Transcript Изтегли

Магнитни свойства на
веществата
Влияние на веществата върху
магнитното поле. Видове
магнитни вещества
 Свойства на феромагнитните
вещества. Хистерезисна крива
През 1845 г. Майкъл Фарадей
изследвал поведението на
вещества, поставени в полето на
силен магнит и открил, че те могат
да се разделят в две групи. Едни от
тях се привличат от магнита и
Фарадей ги нарекъл парамагнитни
вещества (или парамагнетици), а
другите се отблъскват от него. Тях
той нарекъл диамагнитни вещества
(или диамагнетици).
Влияние на различните вещества
върху магнитното поле
Влиянието на различните вещества върху
магнитното поле може да се установи
експериментално със следната опитна
постановка: Измерване с чувствителни
уреди индукцията на магнитното поле на
намотка с ток в случаите, когато тя е с
въздушна сърцевина и след внасяне на
сърцевина от различни вещества (мед,
фосфор, стъкло, дърво и др.).
Измерванията показват, че всички
вещества изменят магнитното поле.
Когато сърцевината е от
диамагнетик, полето между
краищата на сърцевината е
по-слабо.
Диамагнетиците отслабват
полето – в тях неговата
индукция е по-малка,
отколкото в пространството
около тях.
Характерно за
диамагнитните вещества е,
че поставени във външно
магнитно поле се
намагнитват и създават свое
поле, което е в
противоположна посока на
външното магнитно поле.
Диамагнетици са инертните
газове, голям брой
органични вещества, много
метали (бисмут, цинк, злато,
мед, сребро, живак), смола,
вода, кварц и др. Човешкото
тяло, поставено във външно
магнитно поле, има
поведението на
диамагнетик.
Явлението диамагнетизъм М.
Фарадей наблюдавал като
поднасял постоянен магнит към
пръчка, направена от бисмутпръчката се завъртала,
отдалечавайки се от магнита.
Измерванията показват, че когато
сърцевината на една намотка,
свързана с източник на ток, е от
парамагнетик, индукцията на
полето в нейните краища е малко
по-голяма от тази при намотка,
която няма сърцевина.
Парамагнетиците имат свойството
да усилват магнитното поле –
вътре в тях магнитната индукция е
по-голяма, отколкото в околното
пространство.
Причина за това е, че поставени
във външно магнитно поле се
намагнитват и създават свое
магнитно поле, което съвпада с
посоката на външното магнитно
поле. В отсъствие на външно
магнитно поле парамагнетикът не
е намагнитен.
Парамагнитни вещества са
кислородът, алуминият,
платината, магнезият и др.
Парамагнетик в отсъствие на
магнитно поле
Парамагнетик в слабо магнитно
поле
Парамагнетик в силно магнитно
поле
Съществуват и трета група веществажелязо, кобалт, никел, техните сплави и
др., за които е характерно, че поставени
във външно магнитно поле се
намагнитват и създават свое магнитно
поле, което може стотици, хиляди (дори
милиони) пъти да превишава външното
поле. Такива вещества се наричат
феромагнитни.
Свойството им да усилват многократно
магнитната индукция на полето, в което
са поставени, се обяснява с
особеностите в тяхната структура.
начало
Свойства на феромагнитните
вещества:
 Важна особеност на феромагнитните вещества
е, че макар големината на магнитната
индукция (В) на полето в тях да нараства с
увеличаване на магнитната индукция (В0) на
външното магнитно поле, зависимостта не е
правопропорционална. Графиката на тази
зависимост не е права линия, а сложна крива,
наречена крива на намагнитване. Тя отразява
едно характерно за феромагнетиците явление
– при усилване и при отслабване на
намагнитващия ток, на една и съща стойност
на тока съответстват различни стойности на
магнитната индукция на полето в тях. Това
интересно явление се нарича магнитен
хистерезис.
 Отначало чрез плавно увеличаване на
тока I се повишава индукцията В0 на
външното поле, което води до бързо
нарастване на В. След това нарастването
намагнитване
на магнитната индукция В във
феромагнетика става все по-бавно и
размагнитване
накрая се достига състояние на магнитно
насищане Вн (кривата 0-1).
