• Domáca veda a medicína v 19. - začiatkom 20. storočia Chémia 19. storočia v medicíne
• Čo sú to peptidy? Druhy a druhy peptidov. Všetko o peptidoch a anti-aging kozmetike s peptidmi Ďalšie peptidy sa netvoria
• Toxický účinok nebezpečných chemikálií na ľudí
• Rádioautografia Metóda autorádiografie v cytológii
• Identifikácia baktérií podľa antigénnej štruktúry
• Organické látky v odpadových vodách Čo sú organické zlúčeniny vo vode
• Vodíkový index (faktor pH)
• Aké je pH vody a prečo je dôležité ho poznať?
• Redoxný potenciál Redoxné systémy
• Reverzibilné redoxné systémy Reverzibilné redoxné systémy

Z dlhoročnej technickej praxe vieme, že indukčnosť cievky je veľmi závislá od vlastností prostredia, kde sa táto cievka nachádza. Ak sa do cievky z medeného drôtu so známou indukčnosťou L0 pridá feromagnetické jadro, potom sa za iných predchádzajúcich okolností samoindukčné prúdy (extra prúdy zatvárania a otvárania) v tejto cievke mnohonásobne zvýšia, experiment to potvrdí, čo bude znamenať, že sa niekoľkonásobne zvýšil, čo sa teraz rovná L.

Experimentálne pozorovanie

Predpokladajme, že prostredie, látka, ktorá vypĺňa priestor vo vnútri a okolo opísanej cievky, je homogénne a generované prúdom pretekajúcim jej drôtom, je lokalizované iba v tejto určenej oblasti, bez toho, aby prekračovalo jej hranice.

Ak má cievka toroidný tvar, tvar uzavretého prstenca, tak sa toto médium spolu s poľom sústredí len vo vnútri objemu cievky, keďže mimo toroidu nie je takmer žiadne magnetické pole. Táto poloha platí aj pre dlhú cievku - solenoid, v ktorom sú všetky magnetické čiary sústredené aj vo vnútri - pozdĺž osi.

Predpokladajme napríklad, že indukčnosť nejakého obvodu alebo cievky bez jadra vo vákuu je L0. Potom pre tú istú cievku, ale už v homogénnej látke, ktorá vypĺňa priestor, kde sú prítomné siločiary magnetického poľa tejto cievky, nech je indukčnosť rovná L. V tomto prípade sa ukáže, že pomer L / L0 nie je nič viac ako relatívna magnetická permeabilita menovanej látky (niekedy jednoducho nazývaná „magnetická permeabilita“).

Stane sa zrejmé: magnetická permeabilita je hodnota, ktorá charakterizuje magnetické vlastnosti danej látky.Často závisí od stavu látky (a od podmienok prostredia, ako je teplota a tlak) a od jej druhu.

Pochopenie pojmu

Zavedenie pojmu "magnetická permeabilita" vo vzťahu k látke umiestnenej v magnetickom poli je podobné ako zavedenie pojmu "dielektrická konštanta" pre látku nachádzajúcu sa v elektrickom poli.

Hodnotu magnetickej permeability, určenú vyššie uvedeným vzorcom L/L0, môžeme vyjadriť aj ako podiel absolútnej magnetickej permeability danej látky a absolútnej prázdnoty (vákua).

Je ľahké vidieť: relatívna magnetická permeabilita (je to tiež magnetická permeabilita) je bezrozmerná veličina. Ale absolútna magnetická permeabilita - má rozmer Gn / m, rovnaký ako magnetická permeabilita (absolútna!) vákua (je to tiež magnetická konštanta).

V skutočnosti vidíme, že médium (magnet) ovplyvňuje indukčnosť obvodu, čo jasne naznačuje, že zmena média vedie k zmene magnetického toku Ф prenikajúceho obvodom, a teda k zmene indukcie B vo vzťahu k akémukoľvek bodu magnetického poľa.

Fyzikálny význam tohto pozorovania spočíva v tom, že pri rovnakom prúde cievky (s rovnakou magnetickou intenzitou H) bude indukcia jej magnetického poľa niekoľkonásobne väčšia (v niektorých prípadoch menšia) v látke s magnetickou permeabilitou mu. než v úplnom vákuu.

Je to preto, že a sám začína mať magnetické pole. Látky, ktoré možno takto zmagnetizovať, sa nazývajú magnety.

