Magnetläbilaskvus on erinevatel kandjatel erinev ja oleneb selle omadustest, seetõttu on tavaks rääkida konkreetse kandja magnetilisest läbilaskvusest (see tähendab selle koostist, olekut, temperatuuri jne).
Homogeense isotroopse keskkonna puhul magnetiline läbilaskvus μ:
μ = V/(μ o N),
Anisotroopsetes kristallides on magnetiline läbilaskvus tensor.
Enamik aineid jaguneb nende magnetilise läbilaskvuse järgi kolme klassi:
- diamagnetilised materjalid ( μ < 1 ),
- paramagnetid ( μ > 1 )
- ferromagnetid (millel on rohkem väljendunud magnetilised omadused, näiteks raud).
Ülijuhtide magnetiline läbilaskvus on null.
Õhu absoluutne magnetiline läbilaskvus on ligikaudu võrdne vaakumi magnetilise läbilaskvusega ja tehnilistes arvutustes võetakse see võrdseks 4π 10 -7 Gn/m
μ = 1 + χ (SI-ühikutes);
μ = 1 + 4πχ (GHS ühikutes).
Füüsikalise vaakumi magnetiline läbitavus μ =1, kuna χ=0.
Magnetläbilaskvus näitab, mitu korda on antud materjali absoluutne magnetiline läbilaskvus suurem magnetkonstandist, st mitu korda on makrovoolude magnetväli. N on võimendatud keskkonnas leiduvate mikrovoolude poolt. Õhu ja enamiku ainete magnetiline läbilaskvus, välja arvatud ferromagnetilised materjalid, on ühtsusele lähedane.
Tehnoloogias kasutatakse mitut tüüpi magnetilist läbilaskvust, olenevalt magnetilise materjali konkreetsetest rakendustest. Suhteline magnetiline läbilaskvus näitab, mitu korda antud keskkonnas muutub vooluga juhtmete vastastikmõju võrreldes vaakumiga. Arvuliselt võrdne absoluutse magnetilise läbitavuse ja magnetkonstandi suhtega. Absoluutne magnetiline läbilaskvus on võrdne magnetilise läbitavuse ja magnetkonstandi korrutisega.
Diamagnetitel on χμχ>0 ja μ > 1. Olenevalt sellest, kas μ ferromagneteid mõõdetakse staatilises või vahelduvas magnetväljas, nimetatakse seda vastavalt staatiliseks või dünaamiliseks magnetiliseks läbilaskvuseks.
Ferromagnetite magnetiline läbilaskvus sõltub kompleksselt sellest N . Ferromagneti magnetiseerimiskõvera põhjal saab konstrueerida magnetilise läbitavuse sõltuvuse N.
Magnetiline läbilaskvus, määratakse järgmise valemiga:
μ = V/(μ o N),
nimetatakse staatiliseks magnetiliseks läbilaskvuseks.
See on võrdeline lõikenurga puutujaga, mis on tõmmatud lähtepunktist läbi põhimagnetiseerimiskõvera vastava punkti. Magnetilise läbitavuse piirväärtust μn, kui magnetvälja tugevus kipub nulli, nimetatakse esialgseks magnetiliseks läbilaskvuseks. See omadus on paljude magnetmaterjalide tehnilises kasutuses ülimalt oluline. See määratakse katseliselt nõrkades magnetväljades, mille tugevus on suurusjärgus 0,1 A/m.
Magnetiline läbilaskvus- magnetinduktsiooni seost iseloomustav füüsikaline suurus, koefitsient (olenevalt keskkonna omadustest). texvc ei leitud; Seadistusabi saamiseks vaadake matemaatikat/README.): (B) ja magnetvälja tugevus Avaldist ei saa sõeluda (käivitatav fail texvc ei leitud; Seadistusabi saamiseks vaadake matemaatikat/README.): (H) mateerias. See koefitsient on erinevatel kandjatel erinev, seega räägitakse konkreetse kandja magnetilisest läbilaskvusest (see tähendab selle koostist, seisundit, temperatuuri jne).
Esmakordselt leiti Werner Siemensi 1881. aasta teosest "Beiträge zur Theorie des Elektromagnetismus" ("Panus elektromagnetismi teooriasse").
Tavaliselt tähistatakse kreeka tähega Avaldist ei saa sõeluda (käivitatav fail texvc . See võib olla kas skalaar (isotroopsete ainete puhul) või tensor (anisotroopsete ainete puhul).
Üldiselt tutvustatakse magnetilise induktsiooni ja magnetvälja tugevuse vahelist seost magnetilise läbilaskvuse kaudu kui
Avaldist ei saa sõeluda (käivitatav failtexvc ei leitud; Seadistusabi saamiseks vaadake matemaatikat/README.): \vec(B) = \mu\vec(H),
Ja Avaldist ei saa sõeluda (käivitatav fail texvc ei leitud; Seadistusabi saamiseks vaadake matemaatikat/README.): \muÜldjuhul tuleks seda mõista tensorina, mis komponentide tähistuses vastab:
texvc ei leitud; Vaadake matemaatikat/README – abi seadistamisel.): \ B_i = \mu_(ij)H_j
Isotroopsete ainete suhe:
Avaldist ei saa sõeluda (käivitatav failtexvc ei leitud; Seadistusabi saamiseks vaadake matemaatikat/README.): \vec(B) = \mu\vec(H)
võib mõista vektori skalaariga korrutamise tähenduses (magnetiline läbilaskvus taandatakse sel juhul skalaariks).
