Maddənin maqnit xassələri - Bilik Hipermarketi. Maddənin maqnit xassələri (3) - Xülasə Fiziki kəmiyyət maddənin maqnit xassələrini xarakterizə edir.

3.5 Maddənin maqnit xassələri

3.5.1 Maqnitlər. Maddələrin maqnit xassələri

Əvvəlki fəsildə maqnit sahəsi yaradan cərəyanların keçdiyi naqillərin vakuumda olduğu güman edilirdi. Əgər cərəyan keçirən naqillər hər hansı bir mühitdə olarsa, maqnit sahəsi dəyişir. Bu, hər bir maddənin maqnit olması, yəni bir maqnit sahəsinin təsiri altında maqnit momenti (maqnitləşdirilmiş) əldə edə bilməsi ilə izah olunur. Maqnitləşdirilmiş maddə maqnit sahəsi yaradır IN " cərəyanların yaratdığı sahəyə üst-üstə düşən IN 0 . Hər iki sahə nəticələnən sahəyə toplanır

Bu fenomeni ilk dəfə Amper kəşf etdi, o, solenoidə bir dəmir nüvənin əlavə edilməsinin həmin solenoidin amper dönüşlərinin sayını artırmağa bərabər olduğunu kəşf etdi. Sonradan məlum oldu ki, induksiya IN maddədəki maqnit sahəsi induksiyadan böyük və ya az ola bilər B 0 vakuumda eyni sahə. Bu, hər bir maddənin az və ya çox dərəcədə öz maqnitinə malik olduğu üçün baş verir IN ".

Bir maqnit sahəsinin parametrlərini dəyişdirməyə qadir olan maddələr adətən adlanır maqnitlər. Maddələrin maqnit xassələrini, kəmiyyətini xarakterizə etmək üçün μ = B/ B 0 , çağırdı maqnit keçiriciliyi bu maddədən. Maqnit keçiriciliyinin dəyərinə görə bütün maqnitlər üç qrupa bölünür.

a) Diamaqnit materialda daxili maqnit sahəsi xarici sahəyə qarşı yönəldiyi üçün diamaqnit materialda yaranan sahənin induksiya modulu vakuumda sahənin induksiya modulundan azdır, yəni. IN<IN 0 . Buna görə olan maddələr μ<. l, çağırdı diamaqnit materialları. Bunlara, məsələn, Bi, Cu, Ag, Au, Hg, Be, CI elementləri, inert qazlar və digər maddələr daxildir. Maqnit keçiriciliyi μ Diamaqnetizm induksiyadan asılı deyil IN 0 xarici maqnit sahəsi.

b) Paramaqnit maddələr elektronların orbital maqnit momentləri kompensasiya olunmayan atomlardan ibarətdir. Buna görə də, diamaqnit materialın atomları sıfırdan fərqli maqnit momentlərinə malikdir. Bununla belə, xarici maqnit sahəsi olmadıqda, atomların istilik hərəkəti onların maqnit momentlərinin xaotik düzülüşünə gətirib çıxarır, nəticədə bütövlükdə paramaqnit materialın istənilən həcmi maqnit momentinə malik deyildir.

Paramaqnit maddə xarici maqnit sahəsinə daxil edildikdə, onun atomları az və ya çox dərəcədə (bu sahənin induksiyasından asılı olaraq) elə düzülür ki, onların maqnit momentləri xarici sahənin istiqamətinə yönəlsin. Nəticədə, paramaqnitdə daxili maqnit sahəsi yaranır ki, onun induksiyası B xarici sahənin induksiyası B„ istiqamətində üst-üstə düşür. Beləliklə, induksiya modulu IN paramaqnit materialda yaranan maqnit sahəsi induksiya modulundan böyükdür IN 0 vakuumda olan sahələr, yəni. B>B 0 . Buna görə paramaqnitμ>1 olan maddələrdir. Bunlara xüsusilə Na, Mg, K, Ca, Al, Mn, Pt, oksigen və bir çox başqa elementlər, həmçinin bəzi duzların məhlulları daxildir. Maqnit keçiriciliyi μ paramaqnit, diamaqnit kimi, induksiyadan asılı deyil IN 0 xarici maqnit sahəsi.

