Ысаша теориялы кіріспе. Заттарды магниттік асиеттері.

ЛАБОРАТОРИЯЛЫ ЖМЫС

ГИСТЕРЕЗИС ТЗАЫН ШЫАРЫП АЛУ

 

Жмысты масаты: згермелі магнит рісінде ферромагнетиктерді тура, кері магниттелу процестерін зерттеп, мен Н жне В мен Н арасындаы байланысты крсететін гистерезис тзаын болат білігі шін шыарып алу.

рал-жабдытар: Болат білік, екі катушка, компас, реостат, ауыстырып осыш, траты ток кзі, амперметр жне болат білікті магниттенсіздендіретін рылы

 

ысаша теориялы кіріспе. Заттарды магниттік асиеттері.

Магнетизм деп озушы зарядтталан жне магнит моменттері бар блшектер мен днекерді арасында, сол сияты уаыта байланысты згермелі электр рістеріні арасында пайда болатын материялды серлесуді ерекше формасын айтамыз. Барлы заттарды магниттік асиеттері болады. Осы асиеттеріне байланысты заттар лсіз жне кшті магнитті болып 2 топа блінеді.

лсіз магнитті заттара:

Парамагнетиктер: алюминий, платина, азотты тотыы, сілтілік жне жер-сілтілік металдар т.с.с. жне диамагнетиктер: висмут, мырыш, алтын, мыс, кміс, сынап, су, шыны, мрамор, инертті газдар, саыз, кптеген органикалы осылыстар т.с.с;

Кшті магниттілерге ферремагнетиктер: темір, болат, кобальт, пермалай, супермалай, никель т.с.с жатады.

Кез келген зат магнетик бола алады, яни сырты магнит рісі серінен магниттеледі. Парамагнетиктер жне диамагнетиктер сырты магнит рісі жо кезде ылида магниттелмеген болады. Ферромагнетиктер - магнит рісі болмаан кезде де магниттік асиеттері бар атты заттарды айтады.

азіргі кз арас бойынша заттарды магниттік асиеттеріні болуы мынандай ш себепті амтамасыз етеді:

1) Атомдаы электрондарды ядроны орбитальды айналып озалуы;

2) Электрондарды зіндік немесе спиндік моментіні болуын;

3) Атом ядроларыны зіндік немесе спиндік моменттеріні болуын;

Молекулалардаы немесе атомдардаы магнит рісі, тогы бар ткізгішті айналасында пайда болатын магнит рісі сияты, зарядталан блшектерді озалысынан оздырылады. Мысалы, ядро айналасында орбитада озалан электрон, саина тока эквивалентті болады. Атомдарды немесе молекулаларды жалпы магнит моменті , оларды орбиталды жне спинді моменттеріні векторлы осындысына те болады:

(1)

Магнетиктерді магниттелу крсеткіші затты бірлік клеміні магнит моментімен сипатталады. Бл шаманы магниттелу векторы немесе магниттелу интенсивтілігі деп былай белгіленеді:

немесе (2)

Егер затты кез келген нктесіндегі Z бірдей болса, зат біртекті магниттелген дейді. Сырты магнит рістерімен серлесуіне арай заттар диамагнетиктер, парамагнетиктер жне ферромагниттер болып ш топа блінеді.

Диамагнетизм былысында, магнит рісіне орналастырылан затта, сырты ріске арсы баытталан осымша магнит моменті пайда болуы жатады. Яни сырты магнит рісі затта индукциалы ток тудырады, ол зіні рісімен сырты ріске арсы, яни Ленц ережесі сер етеді.

Атом ішінде ток алай пайда болады дегенде? Ол электрондарды атом ядросы айналасындаы орбитада озалуынан, осыны нтижесінде рбір атомны магнит моментіні болуына байланысты.

Магнит рісінде электрондарды орбиталы жазытыын ріске перпендикуляр, яни, электронны магнит моментін ріс бойынша баыттайтын кш пайда болады. Осыны нтижесінде электрон орбитасы ріс баытыны айналасында прецессиялы озалыста болады, бл электрондарды осымша айналуына этвивалентті, ал осымша айналу ылида сырты ріске арама – арсы баытталан осымша магнит моментіні пайда болуына келеді.

