• Nauka krajowa i medycyna w XIX - początku XX wieku Chemia XIX wieku w medycynie
• Co to są peptydy? Rodzaje i rodzaje peptydów. Wszystko o peptydach i kosmetykach przeciwstarzeniowych z peptydami Dodatkowe peptydy nie powstają
• Toksyczne działanie niebezpiecznych chemikaliów na ludzi
• Radioautografia Metoda autoradiografii w cytologii
• Identyfikacja bakterii na podstawie struktury antygenowej
• Materia organiczna w ściekach Czym są związki organiczne w wodzie
• Indeks wodoru (współczynnik pH)
• Jakie jest pH wody i dlaczego warto je znać?
• Potencjał redoks Układy redoks
• Odwracalny układ redoks Odwracalny układ redoks

Z wieloletniej praktyki technicznej wiemy, że indukcyjność cewki jest silnie uzależniona od charakterystyki środowiska, w którym ta cewka się znajduje. Jeśli do cewki z drutu miedzianego o znanej indukcyjności L0 zostanie dodany rdzeń ferromagnetyczny, to w innych wcześniejszych okolicznościach prądy samoindukcji (dodatkowe prądy zamykania i otwierania) w tej cewce wzrosną wielokrotnie, eksperyment to potwierdzi, co będzie oznaczać, że wzrosło kilka razy, co teraz staje się równe L.

Obserwacja eksperymentalna

Załóżmy, że środowisko, czyli substancja wypełniająca przestrzeń wewnątrz i wokół opisywanej cewki, jest jednorodne, a generowane przez prąd płynący przez jej przewód zlokalizowane jest tylko w wyznaczonym obszarze, nie wychodząc poza jego granice.

Jeśli cewka ma kształt toroidalny, kształt zamkniętego pierścienia, to ośrodek ten wraz z polem będzie skoncentrowany tylko w objętości cewki, ponieważ poza toroidem prawie nie ma pola magnetycznego. Ta pozycja obowiązuje również dla długiej cewki - solenoidu, w którym wszystkie linie magnetyczne są również skupione wewnątrz - wzdłuż osi.

Załóżmy na przykład, że indukcyjność jakiegoś obwodu lub cewki bez rdzenia w próżni wynosi L0. Następnie dla tej samej cewki, ale już w jednorodnej substancji, która wypełnia przestrzeń, w której występują linie pola magnetycznego tej cewki, niech indukcyjność będzie równa L. W tym przypadku okazuje się, że stosunek L / L0 jest niczym więcej niż względna przepuszczalność magnetyczna wymienionej substancji (czasami nazywana po prostu „przepuszczalnością magnetyczną”).

Staje się oczywiste: przenikalność magnetyczna to wartość charakteryzująca właściwości magnetyczne danej substancji. Często zależy to od stanu substancji (oraz od warunków środowiskowych, takich jak temperatura i ciśnienie) oraz od jej rodzaju.

Zrozumienie terminu

Wprowadzenie terminu „przepuszczalność magnetyczna” w odniesieniu do substancji umieszczonej w polu magnetycznym jest podobne do wprowadzenia terminu „stała dielektryczna” dla substancji znajdującej się w polu elektrycznym.

Wartość przenikalności magnetycznej, wyznaczoną powyższym wzorem L/L0, można również wyrazić jako stosunek absolutnej przenikalności magnetycznej danej substancji do absolutnej pustki (próżni).

Łatwo zauważyć: względna przenikalność magnetyczna (to także przenikalność magnetyczna) jest wielkością bezwymiarową. Natomiast absolutna przenikalność magnetyczna - ma wymiar Gn/m, taki sam jak przepuszczalność magnetyczna (absolutna!) próżni (jest to też stała magnetyczna).

W rzeczywistości widzimy, że ośrodek (magnes) wpływa na indukcyjność obwodu, a to wyraźnie wskazuje, że zmiana ośrodka prowadzi do zmiany strumienia magnetycznego Ф przenikającego obwód, a co za tym idzie do zmiany indukcji B , w stosunku do dowolnego punktu pola magnetycznego.