Qeyd etmək lazımdır ki, dəyəri μ dia- və paramaqnit maddələr üçün birlikdən çox az fərqlənir, yalnız 10 -5 - 10 -6 sıra miqdarı ilə, ona görə də dia- və paramaqnit maddələr zəif maqnit maddələrinə aiddir.

c) Maqnit xassələri atom elektronlarının orbital maqnit momentləri ilə təyin olunan dia- və paramaqnitlərdən fərqli olaraq, ferromaqnitlərin maqnit xassələri elektronların spin maqnit momentləri ilə müəyyən edilir. Ferromaqnit maddələr (həmişə kristal quruluşa malik olan) atomlardan ibarətdir ki, burada bütün elektronlar qarşılıqlı kompensasiya olunan spin maqnit momentlərinə malik deyillər.

Ferromaqnitdə spontan bölgələr var ( kortəbii ) maqnitləşmə adlanır domenlər. (Domenlərin ölçüsü təqribən 10 -4 - 10 -7 m-dir.) Hər bir domendə atom elektronlarının spin maqnit momentləri eyni oriyentasiyaya malikdir, bunun nəticəsində domen doyma vəziyyətinə qədər maqnitləşir. Xarici maqnit sahəsi olmadıqda domenlərin maqnit momentləri təsadüfi yönümlü olduğundan, belə şəraitdə ferromaqnit nümunəsi ümumiyyətlə maqnitləşmir.

Xarici maqnit sahəsinin təsiri altında domenlərin maqnit momentləri bu sahənin istiqamətinə yönəldilir. Nəticədə ferromaqnitdə maqnit induksiyası olan güclü daxili maqnit sahəsi yaranır IN", xarici sahənin maqnit induksiyası ilə istiqamətdə üst-üstə düşür IN 0 . Beləliklə, induksiya modulu IN Ferromaqnitdə yaranan maqnit sahəsi vakuumdakı sahədən çox böyükdür, yəni. B»B 0 . Xarici maqnit sahəsinin təsiri altında olan domenlərin bütün maqnit momentləri sahə boyunca yönəldildikdə, ferromaqnit nümunəsinin doyması baş verir.

Yuxarıdakı Küri nöqtəsi adlanan hər bir maddə üçün müəyyən temperatur nöqtələrinə çatdıqda, domen strukturu məhv edilir və ferromaqnit özünəməxsus xüsusiyyətlərini itirir.

Beləliklə, μ»1 olan maddələr deyilir ferromaqnitlər. Bunlara Fe, Co, Ni, Gd elementləri və bir çox ərintilər daxildir. Xarici maqnit sahəsində ferromaqnit nümunəsi paramaqnit material kimi davranır. Bununla belə, ferromaqnitin maqnit keçiriciliyi μ gücündən asılıdır N xarici maqnit sahəsi və kifayət qədər geniş diapazonda dəyişir, bunun nəticəsində asılılıq yaranır B =f(H) qeyri-xəttidir . Bəzi ərintilərin μ dəyərləri on minlərlədir. Buna görə də ferromaqnitlər yüksək maqnitli maddələr kimi təsnif edilir.

Hər bir ferromaqnit üçün müəyyən bir temperatur var, adlanır Küri nöqtəsi, yuxarıda qızdırıldıqda, maddə ferromaqnit xüsusiyyətlərini itirir və paramaqnitə çevrilir. Məsələn, Fe üçün Küri nöqtəsi 1043 K, Ni üçün isə 631 K-dir.

