Студопедия

КАТЕГОРИИ:



Мы поможем в написании ваших работ!

Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Мы поможем в написании ваших работ!

Формула Ампера


Формула Амперавизначає силу , з якою магнітне поле діє на елемент провідника dіз струмом І:

, ,

де кут між і . Напрям сили Ампера визначається за правилом лівої руки: якщо долоню лівої руки розташувати так, щоб в неї входив вектор , а чотири витягнуті пальці розташувати по напряму струму в провіднику, то відігнутий великий палець покаже напрям сили Ампера (рис. 10.5).

 

Рис. 10.5

 

5. Робота по переміщенню провідника і контуру з струмом в магнітному полі

Робота по переміщенню провідника із струмом. Розглянемо провідник із струмом І завдовжки , який може вільно переміщуватись і який знаходиться в однорідному магнітному полі (рис. 10.6).

На цей провідник діє сила Ампера F = IB. Під її дією провідник перемістився на dx з положення 1 в положення 2. Робота, яка здійснюється магнітним полем, дорівнюватиме

dА = Fdx = IBldx = IBdS = ІdФ.

Тут враховано, що dS = Іdx – площа, що пересікається провідником при його переміщенні в магнітному полі; BdS = dФ – потік вектора магнітної індукції, який пронизує цю площу);

dА = ІdФ. (1)

Робота по переміщенню провідника з струмом в магнітному полі дорівнює добутку сили струму на магнітний потік, перерізаний рухомим провідником.

Рис. 10.6

Робота по переміщенню контуру із струмом. Робота dА сил Ампера при даному переміщенні контуру (рис. 10.7) дорівнює сумі робіт по переміщенню провідників АВС (dА1) і CDA (dА2), тобто

dА = dА1 + dА2.

Рис. 10.7

 

Згідно з (1)

dА2 = І(dФ0 + dФ2)

Тут позначено: dФ0 – потік, що пересікається провідником CDA при русі крізь заштриховану поверхню; dФ2 – потік, що пронизує контур в кінцевому положенні).

dА1 = – І(dФ0 + dФ1)

(знак мінус – сили утворюють з напрямом переміщення тупі кути).

dА = – І(dФ2 – dФ1).

Робота по переміщенню замкнутого контуру із струмом в магнітному полі дорівнює добутку сили струму в контурі на змінювання магнітного потоку, зчепленого з контуром.

ЛЕКЦІЯ 11

Магнітне поле в речовині

1. Магнітний момент електрона і атома



Досліди показують, що всі речовини, внесені в магнітне поле, намагнічуються. Розглянемо причину цього явища з точки зору будови атомів і молекул, поклавши в основу гіпотезу Ампера. Згідно з гіпотезою Ампера в будь-якому тілі існують мікроскопічні струми, зумовлені рухом електронів в атомах і молекулах.

Для якісного пояснення магнітних явищ з достатнім наближенням можна прийняти, що електрон в атомі рухається по кругових орбітах. Електрон, що рухається по одній з таких кругових орбіт, еквівалентний круговому струму і тому він має орбітальний магнітний момент електрона

,

де позначено: – сила струму; – частота обертання електрона по орбіті; S – площа орбіти). Якщо електрон рухається за годинниковою стрілкою (рис. 11.1), то струм направлений проти годинникової стрілки і вектор (відповідно до правила правого гвинта) направлений перпендикулярно площині орбіти електрона, як показано на рис.11.1:

,

де гіромагнітне відношення орбітальних моментів (прийнято писати із знаком мінус, який вказує на те, що напрями моментів протилежні); орбітальний механічничний момент електрона. Модуль (з урахуванням того, що момент імпульсу відносно нерухомої осі окремої -ї частинки масою , що рухається по колу постійного радіуса із швидкістю , визначається формулою =) дорівнює

Lе = mvr = 2mS,

де ,.

