Закон Ленца. Струм Фуко.

Напрям індукованого струму знаходять за правилом Ленца:

Згідно з правилом Ленца індукційний струм, що виникає в замкнутому контурі, своїм магнітним полем протидіє зміні магнітного потоку, який збуджує даний струм. Формулювання: Індукційний струм у замкненому провіднику завжди має такий напрям, що створюваний цим струмом власний магнітний потік протидіє тим змінам зовнішнього магнітного потоку, які збуджують індукційний струм.

Індукований струм виникає при змінах магнітного потоку не тільки в окремих контурах, а і в товщі матерії. Такого роду струми називають струмами Фоко. При високих частотах струм в провіднику іде тільки по його поверхні.

Струми Фуко - вихрові індукційні струми, які виникають у масивних провідниках при зміні магнітного потоку, який їх пронизує. Струми Фуко виникають під дією змінного електромагнітного поля і за своєю фізичною природою нічим не відрізняються від індукційних струмів, що виникають у лінійних проводах.

У багатьох випадках струми Фуко небажані, шкідливі.

24. Суть явища самоіндукції. Індуктивність.

Нехай є замкнутий електричний контур, в якому міняється струм.

Зміна струму в контурі приводить до появи в цьому контурі індукованого струму. Під час самоіндукції провідний контур відіграє подвійну роль: по ньому проходить струм, що викликає індукцію, і в ньому ж з'являється ЕРС індукції.

Згідно з правилом Ленца в момент збільшення сили струму напруженість електричного вихрового поля напрямлена проти струму. Отже, в цей момент самоіндукція перешкоджає наростанню струму. Навпаки, в момент зменшення струму самоіндукція його підтримує. Це приводить до того, що під час замикання кола зі сталою ЕРС певне значення струму встановлюється не одразу, а поступово, з часом. Під час вимикання джерела струм в замкненому контурі не зникає миттєво. При цьому ЕРС самоіндукції може перевищувати ЕРС джерела, оскільки зміна струму і, отже, його магнітного поля під час вимкнення джерела відбувається дуже швидко.

Явище самоіндукції описує інерційність проходження струму. Індуктивність кола істотно впливає на проходження в ньому змінного електричного струму.

L-індуктивність. Це коефіцієнт пропорційності між струмом у провідному контурі і створеним ним магнітним потоком, що пронизує цей контур:

Ф=IL

E=-∆φ/∆t=-L∆I/∆t

[L]=1B1c/1A=1Гн

Індуктивність, як і електроємність, залежить від геометричних чинників: від розмірів провідника і його форми, але не залежить безпосередньо від сили струму в провіднику. Крім того, індуктивність залежить від магнітних властивостей середовища, в якому знаходиться провідник.

25. Енергія магнітного поля

Нехай маємо замкнутий електричний контур, в якому відбуваються якісь зміни

I=(E-Ldi/dt)/R

IR=E-LdI/dt- домножуемо на Idt; I^2Rdt=EIdt-LIdI; EIdt=I^2Rdt+LIdI-пов'язаний з магнітними явищами

dW=LIdI

Wмаг=інтеграл від 0 до I LIdI=LI^2/2 - фомула енергії магнітного поля соленоїда по якому іде струм I

L=м'ю нульове n²V; B=м'ю нульове nI; I=B/м'ю n

Wмаг=LI²/2=м'юn²V/2м'юn²=Wмаг=B²/2м'ю*V -енергія магнітного поля

w(омега)=Wмаг/V=B²/2м'ю=м'юH²/2=BH/2=об'эмна густина маг. поля

B=м'юH; w(омега)=B²/2м'ю*м'ю нульове=м'ю*м'ю нульове*H²/2;

26. Cпін електрона.Магнітні властивості атомів
Спін —квантова властивість частинок і не має аналогів у класичній фізиці. (Спін неточкових частинок, наприклад атомних ядер чи адронів, є векторною сумою спінів та орбітального моменту імпульсу її складових. 0Тобто і у цьому випадку спін лише частково пов’язаний з обертальним рухом всередині частинки.)

