Магнітної проникності феромагнетика
ВІД НАПРУЖЕНОСТІ магнітного поля
МЕТА: Побудувати основну криву намагнічування феромагнетика В (Н), і досліджувати залежність магнітної проникності від напруженості магнітного поля r (Н).
ОБЛАДНАННЯ: Лабораторний комплекс «Електрика і магнетизм»: мініблокі «феромагнетика», «Опір», генератор сигналів спеціальної форми, мультиметри.
1. Магнітне поле в речовині
Магнітне поле створюється провідниками зі струмом, рухомими зарядами, намагніченими тілами, а також змінним електричним полем (струмами зміщення). Якщо в магнітне поле, утворене, наприклад, струмом в провіднику, внести ту чи іншу речовину, то поле зміниться. Це пов'язано з тим, що різні речовини в магнітному полі намагнічуються. тобто самі стають джерелами магнітного поля. Згідно з принципом суперпозиції результуюче магнітне поле в середовищі є векторної сумою полів, створюваних провідником зі струмом (зовнішнє поле з індукцією
Речовини, здатні намагнічуватися називаються Магнетика. За магнітними властивостями магнетики поділяють на слабомагнітні і сильномагнітних. До слабомагнітних речовин відносяться парамагнетики і Діамагнетик. до сильномагнітних - ферромагнетики.
Кількісною характеристикою намагніченого стану речовини служить векторна величина - намагніченість
де ΔV - елементарний об'єм;
Так як магнітний момент атома складається з магнітних моментів входять до його складу електронів, які в магнітному полі набувають індуковані магнітні моменти, то при приміщенні магнетика в зовнішнє магнітне поле відбувається його намагнічування, тобто в речовині виникає власне магнітне поле
Якщо врахувати, що основні характеристики магнітного поля магнітна індукція і напруженість магнітного поля в вакуумі пов'язані співвідношенням
Як показує експеримент, в слабких полях вектор намагніченості пропорційний напруженості магнітного поля, що викликає намагнічування
де χ - магнітна сприйнятливість магнетика.
Тоді для напруженості магнітного поля можна записати наступний вираз:
Безрозмірна величина μ = 1 + χ - називається магнітною проникністю речовини і показує, у скільки разів індукція магнітного поля зміниться (в порівнянні з вакуумом) при внесенні в нього магнетика. Для діамагнетіков магнітна сприйнятливість має від'ємне значення χ ≈- (10 -4 ÷ 10 -6), а отже μ <1. Магнитная восприимчивость парамагнетиков имеет положительные значения χ ≈(10 -4 ÷10 -6 ), а магнитная проницаемость μ немногим более единицы.
Діамагнетиками є інертні гази, молекулярні водень і азот, вісмут, цинк, мідь, золото, срібло, кремній, германій, вода (рідка), ацетон, гліцерин, нафталін і багато інших органічні та неорганічні сполуки.
До парамагнетикам відносяться багато метали (лужні і лужноземельні), а також кисень О2. окис азоту NО, оксид марганцю МnО, хлорне залізо FeCl2 і ін.
Феромагнетиками (від лат. Ferrum - «залізо») називають тверді (як правило, кристалічні) речовини, які мають мимовільної (спонтанної) намагніченістю. сильно змінюється під впливом зовнішніх впливів - магнітного поля, деформації, зміни температури. Ферромагнетики, на відміну від слабомагнітних діа- і парамагнетиків, є сильномагнітних середовищами, в яких власне (внутрішнє) магнітне поле може в сотні і тисячі разів перевершувати викликало його зовнішнє магнітне поле. Типовими представниками ферромагнетиков є перехідні метали: залізо, кобальт, нікель, і багато їхніх сплавів. Також феромагнетизмом володіють деякі елементи групи рідкоземельних металів при низьких температурах (гадоліній, тербий, діспрозій, Гольмій, ербій, тулій).