Cismlərin maqnitləşmə prosesini izah etmək üçün Amper maddənin molekullarında dairəvi cərəyanların (molekulyar cərəyanların) dövr etməsini təklif etdi. Hər bir belə cərəyanın maqnit momenti var və onu əhatə edən məkanda maqnit sahəsi yaradır. Xarici sahə olmadıqda, molekulyar cərəyanlar təsadüfi yönümlüdür, bunun nəticəsində onlara görə yaranan sahə sıfıra bərabərdir. Ayrı-ayrı molekulların maqnit anlarının xaotik oriyentasiyası ilə əlaqədar olaraq, cismin ümumi maqnit momenti də sıfıra bərabərdir. Sahənin təsiri altında molekulların maqnit momentləri bir istiqamətdə üstünlük təşkil edən oriyentasiya əldə edir, bunun nəticəsində maqnit maqnitləşir - onun ümumi maqnit anı sıfırdan fərqli olur. Bu vəziyyətdə fərdi molekulyar cərəyanların maqnit sahələri artıq bir-birini kompensasiya etmir və bir sahə yaranır. IN". Bir maqnitin maqnitləşməsini vahid həcmə düşən maqnit momenti ilə xarakterizə etmək təbiidir. Bu miqdar deyilir maqnitləşmə və hərflə işarələnir J. Maqnitləşmə adətən maqnit induksiyası ilə deyil, sahənin gücü ilə əlaqələndirilir. Hər nöqtədə olduğuna inanılır

Yalnız müsbət dəyərlərə malik ola bilən dielektrik həssaslıqdan fərqli olaraq (qütbləşmə R izotrop dielektrikdə həmişə sahə boyunca yönəldilir E), maqnit həssaslığı χ həm müsbət, həm də mənfi ola bilər. Buna görə də maqnit keçiriciliyi μ birdən böyük və ya kiçik ola bilər.

Zəif maqnitli maddələrin maqnitləşməsi sahənin gücünə görə xətti dəyişir. Ferromaqnitlərin maqnitləşməsi s, asılıdır N kompleks şəkildə. Şəkildə - 3.39 məlumat maqnitləşmə əyrisi maqnit anı ilkin olaraq sıfıra bərabər olan ferromaqnit. Artıq bir neçə oersted (~100 A/m) düzənli sahələrdə maqnitləşmə J doyma səviyyəsinə çatır. Diaqramda əsas maqnitləşmə əyrisi B - HŞəkildə göstərilmişdir. 59.2 (əyri 0-1). Doyma səviyyəsinə çatdıqda IN-dən böyüməyə davam edir N xətti qanuna görə. Əgər maqnitləşmə doymuş vəziyyətə gətirilərsə (nöqtə 1 şəkildə - 3.40) və sonra maqnit sahəsinin gücünü, sonra induksiyanı azaldın IN orijinal əyriyə əməl etmir 0-1, a əyrisinə görə dəyişir 1-2. Nəticədə, xarici sahənin gücü sıfır olduqda (nöqtə 2), maqnitləşmə itmir və böyüklüyü ilə xarakterizə olunur IN r , adlanır qalıq induksiya. Maqnitləşmə vacibdir J r, qalıq maqnitləşmə adlanır.

İnduksiya IN yalnız sahənin təsiri altında yox olur N ilə , maqnitləşməyə səbəb olan sahəyə əks istiqamətə malik olması. Gərginlik N ilə çağırdı məcburedici qüvvə.

Qalıq maqnitləşmənin mövcudluğu daimi maqnitlər, yəni makroskopik cərəyanları saxlamaq üçün enerji sərf etmədən maqnit momentinə malik olan və onları əhatə edən məkanda maqnit sahəsi yaradan cisimlər istehsal etməyə imkan verir. Daimi bir maqnit öz xüsusiyyətlərini daha yaxşı saxlayır, hazırlandığı materialın məcburi qüvvəsi bir o qədər böyükdür.

