1.3.6 magnetinis laukas medzhiagoje (fizika.ktu.2009)

8/7/2019 1.3.6 Magnetinis laukas medzhiagoje (Fizika.KTU.2009)

1/13

Magnetinis laukas mediagoje. Mediagos magnetjimas

Kiekvienas judantis krvis kuria aplink save skurinmagnetin lauk, kurio stiprumas priklauso nuo

judjimo greiio ir krvio dydio:

Elektrono, judanio apskritimine atomo orbita, bsenpatogu nusakyti orbitiniu impulso momentu:

Tokios sistemos, turinios krv ir impulso moment, magnetinssavybs apraomos dydiu, vadinamu elektrono orbitiniu

magnetiniu momentu:

Jis yra vektorius, nukreiptas prieinga Llkryptimi.

Kiekvienam elektronui, be orbitinio impulso momento Llbdingasir savasis judesio kiekio momentas arba spinas - Ls, su kuriuosusijs savasis magnetinis momentas

vmrLl

=

lm L

m

ep

2

=

sms

Lm

ep

=

3

0

4 r

rvqB

=


2/13


Atomo atstojamasis magnetinis momentas yra lygus vis joelektron orbitini ir savj moment geometrinei sumai:

Priklausomai nuo orbitini moment isidstymo, atomo magnetinis momentas gali btilygus arba nelygus nuliui.

Makroskopinio kno magnetinis momentas yra lygus vis jsudarani atom magnetini moment geometrinei sumai:

io kno trio vieneto magnetinis momentas yra vadinamasmediagos magnetjimu.

Magnetinis laukas veikia mediagoje esanius magnetinius momentus atitinkamai juosorientuodamas, todl pakeiia jos magnetjim ir magnetinio lauko indukcijos vidujedyd.

magnetjimas priklauso nuo iorinio magnetinio lauko stiprio Hir mediagos tipo:

+=i

msi

i

mia ppp

=i

am pP

V

p

V

PM i

a

m

==

HM

=


3/13


Koeficientas - vadinamas magnetine juta, laikomas kiekybiniu struktrinipokyi, sukelt iorinio magnetinio lauko, mediagoje matu.

Jis ireikiamas:

Koeficientas - vadinamas santykine magnetine skvarba ir yra lygus vidins iriorins magnetins indukcijos mediagoje santykiui:

Jis priklauso nuo mediagos, iorinio magnetinio lauko stiprio, temperatros ir danio.

Ireik , gauname magnetins indukcijos mediagoje priklausomyb

nuo iorinio magnetinio lauko stiprio, kurios dydis, kryptis ir kitimo pobdis priklausonuo magnetjimo mechanizm vykstani vairiose mediagose.

HM

=

1=

00

B

B

H

B==

HB0

=


4/13


magnetjimo dyd ir kitimo pobd lemia mediagos struktriniai ypatumai, t.y. Atomris, j magnetini moment isidstymas kristalinje gardelje ir mikrostruktrini,

tokia pat tvarka isidsiusi, element.

Reikiniai, vykstantys mediagose, veikiant jas ioriniu magnetiniu lauku, skirstomi :

1. Paramagnetinius,2. Diamagnetinius,

3. Feromagnetinius,4. Antiferomagnetinius ir5. Ferimagnetinius.

Magnetins indukcijos dydis mediagoje priklausys nuo jos savybi, priklausomai nuoto, kokie magnetjimo reikiniai vyks.

Kadangi magnetjimo reikini kiekybin pasireikim parodo santykin magnetinsskvarbos dydis, tai magnetinio lauko priklausomumo dsniai yra papildomi iuo dydiu.

Pvz.: Bio ir Savaro dsnis mediagoje yra:

3

0

4 r

rlIdBd

=


5/13

Atom, kuri ioriniai orbitiniai elektronmomentai yra nekompensuoti, magnetinis

momentas, .

Taiau dl iluminio judjimo mediagoje,neesant iorinio magnetinio lauko, josbendras magnetjimas ir magnetiniolauko indukcija yra lygus nuliui.

Paveikus toki mediag magnetiniu lauku, atom magnetini moment isidstymepradeda dominuoti viena kryptis. Magnetinio lauko indukcija ir magnetjimas padidja.

magnetjimo dydis ireikiamas: ia - atom koncentracija.

Mediagos, sudarytos i magnetinius momentus turini atom, taiau nedaugsimagnetinanios ioriniame lauke, vadinamos paramagnetikais.