Sageli tähistus Avaldist ei saa sõeluda (käivitatav fail texvc ei leitud; Seadistusabi saamiseks vaadake matemaatikat/README.): \mu kasutatakse teistmoodi kui siin, nimelt suhtelise magnetilise läbilaskvuse jaoks (antud juhul Avaldist ei saa sõeluda (käivitatav fail texvc ei leitud; Seadistusabi saamiseks vaadake matemaatikat/README.): \mu langeb kokku GHS-is olevaga).
Absoluutse magnetilise läbilaskvuse mõõde SI-s on sama, mis magnetkonstandi mõõde, see tähendab Gn / või / 2.
Suhteline magnetiline läbilaskvus SI-s on seotud magnetilise vastuvõtlikkusega χ
Avaldist ei saa sõeluda (käivitatav failtexvc ei leitud; Vaadake matemaatikat/README – abi seadistamisel.): \mu_r = 1 + \chi,
Ainete klassifitseerimine magnetilise läbilaskvuse väärtuse järgi
Valdav enamus aineid kuulub kas diamagnetite klassi ( Avaldist ei saa sõeluda (käivitatav fail texvc ei leitud; Seadistusabi saamiseks vaadake matemaatikat/README.): \mu \lessapprox 1) või paramagnetite klassi ( Avaldist ei saa sõeluda (käivitatav fail texvc ei leitud; Seadistusabi saamiseks vaadake matemaatikat/README.): \mu \gtrapprox 1). Kuid paljudel ainetel (ferromagnetitel), näiteks raual, on tugevamad magnetilised omadused.
Ferromagnetite puhul ei ole hüstereesi tõttu magnetilise läbilaskvuse mõiste rangelt võttes kohaldatav. Kuid teatud magnetvälja muutuste vahemikus (nii et jääkmagnetiseerimist saab tähelepanuta jätta, kuid enne küllastumist) on siiski võimalik parema või halvema lähendusega seda sõltuvust esitada lineaarsena (ja pehme magneti puhul materjalid, alumine piir ei pruugi praktikas olla liiga oluline) ja selles mõttes saab nende puhul mõõta ka magnetilise läbitavuse väärtust.
Mõnede ainete ja materjalide magnetiline läbilaskvus
Mõnede ainete magnetiline tundlikkus
Mõnede materjalide magnetiline tundlikkus ja magnetiline läbilaskvus
| Keskmine | Vastuvõtlikkus χ m (maht, SI) |
Läbilaskvus μ [H/m] | Suhteline läbilaskvus μ/μ 0 | Magnetväli | Maksimaalne sagedus |
|---|---|---|---|---|---|
| Metglas (inglise) Metglas ) | 1,25 | 1 000 000 | 0,5 T juures | 100 kHz | |
| Nanoperm Nanoperm ) | 10 × 10 -2 | 80 000 | 0,5 T juures | 10 kHz | |
| Mu metall | 2,5 × 10 -2 | 20 000 | 0,002 T juures | ||
| Mu metall | 50 000 | ||||
| Permalloy | 1,0 × 10 -2 | 70 000 | 0,002 T juures | ||
| Elektriline teras | 5,0 × 10 -3 | 4000 | 0,002 T juures | ||
| Ferriit (nikkel-tsink) | 2,0 × 10 -5 - 8,0 × 10 -4 | 16-640 | 100 kHz ~ 1 MHz [[K:Wikipedia:artiklid ilma allikateta (riik: Lua viga: callParserFunction: funktsiooni "#property" ei leitud. )]][[K:Wikipedia:artiklid ilma allikateta (riik: Lua viga: callParserFunction: funktsiooni "#property" ei leitud. )]] | ||
| Ferriit (mangaan-tsink) | >8,0 × 10 -4 | 640 (või rohkem) | 100 kHz ~ 1 MHz | ||
| Teras | 8,75 × 10 -4 | 100 | 0,002 T juures | ||
| Nikkel | 1,25 × 10 -4 | 100 - 600 | 0,002 T juures | ||
| Neodüümi magnet | 1.05 | kuni 1,2-1,4 T | |||
| Plaatina | 1,2569701 × 10 -6 | 1,000265 | |||
| Alumiinium | 2,22 × 10 -5 | 1,2566650 × 10 -6 | 1,000022 | ||
| Puu | 1,00000043 | ||||
| Õhk | 1,00000037 | ||||
| Betoon | 1 | ||||
| Vaakum | 0 | 1,2566371 × 10 -6 (μ 0) | 1 | ||
| Vesinik | -2,2 × 10 -9 | 1,2566371 × 10 -6 | 1,0000000 | ||
| Teflon | 1,2567 × 10 -6 | 1,0000 | |||
| Safiir | -2,1 × 10 -7 | 1,2566368 × 10 -6 | 0,99999976 | ||
| Vask | -6,4 × 10 -6 või -9,2 × 10 -6 |
1,2566290 × 10 -6 | 0,999994 | ||
| Vesi | -8,0 × 10 -6 | 1,2566270 × 10 -6 | 0,999992 | ||
| Vismut | -1,66 × 10 -4 | 0,999834 | |||
| Ülijuhid | −1 | 0 | 0 |
Vaata ka
Kirjutage ülevaade artiklist "Magnetiline läbilaskvus"
Märkmed
Magnetilist läbilaskvust iseloomustav väljavõte
Mul oli temast nii kahju!.. Aga kahjuks polnud minu võimuses teda aidata. Ja ausalt öeldes tahtsin ma väga teada, kuidas see erakordne väike tüdruk teda aitas...- Me leidsime nad! – kordas Stella uuesti. – Ma ei teadnud, kuidas seda teha, aga vanaema aitas mind!
