Сторінка
2

Магнітні властивості речовини

Орієнтовні запитання у-картках:

1. Що таке діа- (пара-, феро-) магнетик?

2. Яке значення u. для цього магнетика?

3. Як напрямлене магнітне поле всередині цього магнетика?

4. Як воно впливає на зовнішнє магнітне поле?

5. Яка речовина із спостережуваних у дослідах належить до кожної із груп магнетиків? Чому?

6. Які ще речовини належать до цієї групи?

7. Що таке точка Кюрі (для групи, яка вивчає феромагнетики)

(Робота в перехресних групах: після завершення роботи в базових групах

учитель формує перехресні групи за цифрами 1, 2, ., дає для них відповідні завдання.)

Учитель. Завдання для нових груп: кожен учасник групи по черзі, вико­ристовуючи свої записи у зошитах, розповідає іншим учасникам про «свій» тип магнетика.

III. Закріплення матеріалу (Кожна з груп заповнює таблицю та розв'язує «якісні» задачі)

Задачі

1. Чому корпус компаса виготовляють із пластмаси, латуні або алюмінію, але не із заліза?

2. Чому не можна застосовувати електромагнітний кран для переміщення розпечених сталевих оцупків?

3. Як зміниться магнітне поле котушки, якщо всередину у неї вставити мідне осердя? Чому?

4. Чи не пригадаєте лихого вчинку Негоро із роману Жуля Верна «П'я­тнадцятирічний капітан»? Чому корабель збився з курсу?

5. Що станеться з магнітним полем котушки, по якій проходить струм, коли у неї вставити залізне осердя? Чому?

6. Як зміниться магнітне поле котушки, якщо всередину неї вставити алюмінієве осердя? Чому?

7. Як поводиться стержень з діа- (пара-, феро-) магнетика в однорідному та неоднорідному магнітному полі?

(Представник групи, яка першою виконала завдання, доповідає про ре­зультати заповнення таблиці. Після цього обговорюються відповіді на «які­сні» задачі. Якщо дозволяє час, можна на закріплення розв'язати задачу №846 зі збірника А. ТІ. Римкевича, 1995.)

IV. Підсумки, домашнє завдання

Додатки

Феромагнетики

Особливу групу речовин, що намагнічуються, утворюють феромагнетики (рис. За). Такі речовини, внесені в магнітне поле, під його дією намагнічу­ються так, що підсилюють зовнішнє магнітне поле, тобто магнітні силові лінії зовнішнього магнітного поля В і магнітного поля речовини В' мають один і той же напрям. Ці речовини намагнічуються дуже сильно (рис. 36) і збері­гають власне магнітне поле після припинення дії зовнішнього поля (рис. Зв). Це явище називається залишковим намагнічуванням і лежить в основі утво­рення штучних магнітів, наприклад, магнітних стрілок). Окрім цього, для них характерне явище магнітного насичення, яке полягає у тому, що при їхньому намагнічені і поступовому збільшенні зовнішнього поля власне поле речови­ни спочатку зростає пропорційно до зовнішнього, відтак ця пропорційність порушується і, зрештою, зростання власного поля припиняється: речовина знаходиться в стані магнітного насичення.

Рис.3

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. Орієнтація полів доменів значною мірою зберігається і після припинення дії зовнішнього поля. Така суть залишкового намагнічування. Проте інтенсивний тепловий рух може зруйнувати цю орієн­тацію, тому за високої температури феромагнітні речовини втрачають свої магнітні властивості.

Температура, за якої це відбувається, має назву точки Кюрі (на честь фра­нцузького вченого, який відкрив це явище). Якщо намагнічений цвях дуже нагріти, то він втратить здатність притягати до себе залізні предмети. Для за­ліза і сталі точка Кюрі дорівнює 700-800°С, для нікелю — 300-400°С. Існу­ють магнетики, для яких точка Кюрі нижча від ЮО°С. Стан магнітного наси­чення відповідає, очевидно, найповнішій можливій орієнтації полів доменів. До феромагнетиків належать: залізо, сталь, нікель, кобальт і деякі сплави (пе-рмалой, магніко, алніко тощо). Отже, магнітне поле, що утворюється у речо­вині, є результатом додавання двох полів: зовнішнього поля і власного поля речовини, яке виникає у результаті намагнічування. Магнітна індукція В поля

у речовині — це алгебраїчна сума індукції зовнішнього поля В0 та індукції Вв власного поля речовини:

В = В0 + Вв = ßo

Для феромагнетиків ц» 1, тобто індукція результуючого поля є значно більшою від індукції В0 магнітного поля у вакуумі.

Парамагнетики

Речовини атоми яких мають власне елементарне магнітне поле (рис. 4а), що утворилося внаслідок руху електронів по орбітах атомів (цей рух може розглядатися як деякий мікрострум), називаються парамагнетиками. Тіла, що складаються з таких речовин, немагнітні. Вони власного магнітного поля не утворюють, оскільки елементарні поля атомів мають в масі речовини хаотич­ну просторову орієнтацію, яка в процесі теплового руху весь час змінюється, і тому вони взаємно компенсуються. Але якщо таку речовину внести в поту­жне магнітне поле, то орієнтація мікрострумів, у результаті якої в атомах па-рамагнетиків створюється власне елементарне магнітне поле, зміниться так, що ці поля набудуть напряму такого ж, як і зовнішнє поле. Додаючись, вони утворюють власне магнітне поле речовини, яке напрямлене узгоджено Із зов­нішнім полем і його підсилює (рис. 46). Цей ефект називається парамагнети-змом.