Magnetizmas ir magnetikai

6 skyrius MAGNETIKAI 1. Magnetinis laukas magnetike, molekulinės srovės. Įmagnetėjimo vektorius Bandymai rodo, kad medžiagoje magnetinis laukas esti kitoks negu vakuume. Tai rodo, kad medžiaga, patekusi į išorinį magnetinį lauką, pati kuria savo magnetinį lauką, kuris vektoriškai sumuojasi su išoriniu lauku. Sakoma, kad medžiagos magnetiniame lauke įmagnetėja. Įmagnetėjančios medžiagos vadinamos magnetikais. pažymėkime magnetinio srauto tankį vakuume, - medžiagos kuriamo lauko magnetinio srauto tankį, - magnetinio srauto tankį medžiagoje. Tada . (6.1) Žinome, kad nuostovųjį magnetinį laiką kuria tekanti elektros srovė. Kokios gi magnetikuose tekančios srovės sukuria lauką B? Tos srovės buvo pavadintos molekulinėmis srovėmis. Jų prigimtis gali būti tokia: 1) elektronų sukimasis aplink branduolius nuostoviosiomis orbitomis, 2) elektronų sukimasis aplink savo ašis (elektronų sukiniai), 3) branduolius sudarančių protonų ir neutronų sukiniai. Aplink branduolį skriejantis elektronas kuria magnetinį lauką panašiai, kaip apskritas kontūras su srove (109 pav.). Jei elektrono sukimosi sąlygojamos srovės stipris I, o orbitos apjuosiamas plotas S, tai orbitinis magnetinis momentas sutinkamai su (5.36) (6.2) Daugelio medžiagų atomai turi savo magnetinius momentus. Juos sąlygoja elektronų skriejimas aplink branduolius uždaromis elipsinėmis orbitomis, taip pat elektronų sukiniai. Nesant išorinio magnetinio lauko, atomų magnetiniai momentai esti netvarkingai išsidėstę, ir jų kuriamas magnetinis laukas pasinaikina. Išorinis magnetinis laukas stengiasi orientuoti atomų magnetinius momentus panašiai, kaip kontūrą su srove, todėl medžiaga įmagnetėja. Įmagnetėjimo didumą apibūdina medžiagos tūrio vieneto magnetinis momentas, vadinamas įmagnetėjimo vektoriumi (6.3) Čia yra V tūryje esančių atomų magnetinių momentų vektorinė suma. Kad būtų paprasčiau skaičiuoti, imkime ilgo ritinio formos magnetiko gabalą (110 pav.). Tarkime, kad išorinis magnetinis laukas yra lygiagretus su ritinio ašimi, o atomų magnetiniai momentai orientuoti viena kryptimi. Ant elektronų orbitų pažymėtos rodyklės rodo skriejančių elektronų sąlygotos elektros srovės kryptį. Jei medžiaga vienalytė, tūryje esančių kaimyninių atomų srovės “teka” priešingomis kryptimis, todėl jų sukurti magnetiniai laukai vienas kitą kompensuoja. Tokios kompensacijos nėra atomams, esantiems prie ritinio šoninio paviršiaus. Todėl galima tarti, kad aplink ritinį teka tam tikra paviršinė srovė Ip, kuri ir sukuria magnetinį lauką . To lauko magnetinio srauto tankį galima apskaičiuoti pagal solenoido formulę (5.24), vietoj IN įrašant Ip: (6.4) Čia jpIp/l - paviršinė srovė, tenkanti ritės ilgio vienetui, dar vadinama paviršinės srovės tankiu. Ritinio skerspjūvio plotą pažymėkime S. Tada paviršinės srovės sąlygotas ritinio magnetinis momentas sutinkamai su (5.36) pm(ritinio)IpS. Ritinio tūris VlS, tad įmagnetėjimo vektoriaus modulis pagal(6.3) (6.5) Į (6.5) įrašę vietoj jp jam lygų J, gauname: (6.6) o (6.6) įrašę į (6.1), gausime, kad (6.7) Nors skaičiavimus atlikome tarę, kad magnetikas yra ilgo cilindro formos, tačiau jie tinka ir magnetiku užpildytai begalinei aplinkai. 2. Magnetinis jautris ir magnetinė skvarba Medžiagos įmagnetėja veikiant išoriniam magnetiniam laukui, todėl  Proporcingumo koeficientas priklauso nuo medžiagos rūšies. Kad jis būtų nedimensinis dydis, užrašoma taip: (6.8)  vadinamas magnetiniu jautriu (magnetine juta). (6.8) įrašę į (6.7), gauname: (6.9) Medžiagų magnetinėms savybėms apibūdinti naudojamas ir kitas dydis, vadinamas magnetine skvarba (). Jis parodo, kiek kartų magnetinio srauto tankis medžiagoje yra didesnis negu vakuume: (6.10) (6.10) palyginę su (6.9), matome, kad 1+. (6.11) 3. Jėgos, veikiančios magnetikus nevienalyčiame magnetiniame lauke. Magnetikų klasifikavimas Magnetikas yra veikiamas panašiai, kaip kontūras su srove. Tegu magnetiko tūrio elemento dV įmagnetėjimas yra o jo magnetinis momentas sutinkamai su (6.3) Tą tūrio elementą veikiančios jėgos modulis pagal (5.42) Įrašę čia J išraišką (6.8) ir pasinaudoję sąryšiu tarp  ir  (6.11) bei tarp B0 ir B (6.10), apskaičiuojame, kad (6.12) Įvairių magnetikų tyrimai nevienalyčiame magnetiniame lauke rodo, kad vienus jų veikia jėga, nukreipta lauko stiprėjimo (t. y. gradB2) kryptimi, o kitus atvirkščiai – lauko silpnėjimo kryptimi. Kaip matyti iš (6.12), jėgos dF kryptis priklauso nuo magnetinės skvarbos  didumo, nes jei  >1, tai dF > 0 (magnetikas traukiamas lauko stiprėjimo kryptimi), o jei  B0, kai  >1, ir B B0, vadinami paramagnetikais. Juose ir kryptys sutampa (t. y. ). Magnetikai, kuriuose B

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!