Selgus, et Haroldil polnud oma eluajal isegi aega välja selgitada, kui kohutavalt tema perekond surma ajal kannatas. Ta oli sõdalane rüütel ja suri enne, kui tema linn langes "timukate" kätte, nagu tema naine ennustas.
Kuid niipea, kui ta sattus sellesse võõrasse, imelisse "läinud" inimeste maailma, nägi ta kohe, kui halastamatult ja julmalt kuri saatus tema "ainsate ja lähedastega" käitus. Pärast seda, nagu üks vallatu, veetis ta terve igaviku, püüdes kuidagi, kuskilt leida neid inimesi, kes on talle kõige kallimad kogu maailmas... Ja ta otsis neid väga kaua, üle tuhande aasta, kuni ühel päeval ei pakkunud keegi täiesti võõras inimene, armas neiu Stella, et ta "õnnelikuks teeb" ega avanud seda "teist" ust, et need lõpuks tema jaoks leida...
- Kas sa tahad, et ma näitan sulle? - soovitas väike tüdruk uuesti,
Kuid ma ei olnud enam nii kindel, kas ma tahan midagi muud näha... Sest tema äsja näidatud nägemused tegid mu hingele haiget ja neist oli võimatu nii kiiresti lahti saada, et tahaks näha mingit jätk...
"Aga sa tahad näha, mis nendega juhtus!" – teatas väike Stella enesekindlalt “fakt”.
Vaatasin Haroldi ja nägin tema silmis täielikku mõistmist sellest, mida olin just ootamatult kogenud.
– Ma tean, mida sa nägid... Vaatasin seda mitu korda. Aga nad on praegu õnnelikud, käime neid väga tihti vaatamas... Ja nende “endistel” ka... – ütles “kurb rüütel” vaikselt.
Ja alles siis sain aru, et Stella lihtsalt, kui ta seda tahtis, viis ta omaenda minevikku, täpselt nagu ta just tegi!!! Ja ta tegi seda peaaegu mänguliselt!.. Ma ei pannud tähelegi, kuidas see imeline särav tüdruk hakkas mind üha enam enda külge siduma, muutudes minu jaoks peaaegu tõeliseks imeks, mida ma lõputult vaadata tahtsin... Ja kellest ma üldse lahkuda ei tahtnud... Siis ei teadnud ma peaaegu mitte midagi ega osanud midagi peale selle, millest ma ise aru sain ja õppida, ja ma tõesti tahtsin temalt vähemalt midagi õppida, kuni see veel olemas oli. võimalus.
- Palun tulge minu juurde! – Stella, äkitselt kurvastades, sosistas vaikselt: "Tead, et sa ei saa siia veel jääda... Vanaema ütles, et sa ei jää väga-väga kauaks... Et sa ei saa veel surra." Aga sina tule...
Kõik ümberringi muutus ühtäkki pimedaks ja külmaks, nagu oleksid mustad pilved ühtäkki katnud nii värvilise ja särava Stella maailma...
- Oh, ärge mõelge sellistele kohutavatele asjadele! – oli neiu nördinud ja nagu kunstnik pintsliga lõuendil “maalis” kõik kiiresti uuesti heledaks ja rõõmsaks värviks.
- Kas see on tõesti parem? — küsis ta rahulolevalt.
"Kas need olid tõesti ainult minu mõtted?..." Ma ei uskunud seda enam.
- Noh, muidugi! – Stella naeris. "Sa oled tugev, nii et loote kõike enda ümber omal moel."
– Kuidas siis mõelda?.. – Ma ei suutnud ikka veel arusaamatusse “siseneda”.
"Ole vait ja näidake ainult seda, mida soovite näidata," ütles mu hämmastav sõber iseenesestmõistetavalt. "Seda õpetas mulle mu vanaema."
Mõtlesin, et ilmselt on ka minul aeg veidi “šokeerida” oma “saladust” vanaema, kes (ma olin selles peaaegu kindel!) ilmselt midagi teadis, aga millegipärast ei tahtnud mulle veel midagi õpetada. ...
"Nii et sa tahad näha, mis juhtus Haroldi lähedastega?" – küsis väike tüdruk kannatamatult.
Ausalt öeldes ei olnud mul liiga palju soovi, sest ma ei teadnud, mida sellelt "etenduselt" oodata. Kuid selleks, et heldet Stellat mitte solvata, nõustus ta.
- Ma ei näita sulle pikka aega. Ma luban! Aga sa peaksid neist teadma, eks?.. – ütles neiu rõõmsal häälel. - Vaata, poeg on esimene...