Рис. 11.1

Власний механічний момент електрона (спін) – ця невід'ємна властивість електрона подібно його заряду і масі.

Власний (спіновий) магнітний момент ()

(g гіромагнітне відношення спінових моментів, – власний механічний момент).

Проекція на напрям вектора може мати одне з двох значень: .

Магнетон Бора – це одиниця магнітного моменту електрона: .

Тут позначено: – постійна Планка.

2. Типи магнетиків

Всяка речовина є магнетиком, тобто здатна під дією поля набувати магнітний момент (намагнічуватися).

Проте намагнічування відбувається по-різному. В зв'язку з цим розрізняють: парамагнетики, діамагнетики і феромагнетики.

Парамагнетіки. Молекули парамагнетиків мають магнітний момент. Проте внаслідок теплового руху молекул їх магнітні моменти орієнтовані безладно, тому парамагнітні речовини не мають магнітних властивостей. При внесенні парамагнетика в зовнішнє магнітне поле встановлюється переважна орієнтація магнітних моментів атомів по полю (повній орієнтації перешкоджає тепловий рух атомів). Таким чином, парамагнетик намагнічується, створюючи власне магнітне поле, яке співпадає по напряму із зовнішнім полем і підсилює його. Цей ефект називається парамагнітним. До парамагнетиків відносяться рідкоземельні елементи, Pt, A1 та ін.

Діамагнетіки. Молекули діамагнетиків не мають магнітного моменту. В зовнішньому магнітному полі індукуються елементарні кругові струми. Оскільки цей мікрострум індукований зовнішнім магнітним полем, то, згідно з правилом Лєнца, у атома з'являється складова магнітного поля, направлена протилежно зовнішньому полю. Наведені складові магнітних полів атомів (молекул) складаються і утворюють власне магнітне поле речовини, яке ослабляє зовнішнє магнітне поле. Цей ефект отримав назву діамагнітного ефекту, а речовини, що намагнічуються в зовнішньому магнітному полі проти напряму поля, називаються діамагнетиками. До діамагнетиків відносяться багато металів (наприклад, Bi, Ag, Au, Сu), більшості органічних сполук, смоли, вуглець. Діамагнітний момент спостерігається і в парамагнетиках, але він значно слабіше за парамагнітний і тому залишається непомітним.

З механізму діамагнетизму виходить, що він притаманний всім речовинам. Якщо магнітний момент атомів великий, то парамагнітні властивості переважають над діамагнітними і речовина є парамагнетиком; якщо магнітний момент атомів малий, то переважають діамагнітні властивості і речовина є діамагнетиком.

Намагніченість. Магнітне поле в речовині

Намагніченість – це фізична величина, яка визначається магнітним моментом одиниці об'єму магнетика:

,

де – магнітний момент магнетика, який дорівнює векторній сумі магнітних моментів окремих молекул.



В несильних полях намагніченість прямо пропорційна напруженості поля, яке викликає намагнічування:

.

Магнітна сприйнятливість речовини (). Для діамагнетиків від'ємна (поле молекулярних струмів протилежно зовнішньому), для парамагнетиків – додатня (поле молекулярних струмів співпадає із зовнішнім). Значення дуже малі (порядку 10-4 – 10-6).

Магнітне поле в речовині складається з двох полів: зовнішнього поля (поля, створюваного намагнічувальним струмом у вакуумі) і поля намагніченої речовини (поля, створюваного молекулярними струмами):

,

де (– вектор напруженості, який характеризує магнітне поле макрострумів). Доводиться, що

.

Тоді

, (1)

або

Підставивши вираз для в (1), отримаємо

Безрозмірна величина

 

є магнітною проникністю речовини. Підставивши цей вираз в попередню формулу, прийдемо до співвідношення .

Для діамагнетиків < 1, для парамагнетиків > 1.

Феромагнетики та їх властивості

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Закон Ома | Феромагнетики

Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 428; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2021) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.009 сек.