J magnetinis jautrio enklas yra teigiamas, o dydis =10-5-10-2 maas.Jis nepriklauso nuo iorinio magnetinio lauko stiprio, taiau priklauso nuo temperatros.

Paramagnetikai yra dujos, skysiai, visi magnetiniame lauke silpnai simagnetinantysmetalai Pt, Al, Ti, Cu, Co, Ni, Mn, V, Cr.

Paramagnetizmas

0ap

B

0=H

0H

HHkT

pnM a

==3

2

000

n


6/13

I elektromagnetizmo teorijos inoma,kad bet koks iorinio magnetinio lauko,

verianio kontr, pokytis indukuojakontre srov, kurios magnetinis laukasprieinasi iorinio lauko pokyiams(E. Lenco taisykl).

neus mediag magnetin lauk, atomo elektron judjime pasireikia precesijos

aplink magnetinio lauko linijas efektas. is papildomas judjimas indukuoja prieingoslaukui krypties magnetin moment arba magnetjim:

- atomo elektron skaiius.- elektrono orbitos ploktumoje, statmenoje magnetiniam laukui, projekcija

Tokiu bdu, vyksta iorinio magnetinio lauko istmimas i mediagos arba laukoekranavimas.Diamagnetizmo reikinys vyksta visose mediagose, taiau jo dydis yra skirtingas.Stipriausiai jis pasireikia mediagose, sudarytose i atom, kuri ioriniai elektronsluoksniai yra visikai upildyti. Toki atom .Diamagnetik magnetinis jautris yra neigiamas, jo vert nedidel.

Mediagos, kuriose pasireikia tik diamagnetizmo reikinys vadinamos diamagnetikais.Tai Sb, C, Te, Au, Ag, Hg, Zn, Bi, daugelis mineral, organins mediagos, vanduo.

Diamagnetizmas

0=H

0H

0B

HHm

SZenM

==

4

0

2

00

0S

Z

0=ap


7/13

Feromagnetikais vadinamos mediagos, pasiyminios savaiminiu magnetjimu.T.y., panaikinus iorin magnetin lauk, mediagos magnetjimas nra lygus nuliui.

Feromagnetizmo reikiniu pasiyminios mediagos turi dar kelias savybes:

1. Didel santykin magnetin skvarba;2. Magnetins skvarbos priklausomyb nuo iorinio magnetinio lauko;3. Feromagnetins histerezs reikinys;

4. Magnetins skvarbos priklausomyb nuo temperatros.

Feromagnetizmo reikinio ir feromagnetik savybi ypatumai aikinami savaimesimagnetinusi sriteli, vadinam feromagnetiniais domenais, susidarymu. Domensusidarymo teorij sukr Landau ir Livicas dar 1935 metais. i teorija pagrsta kelitip energij konkuravimo procesu, kurio metu vyksta kristalo domeninis susiskaldymas

Feromagnetikais gali bti tik tokios mediagos, kuri paskutiniai sluoksniai yra nepilnaiupildyti elektronais, t.y. j .

Tokiems atomams, turintiems magnetin moment, atitinkamoje kristalinje gardeljeenergetikai yra palankiau isidstyti tvarkingai.

Feromagnetizmas

0ap


8/13

Norint pakreipti visus masyvaus, bet ribot matmen, kristalo atom magnetiniusmomentus lygiagreiai, reikia suteikti papildomos energijos. i energija yra lygi tokio

kristalo kuriamai magnetinio lauko energijai.

Todl tokiam kristalui energetikai palankiau susiskaldyti antilygiagreias sritis.Tai atitinka maesn energij.Susiskaldymui domenus, t.y. domenini sieneli sukrimui, taip pat reikia energijos.Dauguma feromagnetik, priklausomai nuo kristalins gardels tipo ir chemins

sudties, pasiymi magnetine anizotropija, todl viena kryptimi susiskaldymo energijagali bti maesn, nei kitomis. i trij tip energij konkurencija, bei anizotropija lemiaatitinkamos formos ir matmen domenins struktros susidarym. Procesas baigiasi,nusistovjus energetinei pusiausvyrai, kuri atitinka maiausi vidin kristalo energij.