Minu suureks üllatuseks leidsime end erinevalt varem nähtust hoopis teisest ajast ja kohast, mis sarnanes Prantsusmaaga ning XVIII sajandit meenutavas riietuses. Mööda laia asfalteeritud tänavat sõitis ilus kaetud vanker, mille sees istusid väga kallites ülikondades noormees ja naine ning ilmselt väga halvas tujus... Noormees tõestas tüdrukule kangekaelselt midagi ja ta , teda üldse mitte kuulates hõljus rahulikult kuskil oma unenägudes, mis noormeest tõsiselt ärritas...
- Näete, see on tema! See on seesama “poiss”... alles paljude, paljude aastate pärast,” sosistas Stella vaikselt.
- Kuidas sa tead, et see on tõesti tema? – pole ikka veel päris aru saanud, küsisin.
- Noh, muidugi, see on väga lihtne! – vaatas väike tüdruk mulle üllatunult otsa. -Meil kõigil on oma olemus ja olemusel on oma "võti", mille järgi meist igaüks võib leida, peate lihtsalt teadma, kuidas vaadata. Vaata...
Ta näitas mulle uuesti last, Haroldi poega.
- Mõelge tema olemusele ja te näete ...
Ja kohe nägin läbipaistvat, eredalt hõõguvat, üllatavalt võimsat olendit, kelle rinnal põles ebatavaline “teemant” energiatäht. See "täht" säras ja säras kõigis vikerkaarevärvides, nüüd kahanes, nüüd kasvades, justkui aeglaselt pulseerides, ja sädeles nii eredalt, nagu oleks see tõesti loodud kõige vapustavamatest teemantidest.
– Kas sa näed seda kummalist ümberpööratud tähte tema rinnal? - See on tema "võti". Ja kui proovite teda järgida nagu niit, siis see viib teid otse Axeli juurde, kellel on sama täht - see on sama olemus, ainult selle järgmises kehastuses.
Vaatasin talle kõigi silmadega otsa ja ilmselt seda märgates Stella naeris ja tunnistas rõõmsalt:
– Ära arva, et see olin mina ise – see oli mu vanaema, kes mind õpetas!
Mul oli väga häbi tunda end täieliku ebapädevana, kuid soov rohkem teada saada oli sada korda tugevam kui igasugune häbi, seega varjasin oma uhkust nii sügavalt kui võimalik ja küsisin hoolikalt:
– Aga kuidas on lood kõigi nende hämmastavate "reaalsustega", mida me siin praegu näeme? Lõppude lõpuks on see kellegi teise konkreetne elu ja te ei loo neid samamoodi, nagu loote kõiki oma maailmu?
- Oh ei! – rõõmustas väike tüdruk taas võimaluse üle mulle midagi selgitada. - Muidugi mitte! See on lihtsalt minevik, milles kõik need inimesed kunagi elasid, ja ma lihtsalt viin sind ja mind sinna.
- Ja Harold? Kuidas ta seda kõike näeb?
- Oh, see on tema jaoks lihtne! Ta on täpselt nagu mina, surnud, nii et ta võib liikuda, kuhu tahab. Tal pole ju enam füüsilist keha, nii et tema olemus ei tunne siin mingeid takistusi ja võib kõndida, kus tahab... just nagu mina... - lõpetas pisitüdruk kurvemalt.
Kurvalt mõtlesin, et see, mis tema jaoks oli lihtsalt “lihtne ülekanne minevikku”, jääb minu jaoks ilmselt veel pikaks ajaks “seitsme luku taha saladuseks”... Aga Stella, justkui kuuldes mu mõtteid, kiirustas kohe rahusta mind:
- Näete, see on väga lihtne! Sa pead lihtsalt proovima.
– Ja need “võtmed”, kas teised ei korda neid kunagi? – Otsustasin oma küsimusi jätkata.
“Ei, aga vahel juhtub midagi muud...” millegipärast vastas pisike naljakalt naeratades. "Täpselt nii jäin ma alguses vahele, mille pärast mind isegi peksti... Oh, see oli nii loll!..."
- Kuidas? – küsisin väga huvitatud.
Stella vastas kohe rõõmsalt:
- Oh, see oli väga naljakas! - ja veidi mõeldes lisas ta: "aga see on ka ohtlik... Ma otsisin kõigilt "põrandatelt" oma vanaema kunagist kehastumist ja tema asemel tuli tema "lõnga" mööda hoopis teine olend. , mis suutis kuidagi “kopeerida” mu vanaema “lille” (ilmselt ka “võtme”!) ja just siis, kui mul oli aega rõõmustada, et selle lõpuks leidsin, tabas see võõras olend mulle halastamatult vastu rinda. Jah, nii palju, et mu hing peaaegu lendas minema! ..
- Kuidas sa temast lahti said? — olin üllatunud.
"No ausalt öeldes ei saanud ma sellest lahti..." muutus neiul piinlik. - Helistasin just oma vanaemale...
- Mida te nimetate "põrandateks"? – Ma ei suutnud ikka veel rahuneda.
– No need on erinevad “maailmad”, kus elavad surnute olemused... Kõige ilusamas ja kõrgeimas elavad need, kes olid head... ja ilmselt ka kõige tugevamad.
- Inimesed nagu sina? – küsisin naeratades.
