Сторінка
1

Магніти

Якщо в магнітне поле, утворене струмами в провідниках увести деяку речовину, поле зміниться. Це пояснюється тим, що будь-яка речовина є магнетиком, тобто здатна під впливом магнітного поля намагнічуватися – здобувати магнітний момент М. Цей магнітний момент складається з елементарних магнітних моментів mo , зв'язаних з окремими частками тіла М = mo.

В даний час встановлено, що молекули багатьох речовин володіють власним магнітним моментом, зумовленим внутрішнім рухом зарядів. Кожному магнітному моменту відповідає елементарний круговий струм, що створює в навколишньому просторі магнітне поле. При відсутності зовнішнього магнітного поля магнітні моменти молекул орієнтовані безладно, тому зумовлене ними результуюче магнітне поле дорівнює нулю. Дорівнює нулю і сумарний магнітний момент речовини.

Останнє відноситься і до тих речовин, молекули яких при відсутності зовнішнього поля не мають магнітних моментів.

Якщо ж речовину помістити в зовнішнє магнітне поле, то під дією цього поля магнітні моменти молекул здобувають переважну орієнтацію в одному напрямку, і речовина намагнічується – його сумарний магнітний момент стає відмінним від нуля.

При цьому магнітні поля окремих молекул уже не компенсують один одного, у результаті виникає поле B. Інакше відбувається намагнічування речовин, молекули яких при відсутності зовнішнього поля не мають магнітного моменту.

Внесення таких речовин у зовнішнє поле индукує елементарні кругові струми в молекулах, і молекули, а разом з ними і всією речовиною здобувають магнітний момент, що також приводить до виникнення поля В1. Більшість речовин при внесенні в магнітне поле намагнічуються слабо. Сильними магнітними властивостями володіють тільки феромагнітні речовини : залізо, нікель, кобальт, багато їхніх сплавів та ін.

Намагніченість.

Термін «магнетики» застосовується до всіх речовин при розгляді їхніх магнітних властивостей. Ступінь намагнічення магнетика характеризується магнітним моментом одиниця об'єму. Цю величину називають намагніченістю і позначають J. Вона являє собою магнітний момент одиничного обсягу

Намагніченість є величиною векторною. Вона зростає зі збільшенням індукції В (чи напруженості Н) магнітного поля.

Величина, що одержала назву відносної магнітної проникності середовища, показує, у скількох разів магнітна індукція поле в даному середовищі більше, ніж магнітна індукція у вакуумі. Величину називають магнітною сприйнятливістю. Якщо у всіх точках речовини вектор J однаковий, говорять, що речовина намагнічена однородно.

У магнітному відношенні всі речовини можна розділити на слабомагнітні

( парамагнетики й діамагнетики) і сильнонамагнічені (феромагнетики).

Пара- і діамагнетики при відсутності магнітного поля ненамагнічені і характеризуються однозначною залежністю J від H.

Ферромагнетиками називають речовини (тверді), що можуть мати спонтанну намагніченість, тобто намагнічені вже при відсутності зовнішнього магнітного поля. Типові представники ферромагнетиків – це залізо, кобальт і багато їхніх сплавів.

Феромагнетики

Особливу групу речовин, що намагнічуються, утворюють феромагнетики (мал. 1, а). 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. 1, 6) і збері­гають власне магнітне поле після припинення дії зовнішнього поля (рис. 1, в). 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.

Мал.1

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 100°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.