Fizyczne znaczenie tej obserwacji polega na tym, że przy tym samym prądzie cewki (przy tym samym natężeniu magnetycznym H) indukcja jej pola magnetycznego będzie pewną liczbę razy większa (w niektórych przypadkach mniejsza) w substancji o przenikalności magnetycznej mu niż w pełnej próżni.

To dlatego, że i sam zaczyna mieć pole magnetyczne. Substancje, które można w ten sposób namagnesować, nazywane są magnesami.

Jednostką miary absolutnej przenikalności magnetycznej jest 1 Gn/m (henr na metr lub niuton na amper do kwadratu), czyli jest to przenikalność magnetyczna takiego ośrodka, gdzie przy natężeniu pola magnetycznego H równym 1 A/ m, występuje indukcja magnetyczna 1 T.

Fizyczny obraz zjawiska

Z powyższego wynika, że ​​​​różne substancje (magnesy) są namagnesowane pod wpływem pola magnetycznego obwodu z prądem, w wyniku czego uzyskuje się pole magnetyczne, które jest sumą pól magnetycznych - pole magnetyczne od namagnesowanego ośrodka plus od obwodu z prądem, dlatego różni się wielkością od pola tylko obwody z prądem bez ośrodka. Przyczyna namagnesowania magnesów leży w istnieniu najmniejszych prądów wewnątrz każdego z ich atomów.

Ze względu na wartość przenikalności magnetycznej substancje dzieli się na diamagnesy (mniej niż jeden - są namagnesowane względem przyłożonego pola), paramagnesy (więcej niż jeden - są namagnesowane zgodnie z kierunkiem przyłożonego pola) i ferromagnesy (znacznie więcej niż jeden - są namagnesowane i mają namagnesowanie po wyłączeniu przyłożonego pola magnetycznego).

Jest to charakterystyczne dla ferromagnesów, dlatego pojęcie „przepuszczalności magnetycznej” w czystej postaci nie ma zastosowania do ferromagnesów, ale w pewnym zakresie namagnesowania, w pewnym przybliżeniu, można wyróżnić liniowy odcinek krzywej namagnesowania, dla którego będzie można oszacować przenikalność magnetyczną.

Nadprzewodniki mają przenikalność magnetyczną równą 0 (ponieważ pole magnetyczne jest całkowicie wyparte z ich objętości), a bezwzględna przenikalność magnetyczna powietrza jest prawie równa próżni mu (odczytaj stałą magnetyczną). Dla powietrza mu wynosi nieco więcej niż 1.

Przenikalność magnetyczna jest różna dla różnych mediów i zależy od jej właściwości, dlatego zwyczajowo mówi się o przenikalności magnetycznej konkretnego ośrodka (czyli jego składu, stanu, temperatury itp.).

W przypadku jednorodnego ośrodka izotropowego przenikalność magnetyczna μ:

μ \u003d B / (μ o H),

W kryształach anizotropowych przenikalność magnetyczna jest tensorem.

Większość substancji dzieli się na trzy klasy w zależności od wartości przenikalności magnetycznej:

• diamagnesy ( μ < 1 ),
• paramagnesy ( µ > 1 )
• ferromagnesy (mające wyraźniejsze właściwości magnetyczne, takie jak żelazo).

Przenikalność magnetyczna nadprzewodników wynosi zero.

Bezwzględna przenikalność magnetyczna powietrza jest w przybliżeniu równa przenikalności magnetycznej próżni, aw obliczeniach technicznych przyjmuje się, że jest równa 4π 10 -7 H/m

μ = 1 + χ (w jednostkach SI);

μ = 1 + 4πχ (w jednostkach CGS).

Przenikalność magnetyczna próżni fizycznej μ = 1, ponieważ χ = 0.