- Oh ei, muidugi! Ilmselt sattusin siia kogemata. – ütles tüdruk täiesti siiralt. - Kas teate, mis on kõige huvitavam? Sellelt “põrandalt” saame kõndida kõikjale, aga teistelt siia ei pääse... Kas pole huvitav?..
Jah, see oli minu “nälginud” aju jaoks väga imelik ja väga põnev ja ma tahtsin väga rohkem teada!.. Võib-olla sellepärast, et kuni selle päevani polnud keegi mulle kunagi midagi õieti seletanud, aga lihtsalt vahel keegi - andis (nagu , näiteks minu “staarsõbrad”), ja seetõttu tegi isegi selline lihtne lapselik seletus mind juba harjumatult rõõmsaks ja pani veel raevukalt oma katsetesse, järeldustesse ja vigadesse süvenema... nagu ikka, leides kõiges, mis oli. juhtub veelgi ebaselgemaks. Minu probleem oli selles, et ma oskasin teha või luua “ebatavalist” väga lihtsalt, aga kogu probleem oli selles, et ma tahtsin ka aru saada, kuidas ma seda kõike loon... Ja see on just see, milles ma pole veel eriti edukas olnud...
Ainete magnetilised omadused
Nii nagu aine elektrilisi omadusi iseloomustab dielektriline konstant, iseloomustab aine magnetilisi omadusi magnetiline läbilaskvus.
Tulenevalt asjaolust, et kõik magnetväljas asuvad ained loovad oma magnetvälja, erineb homogeenses keskkonnas olev magnetinduktsiooni vektor keskkonna puudumisel, s.o vaakumis, samas ruumipunktis olevast vektorist.
Suhet nimetatakse kandja magnetiline läbilaskvus.
Seega on homogeenses keskkonnas magnetinduktsioon võrdne:
Raua m väärtus on väga suur. Seda saab kogemustega kontrollida. Kui sisestate raudsüdamiku pikka mähisesse, suureneb magnetiline induktsioon valemi (12.1) kohaselt m korda. Järelikult suureneb magnetinduktsiooni voog sama palju. Kui magnetiseerivat mähist toiteahel avatakse DC, teises, väikeses mähis, mis on keritud peamise peale, ilmub galvanomeetriga registreeritud induktsioonvool (joonis 12.1).
Kui mähisesse sisestatakse raudsüdamik, on galvanomeetri nõela läbipaine vooluringi avamisel m korda suurem. Mõõtmised näitavad, et raudsüdamiku sisestamisel mähisesse võib magnetvoog suureneda tuhandeid kordi. Järelikult on raua magnetiline läbilaskvus tohutu.
On kolm peamist ainete klassi, millel on järsult erinevad magnetilised omadused: ferromagnetid, paramagnetid ja diamagnetilised materjalid.
Ferromagnetid
Aineid, mille puhul, nagu raud, m >> 1, nimetatakse ferromagnetiteks. Lisaks rauale on ferromagnetilised koobalt ja nikkel, samuti mitmed haruldased muldmetallid ja paljud sulamid. Ferromagnetite kõige olulisem omadus on jääkmagnetismi olemasolu. Ferromagnetiline aine võib olla magnetiseeritud olekus ilma välise magnetiseeriva väljata.
Rauast objekt (näiteks varras), nagu teada, tõmmatakse magnetvälja ehk liigub piirkonda, kus magnetinduktsioon on suurem. Sellest lähtuvalt tõmbab see magneti või elektromagneti poole. See juhtub seetõttu, et rauas olevad elementaarvoolud on orienteeritud nii, et nende välja magnetilise induktsiooni suund langeb kokku magnetiseeriva välja induktsiooni suunaga. Selle tulemusena muutub raudvarras magnetiks, mille lähim poolus on elektromagneti pooluse vastas. Magnetite vastaspoolused tõmbavad (joon. 12.2).
Riis. 12.2 
STOP! Otsustage ise: A1–A3, B1, B3.
Paramagnetid
On aineid, mis käituvad nagu raud ehk tõmmatakse magnetvälja. Neid aineid nimetatakse paramagnetiline. Nende hulka kuuluvad mõned metallid (alumiinium, naatrium, kaalium, mangaan, plaatina jne), hapnik ja paljud teised elemendid, samuti erinevad elektrolüütide lahused.
Kuna paramagnetid tõmmatakse välja, suunatakse nende tekitatud enda magnetvälja induktsioonijooned ja magnetiseeriv väli ühtemoodi, seega väli tugevneb. Seega on neil m > 1. Kuid m erineb ühtsusest äärmiselt vähe, vaid suurusjärgus 10 –5 ...10 –6. Seetõttu on paramagnetiliste nähtuste jälgimiseks vaja võimsaid magnetvälju.
Diamagnetid
Eriline ainete klass on diamagnetilised materjalid, mille avastas Faraday. Need lükatakse magnetväljast välja. Kui riputada diamagnetilise varda tugeva elektromagneti pooluse lähedusse, tõrjutakse see sellest eemale. Sellest tulenevalt on selle tekitatud välja induktsioonijooned suunatud magnetiseeriva välja induktsioonijoontele vastupidiselt, st väli nõrgeneb (joon. 12.3). Vastavalt sellele on diamagnetiliste materjalide puhul m< 1, причем отличается от единицы на величину порядка 10 –6 . Магнитные свойства у диамагнетиков выражены слабее, чем у парамагнетиков.