Jednotkou merania absolútnej magnetickej permeability je 1 Gn / m (henry na meter alebo newton na ampér štvorcový), to znamená, že ide o magnetickú permeabilitu takého média, kde pri sile magnetického poľa H rovnajúcej sa 1 A / m dochádza k magnetickej indukcii 1 T.

Fyzikálny obraz javu

Z vyššie uvedeného je zrejmé, že rôzne látky (magnety) sa magnetizujú pod vplyvom magnetického poľa obvodu s prúdom a v dôsledku toho sa získa magnetické pole, ktoré je súčtom magnetických polí - magnetické pole. od magnetizovaného média plus od obvodu s prúdom, preto sa veľkosťou líši od poľa len obvody s prúdom bez média. Dôvod magnetizácie magnetov spočíva v existencii najmenších prúdov vo vnútri každého z ich atómov.

Podľa hodnoty magnetickej permeability sa látky rozdeľujú na diamagnety (menej ako jeden - sú magnetizované proti aplikovanému poľu), paramagnety (viac ako jeden - sú magnetizované v smere aplikovaného poľa) a feromagnety (oveľa viac ako jeden - sú zmagnetizované a majú magnetizáciu po vypnutí aplikovaného magnetického poľa).

Je charakteristická pre feromagnetika, preto pojem „magnetická permeabilita“ v čistej forme nie je pre feromagnetika použiteľný, ale v určitom rozsahu magnetizácie, v určitej aproximácii, je možné vyčleniť lineárny úsek magnetizačnej krivky, pre ktoré bude možné odhadnúť magnetickú permeabilitu.

Supravodiče majú magnetickú permeabilitu 0 (pretože magnetické pole je úplne vytlačené z ich objemu) a absolútna magnetická permeabilita vzduchu sa takmer rovná vákuu mu (čítaj magnetickú konštantu). Pre vzduch je mu o niečo viac ako 1.

Magnetická permeabilita je pre rôzne médiá rôzna a závisí od jej vlastností, preto je zvykom hovoriť o magnetickej permeabilite konkrétneho média (rozumej jeho zložení, skupenstva, teploty a pod.).

V prípade homogénneho izotropného prostredia magnetická permeabilita μ:

μ \u003d B / (μ o H),

V anizotropných kryštáloch je magnetická permeabilita tenzorom.

Väčšina látok je rozdelená do troch tried podľa hodnoty magnetickej permeability:

• diamagnety ( μ < 1 ),
• paramagnety ( µ > 1 )
• feromagnetiká (majú výraznejšie magnetické vlastnosti, napr. železo).

Magnetická permeabilita supravodičov je nulová.

Absolútna magnetická permeabilita vzduchu sa približne rovná magnetickej permeabilite vákua a v technických výpočtoch sa rovná 4π 10 -7 H/m

μ = 1 + χ (v jednotkách SI);

μ = 1 + 4πχ (v jednotkách CGS).

Magnetická permeabilita fyzikálneho vákua μ =1, keďže χ=0.

Magnetická permeabilita ukazuje, koľkokrát je absolútna magnetická permeabilita daného materiálu väčšia ako magnetická konštanta, t.j. koľkokrát je magnetické pole makroprúdov H je posilnená poľom mikroprúdov média. Magnetická permeabilita vzduchu a väčšiny látok, s výnimkou feromagnetických materiálov, sa blíži k jednote.

V technike sa používa niekoľko typov magnetickej permeability v závislosti od špecifických aplikácií magnetického materiálu. Relatívna magnetická permeabilita ukazuje, koľkokrát sa v danom médiu zmení sila interakcie medzi drôtmi s prúdom v porovnaní s vákuom. Číselne sa rovná pomeru absolútnej magnetickej permeability k magnetickej konštante. Absolútna magnetická permeabilita sa rovná súčinu magnetickej permeability a magnetickej konštanty.

Pre diamagnety χμχ>0 a μ> 1. V závislosti od toho, či sa μ feromagnetík meria v statickom alebo striedavom magnetickom poli, sa nazýva statická alebo dynamická magnetická permeabilita.

Magnetická permeabilita feromagnetík závisí komplexným spôsobom od H . Z magnetizačnej krivky feromagnetika možno zostrojiť závislosť magnetickej permeability na N.

Magnetická permeabilita určená vzorcom:

μ \u003d B / (μ o H),

nazývaná statická magnetická permeabilita.

Je úmerná dotyčnici sklonu sečnice vedenej od začiatku cez príslušný bod na hlavnej magnetizačnej krivke. Hraničná hodnota magnetickej permeability μ n s magnetickým poľom smerujúcim k nule sa nazýva počiatočná magnetická permeabilita. Táto vlastnosť má veľký význam pri technickom použití mnohých magnetických materiálov. Experimentálne sa stanovuje v slabých magnetických poliach so silou rádovo 0,1 A/m.