Жалпы айтанда диамагнетизм, атомдаы орбиталды жне спиндік магнит моменттері зара теестірілген жадайда ана, яни Ра=0 боланда байалады. Диамагнетиктерге андай заттар жататынын жоарыда крсеттік.

Бл арада айтарымыз, кштірек парамагнетиктік эффект басым боландытан, кейбір заттарда баыланбайтынына арамастан, тжірибеде диамагнетизм барлы заттара тн асиет.

Парамагнетиктерге атомдар мен молекулаларыны магнит моменттері теестірілмеген заттар жатады. Жоарыдаыа осымша айтарымыз, парамагнетиктерге: хром, марганец; сирек кездесетін элементтер тздары, темір тзы т.с.с. жатады.

Берілген жадайда ферромагнетиктер лсіз магнит рісінде де кшті магниттік асиеттерге ие болады. азіргі кз арас бойынша заттарды ферромагнетиктік асиетін атомдарды электрондары толыымен абыршатарыны спиндік магнит моменті амтамасыз етеді, мысалы: темір, кобальт, шін 3d жне сирек кездесетін элементтер шін 4f.

Біра барлы электрондары толмаан абыршаы бар элементтер феромагнетикке жата бермейді. Ферромагнетизм пайда болу шін кршілес атомдар спиндеріні кшті алмасу - серлесу ажет.

Днекерлеулерге сйкес, заттарды ферромагниттік асиеттері здері парамагнетик болатын атомдарды немесе молекулаларды магниттік асиеттерімен емес, домен деп аталатын ферромагнетикті бтін ттас облыстарыны магниттелуімен аныталады. Домен деп затта кптеген атомдары жинаталан кіші–гірім блігін айтады. Ферромагнетикттерді жеке атамдарды магнит моменттеріні серлесу, рбір домен шегінде ішкі кшті магнит рісін тудырады жне оларды осы облыс шегіндегі магнит моменттері бір - біріне параллель орналасады. Сйтіп, осындай рбір облыс здігінен аныанша магниттеледі. Біра , сырты магнит рісі жо кезде, жеке домен облыстарды магниттелу баыттары ртрлі боландытан, ттас дене магниттелмеген болып шыады.

Берілген затты магнит рісінде магниттелуін сипаттайтын шаманы оны магниттік алырлыы немесе абылдаыштыы деп аталады:

= Z/H (3)

мнда H - сырты магнит рісіні кернеулігі. Салыстырмалы магнит тімділігі мен магниттік абылдаышты байланысы мынадай:

(4)

Магниттелу векторыны /Z/, магнетикті ішкі рісіні индукция векторымен /B’/ байланысын мына формула береді:

Z (5)

Бл зіне себеп болан В0 сырты магнит рісіне осылады да орыты рісті /В/ береді:

B=B0+B’= H+ Z= H+ H= ( ) H= H (6)

Магнетикте натылы (микроскопиялы) ріс молекула аралы аймата те кшті згереді. дегеніміз орта мнді (макроскопиялы) ріс. Диа-, парамагнетиктерді магнит моменттері сер етуші ріске тура пропорционал.

Тек те тмен температурада жне кшті магнит рісінде парамагнетикті магнит моменті ріс суімен байланысты зіні шекті мніне жаындайтыны байалады. Бл эффектен алыс жерлерде (облыстарда) магнит моментімен сер етуші ріс арасындаы байланыс сызытыа жатады, яни затты магниттік асиеттері сырты ріс серінен индукцияланан магнит моментіні осы ріске - магнит алрлыына атнасымен сипатталады.

Диамагнетиктер шін - , ;

Парамагнетиктер шін - /;

Ферромагнетиктер шін >>1 болады. Диа- жне парамагнетиктер шін - ді мні сырты магнит рісіні кернеулігіне байланысты емес жне болады. Ферромагнетиктерді -і жне - ы сырты магнит ріс кернеулігіне байланысты. Оларды -ны мні те мол болады. Мысалы: =5*103, супермалой =8105 те болады.

Бны себебі, ферромагнетиктерді сырты магнит рісіне енгізгенде, ріс бойынша жеке атомдарымен молекулалары ана емес, ттас домендері баытталады да, магниттелу векторыны шамасы мол артады.