Магнитные свойства вещества. Явление самоиндукции

Явление самоиндукции

Вокруг всякого проводника с током существует магнитное поле. Собственное магнитное поле создает магнитный поток самоиндукции Ф_mc. При прохождении по проводнику непостоянного тока магнитный поток самоиндукции изменяется и в проводнике наводится э.д.с. самоиндукции.

Если по проводнику протекают токи I ₁, I ₂, I ₃, …, то создаваемые ими потоки самоиндукции соответственно будут равны Ф _{1 mc}, Ф _{2 mc}, Ф _{3 mc},.... Оказывается, что

[Гн] (Генри)

L – это характеристика проводника, которая не зависит от величины тока, протекающего по проводнику. L – называется индуктивностью проводника. Исходя из этого, э.д.с. самоиндукции запишется в виде: ;

В любом веществе, помещенном во внешнее магнитное поле, возникает особое состояние намагниченности и создается внутреннее магнитное поле.

Рис. 63

Рассмотрим изолированный атом. Согласно представлениям классической физики, электроны в атомах движутся по некоторым замкнутым орбитам. Такое движение электрона подобно току в замкнутой цепи. Предположим для простоты, что электрон движется по круговой орбите (рис. 63). Тогда орбитальным магнитным моментом электрона Р_m называется произведение:

Диамагнетики – это вещества, магнитные моменты атомов или молекул которых при отсутствии внешнего магнитного поля равны нулю (инертные газы, органика, висмут, цинк, золото, ртуть, вода и др.)

При внесении диамагнетика в магнитное поле в каждом атоме наводится магнитный момент , который направлен противоположно внешнему намагничивающему полю. Намагниченность магнетика характеризуется величиной – магнитной восприимчивостью. Для диамагнетиков , её величина ~ 10^–6. Поэтому диамагнитный эффект незначителен.

Парамагнетики – это вещества, в атомах или молекулах которых орбитальные магнитные моменты в отсутствии внешнего магнитного поля не равны нулю (кислород, азот, алюминий, платина, и др.)

Во внешнем магнитном поле магнитные моменты атомов парамагнетика принимают преимущественную ориентировку по внешнему полю. Поэтому парамагнетик намагничивается по направлению внешнего магнитного поля. и примерно равна 10^–5 – 10^–3.

Ферромагнетики – это вещества, в которых внутреннее (собственное) магнитное поле может в сотни и тысячи раз превышать внешнее магнитное поле. (Это железо, никель, кобальт и ряд сплавов).

Рис. 64

В ферромагнетиках существуют небольшие области – домены, размеры которых 10^–3 – 10^–2 см. Эти области обладают самопроизвольной намагниченностью. При отсутствии внешнего магнитного поля векторы магнитных моментов отдельных доменов ориентированы в пространстве хаотично, так что результирующий магнитный момент всего тела равен нулю. Внешнее магнитное поле, действующее на ферромагнетик, ориентирует по полю моменты не отдельных частиц, а целых областей спонтанной намагниченности. Для ферромагнетика и имеет значение ~ 10⁵.

Доказательством существования доменов служит эффект Баркгаузена (рис. 64). Кривая намагничивания имеет скачкообразный вид. Это связано с тем, что под действием внешнего магнитного поля магнитные моменты доменов изменяют свою ориентацию не все сразу, а поочередно или небольшими группами. При каждой очередной смене ориентации момента домена намагниченность ферромагнетика возрастает скачком.

Суммарное поле доменов ферромагнетика многократно превышает внешнее намагничивающее поле.

Дата добавления: 2014-11-07