Dielektrická konštanta látok

Poznámka. Elektrická konštanta ԑ o (vákuová permitivita) rovná: ԑ o = 1\4πs 2 * 10 7 F / m ≈ 8,85 * 10 -12 F / m

Magnetická permeabilita látky

Poznámka. Magnetická konštanta μ o (vákuová magnetická permeabilita) je: μ o = 4π * 10 -7 H/m ≈ 1,257 * 10 -6 H/m

Magnetická permeabilita feromagnetík

V tabuľke sú uvedené hodnoty magnetickej permeability pre niektoré feromagnety (látky s μ > 1). Magnetická permeabilita feromagnetík (železo, liatina, oceľ, nikel atď.) nie je konštantná. V tabuľke sú uvedené maximálne hodnoty.

1 Permalloy-68- zliatina 68% niklu a 325 železa; Táto zliatina sa používa na výrobu jadier transformátorov.

Curieova teplota

Elektrický odpor materiálov

Vysoko odolné zliatiny

Teplotné koeficienty elektrického odporu vodičov

Supravodivosť vodičov

Poznámky.
1. Supravodivosť nachádza sa vo viac ako 25 kovových prvkoch a vo veľkom množstve zliatin a zlúčenín.
2. Supravodičom s najvyššou teplotou prechodu do supravodivého stavu -23,2 K (-250,0 o C) - donedávna bol germanid nióbu (Nb 3 Ge). Koncom roku 1986 bol získaný supravodič s teplotou prechodu ≈ 30 K (≈ -243 o C). Uvádza sa syntéza nových vysokoteplotných supravodičov: keramika (vyrobená spekaním oxidov bária, medi a lantánu) s teplotou prechodu ≈ 90-120 K.

Elektrický odpor niektorých polovodičov a dielektrík

Elektrické vlastnosti plastov

Elektrický odpor elektrolytov (pri t=18 o C a 10% koncentrácii roztoku)

Poznámka. Špecifický odpor elektrolytov závisí od teploty a koncentrácie, t.j. z pomeru hmotnosti rozpustenej kyseliny, zásady alebo soli k hmotnosti rozpustenej vody. Pri uvedenej koncentrácii roztokov zvýšenie teploty o 1 o C znižuje merný odpor roztoku odoberaného pri 18 o C o 0,012 hydroxidu sodného, ​​o 0,022 - pre síran meďnatý, o 0,021 - pre chlorid sodný, o 0,013 - pre sírovú kyseliny a o 0,003 - pre 100% kyselinu sírovú.

Špecifický elektrický odpor kvapalín

Magnetické vlastnosti látok

Tak ako sú elektrické vlastnosti látky charakterizované permitivitou, magnetické vlastnosti látky sa vyznačujú magnetická permeabilita.

Vzhľadom na to, že všetky látky v magnetickom poli vytvárajú svoje vlastné magnetické pole, vektor magnetickej indukcie v homogénnom prostredí sa líši od vektora v rovnakom bode priestoru v neprítomnosti prostredia, t.j. vo vákuu.

Vzťah sa nazýva magnetická permeabilita média.

Takže v homogénnom médiu sa magnetická indukcia rovná:

Hodnota m pre železo je veľmi veľká. Dá sa to overiť skúsenosťami. Ak je do dlhej cievky vložené železné jadro, potom sa magnetická indukcia podľa vzorca (12.1) zvýši m-krát. V dôsledku toho sa tok magnetickej indukcie zvýši o rovnakú hodnotu. Pri otvorení obvodu, ktorý napája magnetizačnú cievku jednosmerným prúdom, sa v druhej, malej cievke navinutej na hlavnej, objaví indukčný prúd, ktorý je zaznamenaný galvanometrom (obr. 12.1).

Ak je do cievky vložené železné jadro, potom bude odchýlka ihly galvanometra pri otvorení okruhu m-krát väčšia. Merania ukazujú, že magnetický tok, keď sa do cievky vloží železné jadro, sa môže tisíckrát zvýšiť. Preto je magnetická permeabilita železa obrovská.

