Методические указания к лабораторным работам по курсу общей физики (Электричество и магнетизм. Ч.2) - 20 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

20
РАБОТА № 11
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ВЕЩЕСТВА
СНЯТИЕ ПЕТЛИ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ФЕРРОМАГНЕТИКОВ
Краткая теория
Все вещества, помещенные в магнитное поле , намагничиваются в большей
или меньшей степени . При этом одни вещества ослабляют внешнее магнитное
поле , а другие его усиливают . Первые называются диамагнетиками, вторые -
парамагнетиками. Среди магнетиков особенно выделяется группа веществ,
вызывающих очень большое усиление внешнего магнитного поля. Эти вещества
называются ферромагнетиками.
Рассмотрим причины возникновения диа-, пара- и ферромагнитного
состояний в различных веществах . Как известно , атомы любого вещества состоят
из ядер, вокруг которых по стационарным орбитам движутся электроны.
Магнитный момент, вызванный движением электрона по орбите, называется его
орбитальным магнитным моментом. Помимо этого , электрон обладает так
называемым собственным (спиновым) магнитным моментом, обусловленным его
вращением вокруг собственной оси. Собственным магнитным моментом обладает
также ядро атома. Геометрическая сумма орбитальных и спиновых магнитных
моментов электронов и собственного магнитного момента ядра образует
магнитный момент атома вещества.
У диамагнитных веществ суммарный магнитный момент атома равен нулю,
т .к . имеющиеся в атоме орбитальные, спиновые и ядерные магнитные моменты
взаимно компенсируются. Однако под влиянием внешнего магнитного поля у
этих атомов возникает магнитный момент, направленный всегда противоположно
этому внешнему полю (рис. 1). В результате диамагнитная среда намагничивается
и создает собственное магнитное поле , направленное противоположно внешнему
полю и поэтому ослабляющее его . Возникшие магнитные моменты атомов
диамагнетиков сохраняются до тех пор, пока существует внешнее магнитное
поле . При выключении этого поля индуцированные магнитные моменты атомов
исчезают и диамагнетики размагничиваются. Необходимо отметить, что
диамагнитный эффект происходит независимо от температуры вещества.
Н = 0
Диамагнетик Парамагнетик Ферромагнетик
Н ≠ 0
Рис.1 
                                                     20

                                            Р А Б О Т А № 11

     И ЗУЧ Е Н И Е ВЛИ ЯН И Я М АГН И ТН О ГО ПО ЛЯ Н А ВЕ Щ Е СТВА
 СН ЯТИ Е ПЕ ТЛИ М АГН И ТН О ГО ГИ СТЕ Р Е ЗИ СА Ф Е Р Р О М АГН Е ТИ КО В

                                             К раткая те ория

          Вс е ве щ е с т ва, по м е щ е нны е в м агни т но е по ле , нам агни чи вают с я в бо льше й
и ли м е ньше й с т е пе ни . Пр и эт о м о дни ве щ е с т ва о с лабляют вне шне е м агни т но е
по ле , а др уги е е го ус и ли вают . Пе р вы е назы вают с я ди ам агне т и к ам и , вт о р ы е -
пар ам агне т и к ам и . Ср е ди м агне т и к о в о с о бе нно вы де ляе т с я гр уппа ве щ е с т в,
вы зы вающ и х о че нь бо льшо е ус и ле ни е вне шне го м агни т но го по ля. Э т и ве щ е с т ва
назы вают с яфе р р о м агне т и к ам и .
          Рас с м о т р и м пр и чи ны во зни к но ве ни я ди а-, пар а- и фе р р о м агни т но го
с о с т о яни й в р азли чны х ве щ е с т вах . К ак и зве с т но , ат о м ы любо го ве щ е с т ва с о с т о ят
и з яде р , во к р уг к о т о р ы х по с т аци о нар ны м о р би т ам дви ж ут с я эле к т р о ны .
М агни т ны й м о м е нт , вы званны й дви ж е ни е м эле к т р о на по о р би т е , назы вае т с я е го
о р би т альны м м агни т ны м м о м е нт о м . По м и м о эт о го , эле к т р о н о бладае т т ак
назы вае м ы м с о бс т ве нны м (с пи но вы м ) м агни т ны м м о м е нт о м , о бус ло вле нны м е го
вр ащ е ни е м во к р уг с о бс т ве нно й о с и . Со бс т ве нны м м агни т ны м м о м е нт о м о бладае т
т ак ж е ядр о ат о м а. Г е о м е т р и че с к ая с ум м а о р би т альны х и с пи но вы х м агни т ны х
м о м е нт о в эле к т р о но в и с о бс т ве нно го м агни т но го м о м е нт а ядр а о бр азуе т
м агни т ны й м о м е нт ат о м а ве щ е с т ва.
          У ди ам агни т ны х ве щ е с т в с ум м ар ны й м агни т ны й м о м е нт ат о м а р аве н нулю,
т .к . и м е ющ и е с я в ат о м е о р би т альны е , с пи но вы е и яде р ны е м агни т ны е м о м е нт ы
взаи м но к о м пе нс и р уют с я. Однак о по д вли яни е м вне шне го м агни т но го по ля у
эт и х ат о м о в во зни к ае т м агни т ны й м о м е нт , напр авле нны й вс е гда пр о т и во по ло ж но
эт о м увне шне м упо лю (р и с . 1). В р е зульт ат е ди ам агни т наяс р е да нам агни чи вае т с я

   Н =0

   Н ≠ 0


                     Д и ам агне т и к       Пар ам агне т и к       Ф е р р о м агне т и к
                                               Ри с .1
и с о здае т с о бс т ве нно е м агни т но е по ле , напр авле нно е пр о т и во по ло ж но вне шне м у
по лю и по эт о м у о с лабляющ е е е го . Во зни к ши е м агни т ны е м о м е нт ы ат о м о в
ди ам агне т и к о в с о х р аняют с я до т е х по р , по к а с ущ е с т вуе т вне шне е м агни т но е
по ле . Пр и вы к люче ни и эт о го по ля и ндуци р о ванны е м агни т ны е м о м е нт ы ат о м о в
и с че зают и ди ам агне т и к и р азм агни чи вают с я. Не о бх о ди м о о т м е т и т ь, чт о
ди ам агни т ны й эффе к т пр о и с х о ди т не зави с и м о о т т е м пе р ат ур ы ве щ е с т ва.

Страницы