Przenikalność magnetyczna pokazuje, ile razy bezwzględna przenikalność magnetyczna danego materiału jest większa od stałej magnetycznej, tj. ile razy pole magnetyczne makroprądów H jest wzmocnione polem mikroprądów ośrodka. Przenikalność magnetyczna powietrza i większości substancji, z wyjątkiem materiałów ferromagnetycznych, jest bliska jedności.

W technice stosuje się kilka rodzajów przenikalności magnetycznej, w zależności od konkretnych zastosowań materiału magnetycznego. Względna przenikalność magnetyczna pokazuje, ile razy w danym ośrodku zmienia się siła oddziaływania między drutami w porównaniu z próżnią. Liczbowo równy stosunkowi absolutnej przenikalności magnetycznej do stałej magnetycznej. Bezwzględna przenikalność magnetyczna jest równa iloczynowi przenikalności magnetycznej i stałej magnetycznej.

Dla diamagnesów χμχ>0 i μ> 1. W zależności od tego, czy μ ferromagnesów jest mierzone w statycznym czy zmiennym polu magnetycznym, nazywa się je odpowiednio statyczną lub dynamiczną przenikalnością magnetyczną.

Przenikalność magnetyczna ferromagnesów zależy w złożony sposób od H . Z krzywej namagnesowania ferromagnesu można skonstruować zależność przenikalności magnetycznej od N.

Przepuszczalność magnetyczna, określona wzorem:

μ \u003d B / (μ o H),

nazywana statyczną przenikalnością magnetyczną.

Jest proporcjonalny do tangensa nachylenia siecznej poprowadzonej od początku przez odpowiedni punkt na głównej krzywej namagnesowania. Graniczna wartość przenikalności magnetycznej μn przy polu magnetycznym dążącym do zera nazywana jest początkową przenikalnością magnetyczną. Ta cecha ma ogromne znaczenie w technicznym zastosowaniu wielu materiałów magnetycznych. Eksperymentalnie wyznacza się ją w słabych polach magnetycznych o natężeniu rzędu 0,1 A/m.

Stała dielektryczna substancji

Notatka. Stała elektryczna — o (przenikalność próżniowa) równa: — o = 1\4πs 2 * 10 7 F / m ≈ 8,85 * 10 -12 F / m

Przenikalność magnetyczna substancji

Notatka. Stała magnetyczna μ o (przenikalność magnetyczna próżni) wynosi: μ o = 4π * 10 -7 H/m ≈ 1,257 * 10 -6 H/m

Przenikalność magnetyczna ferromagnesów

W tabeli przedstawiono wartości przenikalności magnetycznej dla niektórych ferromagnesów (substancje o μ > 1). Przenikalność magnetyczna dla ferromagnesów (żelazo, żeliwo, stal, nikiel itp.) nie jest stała. Tabela pokazuje wartości maksymalne.

1 Permalloy-68- stop 68% niklu i żelaza 325; Stop ten jest używany do produkcji rdzeni transformatorów.

Temperatura Curie

Oporność elektryczna materiałów

Stopy o wysokiej wytrzymałości

Współczynniki temperaturowe oporu elektrycznego przewodników

Nadprzewodnictwo przewodników

Notatki.
1. Nadprzewodnictwo znajduje się w ponad 25 pierwiastkach metalicznych oraz w wielu stopach i związkach.
2. Nadprzewodnikiem o najwyższej temperaturze przejścia w stan nadprzewodzący -23,2 K (-250,0 o C) - do niedawna był germanek niobu (Nb 3 Ge). Pod koniec 1986 roku otrzymano nadprzewodnik o temperaturze przejścia ≈ 30 K (≈ -243 o C). Opisano syntezę nowych nadprzewodników wysokotemperaturowych: ceramiki (wytwarzanej przez spiekanie tlenków baru, miedzi i lantanu) o temperaturze przejścia ≈ 90-120 K.