Existujú tri hlavné triedy látok s výrazne odlišnými magnetickými vlastnosťami: feromagnety, paramagnety a diamagnety.

feromagnetiká

Látky, v ktorých je podobne ako železo m >> 1, sa nazývajú feromagnety. Okrem železa sú to feromagnety aj kobalt a nikel, ako aj množstvo prvkov vzácnych zemín a veľa zliatin. Najdôležitejšou vlastnosťou feromagnetík je existencia zvyškového magnetizmu. Feromagnetická látka môže byť v zmagnetizovanom stave bez vonkajšieho magnetizačného poľa.

Je známe, že železný predmet (napríklad tyč) je vtiahnutý do magnetického poľa, to znamená, že sa pohybuje do oblasti, kde je magnetická indukcia väčšia. V súlade s tým je priťahovaný magnetom alebo elektromagnetom. Deje sa tak preto, lebo elementárne prúdy v železe sú orientované tak, že smer magnetickej indukcie ich poľa sa zhoduje so smerom indukcie magnetizačného poľa. V dôsledku toho sa železná tyč zmení na magnet, ktorého najbližší pól je opačný k pólu elektromagnetu. Opačné póly magnetov sa priťahujú (obr. 12.2).

Ryža. 12.2

STOP! Rozhodnite sa sami: A1-A3, B1, B3.

Paramagnety

Existujú látky, ktoré sa správajú ako železo, to znamená, že sú vťahované do magnetického poľa. Tieto látky sú tzv paramagnetické. Patria sem niektoré kovy (hliník, sodík, draslík, mangán, platina atď.), kyslík a mnohé ďalšie prvky, ako aj rôzne roztoky elektrolytov.

Keďže paramagnety sú vťahované do poľa, čiary indukcie vlastného magnetického poľa nimi vytvoreného a magnetizačného poľa smerujú rovnakým smerom, takže pole je zosilnené. Majú teda m > 1. Ale m sa od jednoty líši veľmi málo, len o hodnotu rádovo 10 -5 ... 10 -6 . Preto sú na pozorovanie paramagnetických javov potrebné silné magnetické polia.

Diamagnety

Špeciálnou triedou látok sú diamagnety objavil Faraday. Sú vytlačené z magnetického poľa. Ak zavesíte diamagnetickú tyč blízko pólu silného elektromagnetu, potom sa od nej odpudí. V dôsledku toho sú indukčné čiary ním vytvoreného poľa smerované opačne k čiaram indukcie magnetizačného poľa, to znamená, že pole je oslabené (obr. 12.3). V súlade s tým pre diamagnety m< 1, причем отличается от единицы на вели­чину порядка 10 –6 . Магнитные свойства у диамагнетиков вы­ражены слабее, чем у парамагнетиков.

Ryža. 12.3

Ryža. 12.4

Diamagnety zahŕňajú bizmut, meď, síru, ortuť, chlór, inertné plyny a prakticky všetky organické zlúčeniny. Diamagnetický je plameň, napríklad plameň sviečky (hlavne v dôsledku oxidu uhličitého). Plameň je preto vytlačený z magnetického poľa (obr. 12.4) .

Magnetické pole cievky je určené prúdom a intenzitou tohto poľa a indukciou poľa. Tie. indukcia poľa vo vákuu je úmerná veľkosti prúdu. Ak sa v určitom médiu alebo látke vytvorí magnetické pole, pole pôsobí na látku a tá zase určitým spôsobom mení magnetické pole.

Látka vo vonkajšom magnetickom poli sa zmagnetizuje a vzniká v nej ďalšie vnútorné magnetické pole. Je spojená s pohybom elektrónov pozdĺž vnútroatómových dráh, ako aj okolo vlastnej osi. Pohyb elektrónov a jadier atómov možno považovať za elementárne kruhové prúdy.

Magnetické vlastnosti elementárneho kruhového prúdu sú charakterizované magnetickým momentom.

Pri absencii vonkajšieho magnetického poľa sú elementárne prúdy vo vnútri látky orientované náhodne (chaoticky), a preto je celkový alebo celkový magnetický moment nulový a magnetické pole elementárnych vnútorných prúdov nie je v okolitom priestore detekované.

Vplyv vonkajšieho magnetického poľa na elementárne prúdy v hmote je taký, že sa mení orientácia osí rotácie nabitých častíc tak, že ich magnetické momenty sú smerované jedným smerom. (smerom k vonkajšiemu magnetickému poľu). Intenzita a charakter magnetizácie v rôznych látkach v rovnakom vonkajšom magnetickom poli sa výrazne líšia. Hodnota charakterizujúca vlastnosti média a vplyv média na hustotu magnetického poľa sa nazýva absolútna magnetická permeabilita alebo magnetická permeabilita média (μ s ) . Toto je vzťah =. Merané [ μ s ] = H/m.