Спін може набувати лише певні (квантовані) значення:

· цілі: 0,1,2,3...

· напівцілі: 1/2, 3/2,...

Спін є важливою характеристикою елементарних часток.

Гіпотеза Ампера про наявність в середині речовини елементарних струмів дала можливість пояснити магнітні властивості атомів. Виявилось, що не тільки рухом магнітні частинки утворюють магнітне поле, але й не рухом. Електрон несе на собі не тільки заряд, але і є магнітом. Електрон веде себе таким чином, як ніби обертається навколо своєї осі. Ця властивість електрона називається спіном.

-ядро

27. Магнетики і їх намагнічуваність. Класифікація магнетиків. Фізична природа діа- і парамагнетизму.

Всі речовини є магнетиками. Тільки одні виявляють властивості сильніше, інші слабше.всі магнетикі діляться на: феромагнетикі, діамагнетикі, парамагнетикі.

Намагнічуваність магнетика характеризує векторна намагнічуваність:

j=lim(∆v->0) ∑P/∆v

[j]=A/м

Згідно закону повного струму ∫Bdl=µI

B0+Bi=B

Bi- індукція магнітного поля створена речовиною. Причиною Bi є мікроструми (орбітальні). Тому в загальному випадку закон повного струму буде: ∫Bdl=µ(I(макро)+I(мікро))

∫jdl=I(мікро)

∫((B/µ)-j)dl=I(макро)

(B/µ)-j=H напруженість магнітного поля

Н – характеризує ту частину повного поля, яка створюється макро струмами.

∫Hdl=I(макро)

j~H*χ(хі)

B/µ- H*χ=H

µ=1+χ відносна магнітна проникність показує у стільки раз індукція магнітно поля більша за індукцію магнітного поля у вакуумі.

1)χ<0; µ<1 діамагнетикі, вони намагнічуються в напрямку прот до зовнішнього магнітного поля. Наприклад: мідь.

2)χ>0; µ>1 парамагнетикі.

3) χ>>0; µ>>1 феромагнетикі.

Єдиною фізичною причиною прояву магнетиків є лармонівська прицесія орбіта лей магнітних моментів атомів речовини.

M=[P,B]

M ┴PLe

M=dLe/dt

∆P- додатній магнітний момент, обумовлює діамагн. момент за рахунок ларморівської прицесії.

Речовина проявляє парамагнітні властивості в тому випадку коли її атоми мають нескомпенсовані магнітні моменти. Характерною особливістю прамагнетного стану речовини є те що його намагнічуваність залежить від двох факторів: температури, зовнішнього магнітного поля.

Підвищення температури розпоряджає орієнтацію магнітного поля парамагнетиків. Кількісно дію цих факторів визначає величина:

χ=c/T

28. Феромагнетизм. Досліди Столєтова. Крива намагнічування. Магнітний гістерезис.

Яскравим прикладом феромагнетизму є залізо(ферум).

Особливістю феромагнетизму є те що він властивий тільки твердим тілам.

Феромагне́тики — деякі метали з великою магнітною проникністю, що проявляють явище гістерезису.

Магнітна сприйнятливість феромагнетиків позитивна і значно більше одиниці.

При не дуже високих температурах феромагнетики характеризуються спонтанною намагніченістю, яка сильно змінюється під впливом зовнішніх дій.

Властивості 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.

вторина намотка замикається на гальванометрі

∆Ф=BS

В сердечнику тороїда виникає явище гістерезису (назад буде інший шлях, ніж вперед)

Крива намагнічування феромагнітного пристрою, задається як функція

B=φ(H) (В – магнітна індукція, Н – напруженість магнітного поля).

При циклічному перемагніченні, що відбувається у напрямку вказаному стрілками, крива намагнічення переходе у криву гістерезису.

Коерцитивна сила Hc характеризує величину напруженості поля зворотного напрямку, яку необхідно створити, щоб остаточна індукція зникла і стала рівною нулю.

Br-надлишкове намагнічення.

29.Домени. Спінова природа магнетизму. Точка К’юрі.