Oporność elektryczna niektórych półprzewodników i dielektryków

Właściwości elektryczne tworzyw sztucznych

Oporność elektryczna elektrolitów (przy t=18 o C i 10% stężeniu roztworu)

Notatka. Oporność właściwa elektrolitów zależy od temperatury i stężenia, tj. ze stosunku masy rozpuszczonego kwasu, zasady lub soli do masy rozpuszczonej wody. Przy wskazanym stężeniu roztworów wzrost temperatury o 1 o C zmniejsza rezystywność roztworu pobranego w temperaturze 18 o C o 0,012 wodorotlenku sodu, o 0,022 - dla siarczanu miedzi, o 0,021 - dla chlorku sodu, o 0,013 - dla kwasu siarkowego kwasu i o 0,003 - dla 100% kwasu siarkowego.

Specyficzny opór elektryczny cieczy

Właściwości magnetyczne substancji

Tak jak właściwości elektryczne substancji charakteryzują się przenikalnością, właściwości magnetyczne substancji charakteryzują się przenikalność magnetyczna.

Ze względu na fakt, że wszystkie substancje w polu magnetycznym wytwarzają własne pole magnetyczne, wektor indukcji magnetycznej w ośrodku jednorodnym różni się od wektora w tym samym punkcie przestrzeni w przypadku braku ośrodka, tj. w próżni.

Relacja nazywa się przenikalność magnetyczna ośrodka.

Tak więc w ośrodku jednorodnym indukcja magnetyczna jest równa:

Wartość m dla żelaza jest bardzo duża. Można to zweryfikować doświadczeniem. Jeśli żelazny rdzeń zostanie umieszczony w długiej cewce, wówczas indukcja magnetyczna, zgodnie ze wzorem (12.1), wzrośnie m razy. W konsekwencji strumień indukcji magnetycznej wzrośnie o tę samą wartość. Gdy obwód zasilający cewkę magnesującą prądem stałym zostanie otwarty, w drugiej, małej cewce nawiniętej na cewkę główną, pojawi się prąd indukcyjny, który jest rejestrowany przez galwanometr (ryc. 12.1).

Jeśli żelazny rdzeń zostanie włożony do cewki, wówczas odchylenie igły galwanometru po otwarciu obwodu będzie m razy większe. Pomiary pokazują, że strumień magnetyczny po wprowadzeniu żelaznego rdzenia do cewki może wzrosnąć tysiące razy. Dlatego przenikalność magnetyczna żelaza jest ogromna.

Istnieją trzy główne klasy substancji o bardzo różnych właściwościach magnetycznych: ferromagnetyki, paramagnesy i diamagnetyki.

ferromagnesy

Substancje, w których, podobnie jak żelazo, m >> 1, nazywane są ferromagnesami. Oprócz żelaza, kobaltu i niklu, a także wielu pierwiastków ziem rzadkich i wielu stopów, są ferromagnesami. Najważniejszą właściwością ferromagnesów jest istnienie magnetyzmu szczątkowego. Substancja ferromagnetyczna może znajdować się w stanie namagnesowanym bez zewnętrznego pola magnetycznego.

Wiadomo, że żelazny przedmiot (na przykład pręt) jest wciągany w pole magnetyczne, to znaczy przesuwa się do obszaru, w którym indukcja magnetyczna jest większa. W związku z tym jest przyciągany przez magnes lub elektromagnes. Dzieje się tak, ponieważ elementarne prądy w żelazie są zorientowane w taki sposób, że kierunek indukcji magnetycznej ich pola pokrywa się z kierunkiem indukcji pola magnesującego. W rezultacie żelazny pręt zamienia się w magnes, którego najbliższy biegun jest przeciwny do bieguna elektromagnesu. Przyciągane są przeciwne bieguny magnesów (ryc. 12.2).

Ryż. 12.2

ZATRZYMAJ SIĘ! Zdecyduj sam: A1-A3, B1, B3.

Paramagnesy

Istnieją substancje, które zachowują się jak żelazo, to znaczy są wciągane w pole magnetyczne. Substancje te to tzw paramagnetyczny. Należą do nich niektóre metale (aluminium, sód, potas, mangan, platyna itp.), tlen i wiele innych pierwiastków, a także różne roztwory elektrolitów.