Absolútna magnetická permeabilita vákua sa nazýva magnetická konštanta μ o \u003d 4π 10 -7 Gn / m.

Pomer absolútnej magnetickej permeability k magnetickej konštante sa nazýva relatívna magnetická permeabilitaμ c /μ 0 \u003d μ. Tie. relatívna magnetická permeabilita je hodnota, ktorá ukazuje, koľkokrát je absolútna magnetická permeabilita média väčšia alebo menšia ako absolútna permeabilita vákua. μ je bezrozmerná veličina, ktorá sa mení v širokom rozsahu. Táto hodnota je základom pre rozdelenie všetkých materiálov a médií do troch skupín.

Diamagnety . Tieto látky majú μ< 1. К ним относятся - медь, серебро, цинк, ртуть, свинец, сера, хлор, вода и др. Например, у меди μ Cu = 0,999995. Эти вещества слабо взаимодействуют с магнитом.

Paramagnety . Tieto látky majú μ > 1. Patria sem hliník, horčík, cín, platina, mangán, kyslík, vzduch atď. Vzduch má = 1,0000031. . Tieto látky, rovnako ako diamagnety, slabo interagujú s magnetom.

Pre technické výpočty sa predpokladá, že μ diamagnetických a paramagnetických telies sa rovná jednej.

feromagnetiká . Ide o špeciálnu skupinu látok, ktoré zohrávajú obrovskú úlohu v elektrotechnike. Tieto látky majú μ >> 1. Patria sem železo, oceľ, liatina, nikel, kobalt, gadolínium a zliatiny kovov. Tieto látky sú silne priťahované magnetom. Tieto látky majú μ = 600-10 000. U niektorých zliatin dosahuje μ rekordné hodnoty až 100 000. Treba si uvedomiť, že μ pre feromagnetické materiály nie je konštantné a závisí od intenzity magnetického poľa, typu materiálu a teploty.

Veľká hodnota µ vo feromagnetikách sa vysvetľuje tým, že majú oblasti spontánnej magnetizácie (domény), v rámci ktorých sú elementárne magnetické momenty smerované rovnakým spôsobom. Keď sa sčítajú, tvoria spoločné magnetické momenty domén.

Pri absencii magnetického poľa sú magnetické momenty domén náhodne orientované a celkový magnetický moment telesa alebo látky je nulový. Pri pôsobení vonkajšieho poľa sú magnetické momenty domén orientované jedným smerom a tvoria celkový magnetický moment telesa, nasmerovaný rovnakým smerom ako vonkajšie magnetické pole.

Táto dôležitá vlastnosť sa v praxi využíva pri použití feromagnetických jadier v cievkach, čo umožňuje výrazne zvýšiť magnetickú indukciu a magnetický tok pri rovnakých hodnotách prúdov a počtu závitov, alebo inými slovami koncentrovať magnetické pole v relatívne malom objeme.

• Aktivity a pedagogické pohľady Jana Amosa Komenského
• Rýchlostná konštanta sa vypočíta podľa vzorca Hodnota rýchlostnej konštanty
• Fázové diagramy dvojzložkových systémov "polymér - rozpúšťadlo" Fázové diagramy dvojzložkových systémov "polymér - rozpúšťadlo"
• Jemná a hyperjemná štruktúra optických spektier
• Ako sa naučiť chémiu od začiatku: efektívne spôsoby
• Vlastnosti a charakteristiky alkénov
• Charakteristika študenta z miesta praxe
• Charakteristika pre študenta, ktorý mal prax v podniku: pravidlá písania
• Faradayov životopis. Veľkí vedci. Michael Faraday. objav elektromagnetickej rotácie
• Moderné inovácie vo vzdelávaní

• Substituenty na benzénovom kruhu sú rozdelené do dvoch skupín Reakcie benzénového kruhu
• Typy chemických reakcií v organickej chémii Elektrofilné adičné reakcie
• Metódy separácie heterogénnych zmesí
• Kyselina polymetakrylová
• Všeobecná charakteristika prvkov podskupiny VI A Prvky 6a podskupiny
• Teoretické základy fyziky
• Teória grafov v chémii. teória grafov. Základné definície a vety teórie grafov
• Algebra a harmónia v chemických aplikáciách
• Testy z predmetu „Ekológia a manažment prírody
• Riaditeľ WWF Rusko Igor Chestin: Jakutsko patrí medzi lídrov, o ktorých viem, že veľa cestujete... Prečo to potrebujete