Feromagnetizmas domenai


9/13

Feromagnetik patalpinus iorin magnetin lauk, domenai pradeda orientuotislygiagreiai, todl bendras magnetjimas didja. Didjant magnetinio lauko stipriui,

pasiekiama vert, kai visi domenai isirikiuoja lygiagreiai. iame take kristalomagnetjimas yra maksimalus, todl tolesnis magnetinio lauko didinimas jo nekeiia.Magnetinio lauko stipr mainant, dl domen sieneli trinties, magnetjimas majane pagal pradinio didjimo priklausomyb. Magnetiniam laukui pasiekus nulin vert,dalis domen lieka orientuoti, todl mediagos viduje magnetin indukcija nelygi nuliui.Kristalas yra magnetintoj bsenoj.

i magnetjimo vert vadinama liktiniu magnetjimu.

Magnetin lauk didinant prieinga kryptimi, domentvarkinga orientacija ardoma. Pasiekus imagnetinimovert, vadinam koerciniu lauko stipriu, feromagnetiko

magnetjimas yra panaikinamas. Tolesnis laukodidinimas sukelia analogik pradiniam proces, tikprieinga kryptimi. Vyksta magnetjimas iki sotiesverts, o mainant lauk gaunamas prieingos kryptiesliktinis magnetjimas. Tokia mediagos magnetjimopriklausomyb nuo iorinio magnetinio lauko vadinamamagnetin histerez.

Feromagnetizmas - histerez


10/13

Magnetin histerez apibdinama tokiais takais:

Bmax maksimali magnetins indukcijos vert,sotinus feromagnetik,Br liktins magnetins indukcijos vert (sotinus bandin).Hmax feromagnetiko sotinimo magnetinio lauko stipris.Hc koercinis magnetinio lauko stipris.

Magnetins histerezs auktis iki sotinimo takopriklauso nuo iorinio lauko stiprio. Atitinkamaiparinkus maksimalias magnetinio lauko stiprio vertes,galima gauti vis histerezini kilp eim.

Vis histerezs virni takai sudaro pagrindinmediagos magnetjimo charakteristik.

sotintos magnetins histerezs plotis, auktis ir plotaspriklauso nuo konkretaus feromagnetiko.

Feromagnetizmas - histerez

H

B


11/13

Magnetin skvarba taip pat priklauso nuo temperatros ir yra didiausia ties Kiuri taku,vir kurio feromagnetiniai domenai dl intensyvaus iluminio judjimo yra suardomi.

Kiuri temperatroje vyksta fazinis virsmas.

Feromagnetizmas Kiuri takas


12/13

Feritais vadinami sudtingi oksidai, kuri bendra formul yra MOFe2O3.

MO simboliais ymimas daniausiai dvivalentis (nors gali bti ir kitokiovalentingumo) metalo oksidas.

Tai gali bti Fe+2, Co+2, Ni+2, Zn+2, Cd+2 ir kiti.

Metalo elementas apibdina ferit, kurio pavadinimas parenkamas pagal metalo

jon. Pvz.: NiFe2O4 nikelio feritas, CoFe2O4 kobalto feritas. Kristalin feritstruktra yra analogika gamtinio mineralo - pinelio MgAl2O4 struktrai.

Feritai pasiymi visa eile unikali magnetini savybi. Tai:

1. Didel santykin magnetin skvarba,

2. Auktos magnetjimo ir liktins indukcijos verts.

Feromagnetizmas - feritai


13/13

Pagal histerezs form, kuri lemia mediagos taikymo srit, feritai skirstomi minktamagneius ir kietamagneius.

Kietamagnei mediag histerezs plotis ir plotas yra santykinai didelis, atitinkamaididel ir koercinio lauko vert. Minktamagnetm mediagom atvirkiai.

Minktamagneiai feritai plaiai naudojami radiotechnikoje kaip aukto daniorengini induktyvini rii erdys, jie naudojami magnetinse galvutse,

transformatoriuose, magnetinse antenose ir kt.

Kietamagneiai feritai taikomi stipria liktine indukcija pasiymini pastovi magnetgamyboje. Feritiniai magnetai plaiai naudojami pastovios srovs elektromotoruose,garsiakalbiuose ir kituose renginiuose reikalaujaniuose pastovi, dideliomagnetjimo magnet. ios mediagos naudojamos atminties elementuose,

magnetofon ir videomagnetofon juostose ar diskuose.

Feromagnetizmas - feritai

1.3.6 magnetinis laukas medzhiagoje (fizika.ktu.2009)

Documents