В
 След като веднъж феромагнитното
1
Вн
вещество е намагнитено до насищане,
при намаляване на тока във веригата
намаляването на индукцията В в него не
Вост 2
следва същата крива, а крива, лежаща
над нея (1-2).
 При I=0 и В=0 сърцевината на
феромагнетика остава намагнитена и
Вок 3
създава поле с някаква остатъчна
0
В0н В0 индукция Вост . С наличието на остатъчна
6
индукция е свързано съществуването на
постоянните магнити.
За да се размагнити феромагнетикът,
трябва да се пропусне ток в обратна
5
посока, при което В0 започва да расте, но
в противоположна посока. Намаляването
на В е по кривата 2-3. В=0 се достига при
4
стойност на индукцията на полето В0к ,
наречена коерцитивна (размагнитваща)
сила.
 След това феромагнетикът се намагнитва в посока, обратна на първоначалната (крива 3-4),
докато стигне отново магнитно насищане.
 По-нататък сърцевината от феромагнитно вещество може да се размагнити и отново намагнити
до първоначалното състояние на насищане, като изменението на В следва кривата 4-5-6-1.
Хистерезисна крива
 Според вида на хистерезисната крива
феромагнитните вещества се делят на
магнитно меки и магнитно твърди вещества.
Тези названия нямат нищо общо с механичната
им твърдост.
- Магнитно меките материали се характеризират
с малка остатъчна индукция, следователно,
лесно се размагнитват. Тяхната хистерезисна
крива е сравнително “тясна”, огражда малка
площ. Това е показател за малки топлинни
загуби при пренамагнитването им.
- Магнитно твърдите материали се
характеризират с голяма остатъчна индукция,
което означава, че те трудно се размагнитват.
Хистерезисната им крива огражда по-голяма
площ, което е показател за по-големи загуби
на топлина при пренамагнитването.
 Феромагнитните вещества притежават
още една съществена особеност – за
всяко феромагнитно вещество има
определена температура, наречена
точка на Кюри (температура на Кюри) ,
при която то загубва своите магнитни
свойства и над тази температура се
превръща в парамагнитно вещество.
Например, за желязото температурата
на Кюри е 770°С; за кобалта-1123°С и
т.н.
Приложения на феромагнитите
Значението на
феромагнитните вещества за
съвременния живот е
изключително голямо.
Магнитно меките
феромагнити, поради
свойството лесно да се
пренамагнитват, намират
широко приложение при
производството на
електрически машини,
трансформатори, бобини,
електромагнити и др.
Към тези материали спадат
електротехническата стомана
(силициева стомана), чистото
електролитно желязо и др.
Тороидални (пръстеновидни)
трансформатори
Преносим трансформатор
Заключващ електромагнит за
вграждане във врата
(задържаща сила до 500кг)
Товароподемен електромагнитен
кран
Електромагнитен барабан,
използван при обработка на скрап,
инертни материали, дървесина и др.
Електромагнитите се използват
широко в медицинската
апаратура.
Особено важно приложение в
радиотехниката,
радиоелектрониката и
изчислителната техника
намират феромагнитни
химически съединения с
голямо специфично
съпротивление, наречени
ферити. Голяма част от тях
съчетават в себе си
феромагнитни,
полупроводникови и
диелектрични свойства.
Намират приложение в
съвременните технологии за
запис на информация – върху
магнетофонни ленти,
компютърни дискове и др.
Използват се за направа на
феритни антени, за сърцевини
в свръхчестотни бобини и др.
Магнитно-твърдите материали
запазват в значителна степен
намагнитеността си и след
изваждането им от магнитното
поле. Това са въглеродната
стомана и някои специални сплави.
Те се използуват главно за
изготвянето на постоянни магнити.
Наличието на огромни количества от
желязна руда под земята променя
земното магнитно поле на земната
повърхност. Създава се т.нар. магнитна
аномалия, по която може да се съди за
разположението и количеството на
рудата. В областта на такава магнитна
аномалия стрелката на компаса не сочи
точно направлението север–юг.
начало