Riis. 12.3
 Riis. 12.4 |
Diamagnetite hulka kuuluvad vismut, vask, väävel, elavhõbe, kloor, inertgaasid ja peaaegu kõik orgaanilised ühendid. Leek, näiteks küünlaleek, on diamagnetiline (peamiselt süsinikdioksiidi tõttu). Seetõttu surutakse leek magnetväljast välja (joon. 12.4) .
Kui eelkirjeldatud katsetes võtame raudsüdamiku asemel südamikud teistest materjalidest, siis võib tuvastada ka magnetvoo muutust. Kõige loomulikum on eeldada, et kõige märgatavama efekti tekitavad materjalid, mis on oma magnetiliste omaduste poolest sarnased rauaga, st nikkel, koobalt ja mõned magnetsulamid. Tõepoolest, kui nendest materjalidest valmistatud südamik sisestatakse mähisesse, osutub magnetvoo suurenemine üsna oluliseks. Teisisõnu võime öelda, et nende magnetiline läbilaskvus on kõrge; nikli puhul võib see ulatuda näiteks 50-ni, koobalti puhul 100-ni. Kõik need materjalid suured väärtusedühendatud üheks ferromagnetiliste materjalide rühmaks.
Kuid ka kõik teised "mittemagnetilised" materjalid mõjutavad magnetvoogu, kuigi see mõju on palju väiksem kui ferromagnetilistel materjalidel. Väga hoolikate mõõtmistega saab seda muutust tuvastada ja määrata erinevate materjalide magnetilist läbilaskvust. Siiski tuleb meeles pidada, et ülalkirjeldatud katses võrdlesime magnetvoogu mähises, mille õõnsus on täidetud rauaga, vooga mähises, mille sees on õhk. Niikaua kui me rääkisime sellistest väga magnetilistest materjalidest nagu raud, nikkel, koobalt, polnud sellel tähtsust, kuna õhu olemasolu mõjutab magnetvoogu väga vähe. Kuid uurides teiste ainete, eriti õhu enda magnetilisi omadusi, peame loomulikult tegema võrdluse mähisega, mille sees pole õhku (vaakum). Seega võtame magnetilise läbitavuse jaoks magnetvoogude suhte uuritavas aines ja vaakumis. Teisisõnu võtame vaakumi magnetilise läbitavuse üheks (kui , siis ).
Mõõtmised näitavad, et kõigi ainete magnetiline läbilaskvus erineb ühtsusest, kuigi enamasti on see erinevus väga väike. Eriti tähelepanuväärne on aga tõsiasi, et mõne aine puhul on magnetiline läbilaskvus suurem kui üks, teistel aga väiksem kui üks, st pooli täitmine mõne ainega suurendab magnetvoogu ja pooli täitmine teiste ainetega vähendab. see voog. Esimest neist ainetest nimetatakse paramagnetilisteks () ja teist - diamagnetilisteks (). Nagu tabel näitab. 7 on nii paramagnetiliste kui ka diamagnetiliste ainete läbilaskvuse erinevus ühtsusest väike.
Eriti tuleb rõhutada, et paramagnetiliste ja diamagnetiliste kehade puhul ei sõltu magnetiline läbilaskvus välise magnetiseeriva välja magnetilisest induktsioonist, s.t see on antud ainet iseloomustav konstantne väärtus. Nagu näeme §-s 149, see ei kehti raua ja muude sarnaste (ferromagnetiliste) kehade kohta.
Tabel 7. Mõnede paramagnetiliste ja diamagnetiliste ainete magnetiline läbilaskvus
|
Paramagnetilised ained |
Diamagnetilised ained |
||
|
Lämmastik (gaasiline) |
Vesinik (gaasiline) |
||
|
Õhk (gaasiline) |
|||
|
Hapnik (gaasiline) |
|||
|
Hapnik (vedelik) |
|||
|
Alumiinium |
|||
|
Volfram |
|||
Paramagnetiliste ja diamagnetiliste ainete mõju magnetvoole selgitab, nagu ka ferromagnetiliste ainete mõju, sellega, et voolu poolt mähises tekkiv magnetvoog liitub elementaaramprivooludest lähtuva vooga. Paramagnetilised ained suurendavad pooli magnetvoogu. Selline voo suurenemine, kui mähis on täidetud paramagnetilise ainega, näitab, et paramagnetilistes ainetes on välise magnetvälja mõjul elementaarvoolud orienteeritud nii, et nende suund langeb kokku mähise voolu suunaga (joonis 276). Väike erinevus ühtsusest näitab vaid seda, et paramagnetiliste ainete puhul on see täiendav magnetvoog väga väike, st et paramagnetilised ained magnetiseeruvad väga nõrgalt.
Magnetvoo vähenemine pooli täitmisel diamagnetilise ainega tähendab, et sel juhul on elementaaramprivoolude magnetvoog suunatud pooli magnetvooga vastupidiselt, s.o. diamagnetilistes ainetes välise mõjul. magnetväli, tekivad elementaarvoolud, mis on suunatud mähisvoolude vastas (joon. 277). Ühtsusest kõrvalekallete väiksus näitab sel juhul ka seda, et nende elementaarvoolude lisavool on väike.
