelet, ahol a változó irányú a mágneses momentum tartományon belüli (mágnesezés forgás, ábra. 6,8 g). Végül egy nagyon erős mezőnyben, a mágneses momentumát minden domének párhuzamos a területen. Ebben az állapotban ferromagnet van a lehető legnagyobb ugyanazon a tempera-kerek mágnesezettség, t. E. legfeljebb a telítési mágnesezettség (ábra. 6.8d).
Ábra. 6.8. A mágnesezettség ferromágneses anyagból; és - a külső tér B0 hiányzik, stb - a területen, amennyire csak lehetséges.
Az említett mágnesezettség folyamatok (kivéve elmozdulások betétek határok gyenge mezők) fordulhat elő némi késéssel, azaz. E. határok léptető és forgató mágnesezettség vektort a lag területén variáció, hogy ad okot, hogy a hiszterézis.
[1], ferromágneses magas maradék indukciós alkalmazunk állandó mágnesek.