Магнітні властивості речовини

3. Речовини

(Представник групи, яка першою виконала завдання, доповідає про результати заповнення таблиці. Після цього обговорюються відповіді на «якісні» задачі. Якщо дозволяє час, можна на закріплення розв'язати задачу №846 зі збірника А. ТІ. Римкевича, 1995.)

IV. Підсумки, домашнє завдання

Додатки

Феромагнетики

Особливу групу речовин, що намагнічуються, утворюють феромагнетики (рис. За). Такі речовини, внесені в магнітне поле, під його дією намагнічуються так, що підсилюють зовнішнє магнітне поле, тобто магнітні силові лінії зовнішнього магнітного поля В і магнітного поля речовини В' мають один і той же напрям. Ці речовини намагнічуються дуже сильно (рис. 36) і зберігають власне магнітне поле після припинення дії зовнішнього поля (рис. Зв). Це явище називається залишковим намагнічуванням і лежить в основі утворення штучних магнітів, наприклад, магнітних стрілок). Окрім цього, для них характерне явище магнітного насичення, яке полягає у тому, що при їхньому намагнічені і поступовому збільшенні зовнішнього поля власне поле речовини спочатку зростає пропорційно до зовнішнього, відтак ця пропорційність порушується і, зрештою, зростання власного поля припиняється: речовина знаходиться в стані магнітного насичення.

Рис.3Властивості феромагнетиків пов'язані з наявністю у їхній структурі груп атомів, які називаються доменами, котрі вже мають узгоджену орієнтацію елементарних магнітних полів. Орієнтація полів самих доменів, яка відбувається при намагнічуванні, створює власне поле речовини значно сильніше, ніж у інших магнетиків, у яких відбувається лише часткова орієнтація елементарних полів атомів речовини. Орієнтація полів доменів значною мірою зберігається і після припинення дії зовнішнього поля. Така суть залишкового намагнічування. Проте інтенсивний тепловий рух може зруйнувати цю орієнтацію, тому за високої температури феромагнітні речовини втрачають свої магнітні властивості.

Температура, за якої це відбувається, має назву точки Кюрі (на честь французького вченого, який відкрив це явище). Якщо намагнічений цвях дуже нагріти, то він втратить здатність притягати до себе залізні предмети. Для заліза і сталі точка Кюрі дорівнює 700-800°С, для нікелю — 300-400°С. Існують магнетики, для яких точка Кюрі нижча від ЮО°С. Стан магнітного насичення відповідає, очевидно, найповнішій можливій орієнтації полів доменів. До феромагнетиків належать: залізо, сталь, нікель, кобальт і деякі сплави (пе-рмалой, магніко, алніко тощо). Отже, магнітне поле, що утворюється у речовині, є результатом додавання двох полів: зовнішнього поля і власного поля речовини, яке виникає у результаті намагнічування. Магнітна індукція В поля

у речовині — це алгебраїчна сума індукції зовнішнього поля В0 та індукції Вв власного поля речовини:

В = В0 + Вв = ßo

Для феромагнетиків ц» 1, тобто індукція результуючого поля є значно більшою від індукції В0 магнітного поля у вакуумі.

Парамагнетики

Речовини атоми яких мають власне елементарне магнітне поле (рис. 4а), що утворилося внаслідок руху електронів по орбітах атомів (цей рух може розглядатися як деякий мікрострум), називаються парамагнетиками. Тіла, що складаються з таких речовин, немагнітні. Вони власного магнітного поля не утворюють, оскільки елементарні поля атомів мають в масі речовини хаотичну просторову орієнтацію, яка в процесі теплового руху весь час змінюється, і тому вони взаємно компенсуються. Але якщо таку речовину внести в потужне магнітне поле, то орієнтація мікрострумів, у результаті якої в атомах па-рамагнетиків створюється власне елементарне магнітне поле, зміниться так, що ці поля набудуть напряму такого ж, як і зовнішнє поле. Додаючись, вони утворюють власне магнітне поле речовини, яке напрямлене узгоджено Із зовнішнім полем і його підсилює (рис. 46). Цей ефект називається парамагнети-змом.

Рис. 4