Riis. 277. Diamagnetilised ained pooli sees nõrgendavad solenoidi magnetvälja. Neis olevad elementaarvoolud on suunatud solenoidi voolule vastupidiselt
Absoluutne magnetiline läbilaskvus - see on proportsionaalsustegur, mis võtab arvesse juhtmete asukoha keskkonna mõju.
Et saada aimu meediumi magnetilistest omadustest, võrreldi antud keskkonnas vooluga juhtme ümber tekkivat magnetvälja sama juhtme ümber, kuid vaakumis paikneva magnetväljaga. Leiti, et mõnel juhul on väli intensiivsem kui vaakumis, teistel - vähem.
Seal on:
v Paramagnetilised materjalid ja keskkonnad, milles saadakse tugevam MF (naatrium, kaalium, alumiinium, plaatina, mangaan, õhk);
v Diamagnetilised materjalid ja keskkonnad, milles magnetväli on nõrgem (hõbe, elavhõbe, vesi, klaas, vask);
v Ferromagnetilised materjalid, milles tekib tugevaim magnetväli (raud, nikkel, koobalt, malm ja nende sulamid).
Erinevate ainete absoluutsel magnetilisel läbilaskvusel on erinevad väärtused.
Magnetkonstant - See on vaakumi absoluutne magnetiline läbilaskvus.
Söötme suhteline magnetiline läbilaskvus- mõõtmeteta suurus, mis näitab, mitu korda on aine absoluutne magnetiline läbilaskvus suurem või väiksem magnetkonstandist:
Diamagnetiliste ainete puhul - , paramagnetiliste ainete puhul - (diamagnetiliste ja paramagnetiliste kehade tehnilisteks arvutusteks võetakse võrdseks ühtsus), ferromagnetiliste materjalide puhul - .
MP pinge N iseloomustab MF-ergastuse tingimusi. Intensiivsus homogeenses keskkonnas ei sõltu aine magnetilistest omadustest, milles väli luuakse, vaid võtab arvesse voolutugevuse ja juhtmete kuju mõju magnetvälja intensiivsusele antud punkt.
MF intensiivsus on vektori suurus. Vektori suund N isotroopse kandja jaoks (kõigis suundades samade magnetiliste omadustega kandja) , langeb kokku magnetvälja või vektori suunaga antud punktis.
Erinevate allikate tekitatud magnetvälja tugevus on näidatud joonisel fig. 13.
Magnetvoog on kogu vaadeldavat pinda läbivate magnetjoonte koguarv. Magnetvoog F või MI voolu läbi ala S , magnetjoontega risti on võrdne magnetinduktsiooni korrutisega IN selle magnetvoo poolt läbistatud ala suuruse järgi.
42)
Kui mähisesse sisestatakse raudsüdamik, suureneb magnetväli ja südamik magnetiseerub. Selle efekti avastas Ampere. Samuti avastas ta, et magnetvälja induktsioon aines võib olla suurem või väiksem kui välja enda induktsioon. Selliseid aineid hakati nimetama magnetiteks.
Magnetid– need on ained, mis võivad muuta välise magnetvälja omadusi.
Magnetiline läbilaskvus aine määratakse suhtega:
B 0 on välise magnetvälja induktsioon, B on induktsioon aine sees.
Sõltuvalt B ja B 0 suhtest jagunevad ained kolme tüüpi:
1) Diamagnetid(m<1), к ним относятся keemilised elemendid: Cu, Ag, Au, Hg. Magnetiline läbilaskvus m=1-(10 -5 - 10 -6) erineb ühtsusest väga vähe.
Selle ainete klassi avastas Faraday. Need ained "tõugatakse" magnetväljast välja. Kui riputada diamagnetilise varda tugeva elektromagneti pooluse lähedusse, tõrjutakse see sellest eemale. Välja ja magneti induktsioonijooned on seega suunatud eri suundades.
2) Paramagnetid millel on magnetiline läbilaskvus m>1 ja in antud juhul see ületab veidi ka ühtsust: m=1+(10 -5 - 10 -6). Seda tüüpi magnetmaterjalide hulka kuuluvad keemilised elemendid Na, Mg, K, Al.
Paramagnetiliste materjalide magnetiline läbilaskvus sõltub temperatuurist ja väheneb selle tõustes. Ilma magnetiseeriva väljata ei loo paramagnetilised materjalid oma magnetvälja. Püsiparamagneteid looduses pole.
3) Ferromagnetid(m>>1): Fe, Co, Ni, Cd.
Need ained võivad olla magnetiseeritud olekus ilma välisväljata. Olemasolu jääkmagnetism ferromagnetite üks olulisi omadusi. Kõrgel temperatuuril kuumutamisel aine ferromagnetilised omadused kaovad. Temperatuuri, mille juures need omadused kaovad, nimetatakse Curie temperatuur(näiteks raua jaoks T Curie = 1043 K).