Ponieważ paramagnesy są wciągane w pole, linie indukcji własnego pola magnetycznego przez nie wytwarzanego i pola magnesującego są skierowane w tym samym kierunku, więc pole jest wzmacniane. Zatem mają m > 1. Ale m różni się od jedności bardzo nieznacznie, tylko wartością rzędu 10 -5 ... 10 -6 . Dlatego do obserwacji zjawisk paramagnetycznych wymagane są silne pola magnetyczne.

Diamagnesy

Specjalną klasą substancji są diamagnesy odkryta przez Faradaya. Są wypychane z pola magnetycznego. Jeśli zawiesisz diamagnetyczny pręt w pobliżu bieguna silnego elektromagnesu, będzie się on od niego odpychał. W konsekwencji linie indukcji utworzonego przez niego pola są skierowane przeciwnie do linii indukcji pola magnesującego, to znaczy pole jest osłabione (ryc. 12.3). Odpowiednio, dla diamagnesów m< 1, причем отличается от единицы на вели­чину порядка 10 –6 . Магнитные свойства у диамагнетиков вы­ражены слабее, чем у парамагнетиков.

Ryż. 12.3

Ryż. 12.4

Diamagnetyki obejmują bizmut, miedź, siarkę, rtęć, chlor, gazy obojętne i prawie wszystkie związki organiczne. Diamagnetyk to płomień, taki jak płomień świecy (głównie z powodu dwutlenku węgla). Dlatego płomień jest wypychany z pola magnetycznego (ryc. 12.4) .

Pole magnetyczne cewki jest określone przez prąd i natężenie tego pola oraz indukcję pola. Tych. indukcja pola w próżni jest proporcjonalna do wielkości prądu. Jeśli w pewnym ośrodku lub substancji powstaje pole magnetyczne, to pole oddziałuje na tę substancję, a ona z kolei zmienia pole magnetyczne w określony sposób.

Substancja w zewnętrznym polu magnetycznym zostaje namagnesowana i powstaje w niej dodatkowe wewnętrzne pole magnetyczne. Jest to związane z ruchem elektronów po orbitach wewnątrzatomowych, a także wokół własnej osi. Ruch elektronów i jąder atomów można uznać za elementarne prądy kołowe.

Właściwości magnetyczne elementarnego prądu kołowego charakteryzują się momentem magnetycznym.

W przypadku braku zewnętrznego pola magnetycznego elementarne prądy wewnątrz substancji są zorientowane losowo (chaotycznie), w związku z czym całkowity lub całkowity moment magnetyczny wynosi zero, a pole magnetyczne elementarnych prądów wewnętrznych nie jest wykrywane w otaczającej przestrzeni.

Wpływ zewnętrznego pola magnetycznego na elementarne prądy w materii polega na tym, że zmienia się orientacja osi obrotu naładowanych cząstek, tak że ich momenty magnetyczne okazują się być skierowane w jednym kierunku. (w kierunku zewnętrznego pola magnetycznego). Intensywność i charakter namagnesowania różnych substancji w tym samym zewnętrznym polu magnetycznym znacznie się różnią. Wartość charakteryzująca właściwości ośrodka i wpływ ośrodka na gęstość pola magnetycznego nazywana jest bezwzględną przenikalność magnetyczna lub przenikalność magnetyczna ośrodka (μ Z ) . To jest relacja = . Zmierzone [ μ Z ]=H/m.

Bezwzględna przenikalność magnetyczna próżni nazywana jest stałą magnetyczną μ o \u003d 4π 10 -7 Gn / m.

Nazywa się stosunek bezwzględnej przenikalności magnetycznej do stałej magnetycznej względna przenikalność magnetycznaμc /μ 0 \u003d μ. Tych. względna przenikalność magnetyczna to wartość pokazująca, ile razy bezwzględna przenikalność magnetyczna ośrodka jest większa lub mniejsza od bezwzględnej przenikalności próżni. μ jest wielkością bezwymiarową, która zmienia się w szerokim zakresie. Ta wartość jest podstawą do podziału wszystkich materiałów i mediów na trzy grupy.