Магнітний домен - просторова область, в якій магнітні моменти окремих частинок орієнтовані однаково і досягається максимальне намагнічування. Суміжні магнітні домени відділені один від одного доменними стінками. Розміри доменів можуть досягати 100 мкм.

Поняття магнітних доменів запропонував на початку 20-го століття П'єр Вейс для пояснення особливостей гістерезису в феромагнетиках. Загально відомо, що феромагнітні матеріали, наприклад залізо, можуть бути ненамагніченими, хоча й перебувають у феромагнітній фазі. Вейс висловив припущення, що весь об'єм такої речовини розбивається на намагнічені області. Випадкова орієнтація сумарних магнітних моментів таких областей призводить до відсутності макроскопічного магнітного моменту.

В зовнішньому магнітному полі відбувається як переорієнтація магнітних моментів окремих доменів, так і зміна розмірів цих доменів за рахунок руху доменних стінок. Це призводить до намагнічення зразка, яке зберігається при зменшенні зовнішнього магнітного поля до нуля.

Феромагнетикі проявляють сильну залежність свого намагнічення від механічних деформацій та температур. Існує температура при якій феромагнетикі втрачають свої властивості і претворюється в парамагнетика. Ця температура називається точкою К‘юрі.

χ=c/(T-T(c))

Природою феромагнетиків є обміні взаємодії між атомами-сусідами. Ці взаємини визначають спінові магнітні моменти атомів. Вони приводять до того що весь об’єм феромагнетиків самовільно розбивається на області, які називаються доменами. Домен це область повного намагнічення, в якій всі магнітні моменти атомів орієнтовані однаково. Домени розділені між собою доменними стінками. В зовнішньому магнітному полі відбувається як переорієнтація магнітних моментів окремих доменів, так і зміна розмірів цих доменів за рахунок руху доменних стінок. Це призводить до намагнічення зразка, яке зберігається при зменшенні зовнішнього магнітного поля до нуля. Домени існують при температурі нижче точки Кюрі.

феромагнетик

Точка Кюрі, або температура Кюрі, - температура фазового переходу II роду, пов'язаного зі стрибкоподібним зміною властивостей симетрії речовини (наприклад, магнітної - в феромагнетиках, електричної - всегнетоелектриках, крісталлохимічеськой - в упорядкованих сплавах). Названа по імені П. Кюрі. При температурі T нижче точки Кюрі Q ферромагнетики володіють мимовільної (спонтанної) намагніченістю і певної магнітно-кристалічної симетрією. У точці Кюрі (T = Q) Інтенсивність теплового руху атомів ферромагнетика виявляється достатньою для руйнування його мимовільної намагніченості ("магнітного порядку") та зміни симетрії, в результаті феромагнетик стає парамагнетиків. Аналогічно у антиферомагнетиків при T = Q (У так званій антиферомагнітної точці Кюрі або точці Нееля) відбувається руйнування характерною для них магнітної структури (магнітних підграток), і антиферомагнетики стають парамагнетиками. В сегнетоелектриках і антісегнетоелектріках при T = Q тепловий рух атомів зводить до нуля мимовільно упорядковану орієнтацію електричних диполів елементарних осередків кристалічної решітки. У упорядкованих сплавах в точці Кюрі (її називають у випадку сплавів такожточкою Курнакова) ступінь далекого порядку в розташуванні атомів (іонів) компонентів сплаву стає рівною нулю.

Таким чином, у всіх випадках фазових переходів II роду (типу точки Кюрі) при T = Q в речовині відбувається зникнення того чи іншого виду атомного "порядку" (впорядкованої орієнтації магнітних або електричних моментів, далекого порядку в розподілі атомів по вузлам кристалічної решітки в сплавах і т. п.). Поблизу точки Кюрі в речовині відбуваються специфічні зміни багатьох фізичних властивостей (наприклад, теплоємності, магнітної сприйнятливості та ін), що досягають максимуму при T = Q, Що зазвичай і використовується для точного визначення температури фазового переходу.

Дата добавления: 2015-11-14