Curie punktist madalamal temperatuuril koosneb ferromagnet domeenidest. Domeenid– need on spontaanse spontaanse magnetiseerumise alad (joonis 9.21). Domeeni suurus on ligikaudu 10 -4 -10 -7 m Magnetite olemasolu on tingitud spontaanse magnetiseerumise piirkondade ilmumisest aines. Raudmagnet võib säilitada oma magnetilised omadused pikka aega, kuna selles olevad domeenid on paigutatud korrapäraselt (valitseb üks suund). Magnetilised omadused kaovad, kui magnetile tugevalt lüüa või seda liiga palju kuumutada. Nende mõjude tulemusena muutuvad domeenid "korrastatuks".
Joon.9.21. Domeenide kuju: a) magnetvälja puudumisel, b) välise magnetvälja olemasolul.
Domeene saab kujutada suletud vooludena magnetiliste materjalide mikromahtudes. Domeen on hästi illustreeritud joonisel 9.21, kust on näha, et vool domeenis liigub mööda katkenud suletud ahelat. Suletud elektronvoolud põhjustavad elektronide orbitaaltasandiga risti oleva magnetvälja ilmumist. Välise magnetvälja puudumisel on domeenide magnetväli suunatud kaootiliselt. See magnetväli muudab suunda välise magnetvälja mõjul. Magnetid, nagu juba märgitud, jaotatakse rühmadesse sõltuvalt sellest, kuidas domeeni magnetväli reageerib välise magnetvälja toimele. Diamagnetilistes materjalides on suurema hulga domeenide magnetväli suunatud välise magnetvälja toimele vastupidises suunas ja paramagnetilistes materjalides, vastupidi, välise magnetvälja toime suunas. Kuid nende domeenide arv, mille magnetväljad on suunatud vastassuunas, erineb väga vähesel määral. Seetõttu erineb dia- ja paramagnetite magnetiline läbilaskvus m ühtsusest suurusjärgus 10 -5 - 10 -6. Ferromagnetites on välisvälja suunalise magnetväljaga domeenide arv kordades suurem kui magnetvälja vastassuunaga domeenide arv.
Magnetiseerimiskõver. Hüstereesi silmus. Magnetiseerumisnähtus on tingitud jääkmagnetismi olemasolust aine välise magnetvälja toimel.
Magnethüsterees on ferromagneti magnetinduktsiooni muutuste hilinemise nähtus välise magnetvälja tugevuse muutuste suhtes.
Joonisel 9.22 on kujutatud aines esineva magnetvälja sõltuvust välisest magnetväljast B=B(B 0). Veelgi enam, välisväli on joonistatud piki Ox-telge ja aine magnetiseerumine piki Oy telge. Välise magnetvälja suurenemine toob kaasa aine magnetvälja suurenemise piki joont väärtuseni. Välise magnetvälja nulli viimine viib aine magnetvälja vähenemiseni (punktis Koos) väärtusele Ida poole(jääkmagnetiseerimine, mille väärtus on suurem kui null). See efekt on proovi magnetiseerimise viivituse tagajärg.
Aine täielikuks demagnetiseerimiseks vajaliku välise magnetvälja induktsiooniväärtust (punkt d joonisel 9.21) nimetatakse nn. sundjõud. Proovi magnetiseerimise nullväärtus saadakse välise magnetvälja suuna muutmisega väärtuseks. Jätkates välise magnetvälja suurendamist vastassuunas maksimaalse väärtuseni, viime selle väärtuseni. Seejärel muudame magnetvälja suunda, suurendades seda väärtuseni. Sel juhul jääb meie aine magnetiseeritud. Ainult magnetvälja induktsiooni suurus vastassuunas võrreldes väärtusega punktis . Jätkates magnetinduktsiooni väärtuse suurendamist samas suunas, saavutame aine täieliku demagnetiseerumise punktis ja siis leiame end uuesti punktis . Seega saame suletud funktsiooni, mis kirjeldab täieliku magnetiseerimise ümberpööramise tsüklit. Sellist proovi magnetvälja induktsiooni sõltuvust välise magnetvälja suurusest täieliku magnetiseerimise ümberpööramise tsükli ajal nimetatakse hüstereesi silmus. Hüstereesisilmuse kuju on mis tahes ferromagnetilise aine üks peamisi omadusi. Siiski on niimoodi võimatu asjani jõuda.
Tänapäeval on üsna lihtne saada tugevaid magnetvälju. Suur hulk paigaldisi ja seadmeid töötavad püsimagnetitel. Nad saavutavad toatemperatuuril kiirgustaseme 1–2 T. Väikestes kogustes on füüsikud õppinud saavutama kuni 4 Tesla suurust konstantset magnetvälju, kasutades selleks spetsiaalseid sulameid. Madalatel temperatuuridel, vedela heeliumi temperatuuri suurusjärgus, saadakse magnetväljad üle 10 Tesla.
43) Elektromagnetilise induktsiooni seadus (Faraday-Maxwelli seadus). Lenzi reeglid
Oma katsete tulemusi kokku võttes sõnastas Faraday elektromagnetilise induktsiooni seaduse. Ta näitas, et magnetvoo mis tahes muutusega suletud juhtivas ahelas ergastub induktsioonvool. Järelikult tekib vooluringis indutseeritud emf.
Indutseeritud emf on otseselt võrdeline magnetvoo muutumise kiirusega aja jooksul. Matemaatiline tähistus Selle seaduse sõnastas Maxwell ja seetõttu nimetatakse seda Faraday-Maxwelli seaduseks (elektromagnetilise induktsiooni seadus).
Laadimine...