Diamagnesy . Substancje te mają 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.

Paramagnesy . Substancje te mają μ > 1. Należą do nich aluminium, magnez, cyna, platyna, mangan, tlen, powietrze itp. Powietrze ma = 1,0000031. . Substancje te, podobnie jak diamagnesy, słabo oddziałują z magnesem.

Do obliczeń technicznych przyjmuje się, że μ ciał diamagnetycznych i paramagnetycznych jest równe jeden.

ferromagnesy . Jest to specjalna grupa substancji, które odgrywają ogromną rolę w elektrotechnice. Substancje te mają μ >> 1. Należą do nich żelazo, stal, żeliwo, nikiel, kobalt, gadolin i stopy metali. Substancje te są silnie przyciągane przez magnes. Substancje te mają μ = 600-10 000. Dla niektórych stopów μ osiąga rekordowe wartości nawet do 100 000. Należy zauważyć, że μ dla materiałów ferromagnetycznych nie jest stałe i zależy od natężenia pola magnetycznego, rodzaju materiału oraz temperatury.

Dużą wartość µ w ferromagnesach tłumaczy się tym, że posiadają one obszary samorzutnego namagnesowania (domeny), w obrębie których elementarne momenty magnetyczne są skierowane w ten sam sposób. Po zsumowaniu tworzą wspólne momenty magnetyczne domen.

W przypadku braku pola magnetycznego momenty magnetyczne domen są losowo zorientowane, a całkowity moment magnetyczny ciała lub substancji wynosi zero. Pod działaniem pola zewnętrznego momenty magnetyczne domen są zorientowane w jednym kierunku i tworzą całkowity moment magnetyczny ciała, skierowany w tym samym kierunku, co zewnętrzne pole magnetyczne.

Tę ważną cechę wykorzystuje się w praktyce, stosując rdzenie ferromagnetyczne w cewkach, co umożliwia gwałtowne zwiększenie indukcji magnetycznej i strumienia magnetycznego przy tych samych wartościach prądów i liczby zwojów, czyli innymi słowy skoncentrowanie pole magnetyczne w stosunkowo małej objętości.

• Działalność i poglądy pedagogiczne Jana Amosa Komeńskiego
• Stała szybkości jest obliczana według wzoru Wartość stałej szybkości
• Diagramy fazowe układów dwuskładnikowych „polimer – rozpuszczalnik” Diagramy fazowe układów dwuskładnikowych „polimer – rozpuszczalnik”
• Struktura subtelna i nadsubtelna widm optycznych
• Jak samodzielnie uczyć się chemii od podstaw: skuteczne sposoby
• Właściwości i charakterystyka alkenów
• Charakterystyka studenta z miejsca odbywania praktyki
• Charakterystyka studenta, który odbył praktykę w przedsiębiorstwie: zasady pisania
• Biografia Faradaya. Wielcy naukowcy. Michael Faraday. odkrycie rotacji elektromagnetycznej
• Nowoczesne innowacje w edukacji

• Podstawniki w pierścieniu benzenowym dzielą się na dwie grupy. Reakcje pierścienia benzenowego
• Rodzaje reakcji chemicznych w chemii organicznej Reakcje addycji elektrofilowej
• Metody rozdzielania mieszanin niejednorodnych
• Kwas polimetakrylowy
• Ogólna charakterystyka elementów podgrupy VI A Elementy 6a podgrupy
• Teoretyczne podstawy fizyki
• Teoria grafów w chemii. teoria grafów. Podstawowe definicje i twierdzenia teorii grafów
• Algebra i harmonia w zastosowaniach chemicznych
• Testy na kursie „Ekologia i zarządzanie przyrodą
• Dyrektor WWF Rosja Igor Chestin: Jakucja jest w czołówce Wiem, że dużo podróżujesz… Po co ci to