Ferromaqnit alternativ maqnit sahəsinə məruz qaldıqda, induksiya əyriyə uyğun olaraq dəyişir /- 2 -3-4-5-1 (Şəkil - 3.40) adlanır histerezis döngəsi(diaqramda oxşar döngə görünür J- H). Maksimum dəyərlər olarsa N elədirlər ki, maqnitləşmə doyma səviyyəsinə çatır, maksimum histerezis dövrəsi deyilən bir dövrə alınır (Şəkil 3.40-da bərk döngə). Əgər amplituda dəyərlərindədirsə N doyma əldə edilmir, özəl dövr adlanan döngə əldə edilir (şəkildəki nöqtəli döngə). Sonsuz sayda özəl dövrlər var, onların hamısı maksimum histerezis dövrəsinin içərisindədir. Histerezis, ferromaqnitin maqnitləşməsinin unikal bir funksiya olmadığına gətirib çıxarır N, bu, nümunənin tarixdən əvvəlki dövründən - əvvəllər hansı sahələrdə olmasından çox asılı idi.

Asılılığın qeyri-müəyyənliyinə görə IN-dan N maqnit keçiriciliyi anlayışı yalnız əsas maqnitləşmə əyrisinə aiddir. Ferromaqnitlərin maqnit keçiriciliyi μ buna görə də maqnit həssaslığı χ sahənin gücündən asılıdır. Şəkildə - 3.41 , ƏƏsas maqnitləşmə əyrisi göstərilir. (koordinatların başlanğıcından əyrinin ixtiyari nöqtəsindən keçərək düz xətt çəkirik. Mail bucağının tangensi: düz xətt nisbətə mütənasibdir. V/N, t. e. maqnit keçiriciliyi μ, müvafiq gərginlik dəyəri üçün N. Artan zaman N sıfırdan meyl bucağı (və buna görə də μ ) əvvəlcə böyüyür. nöqtədə 2 maksimuma çatır (düz HAQQINDAəyriyə toxunandır) və sonra azalır. Şəkildə - 3.41, b asılılıq qrafiki verilmişdir μ -dan N.Şəkil göstərir ki, maksimum keçiricilik dəyəri doymadan bir qədər əvvəl əldə edilir. Limitsiz artımla N keçirici asimptotik olaraq birliyə yaxınlaşır. Bu, / ifadəsindəki faktdan irəli gəlir μ = 1 - J/ H 1-dən çox ola bilməz.

Kəmiyyətlər IN r (və ya J r ), N ilə Və μ ferromaqnitin əsas xüsusiyyətləridir. Əgər məcburedici qüvvə N ilə böyük var ferromaqnit kəmiyyətinə deyilir sərt. Geniş histerezis döngəsi ilə xarakterizə olunur. Aşağı ferromaqnit N ilə (və müvafiq olaraq dar bir histerezis döngəsi) adlanır yumşaq. Məqsədindən asılı olaraq bu və ya digər xüsusiyyətlərə malik ferromaqnitlər alınır. Beləliklə, sabit maqnitlər üçün sərt ferromaqnitlərdən, transformator nüvələri üçün isə yumşaq olanlardan istifadə etdim. Ferromaqnitlərdə Küri nöqtəsinin olması atomların istilik hərəkətində iştirak etdiyini nəzərə alsaq başa düşülə bilər: temperatur aşağı olduğu müddətcə atomlar domenlər daxilində maqnit momentlərinin paralel istiqamətini saxlayırlar. Amma temperatur artdıqca, istilik hərəkəti də artır, maddə müəyyən bir maddəyə xas olan temperatura çatdıqda, istilik hərəkəti bu oriyentasiyanı məhv edir - domen yox olur. Bundan əlavə, ferromaqnit paramaqnit kimi davranır.

Ferromaqnetizm nəzəriyyəsinin əsasları 1928-ci ildə Ya İ.Frenkel və V.Heyzenberq tərəfindən yaradılmışdır.Hazırda maqnitlərdən və onların maqnit xüsusiyyətlərindən elm və texnikada geniş istifadə olunur.

Çoxsaylı təcrübələr göstərir ki, bir maqnit sahəsinə yerləşdirilən bütün maddələr maqnitləşir və öz maqnit sahəsini yaradır, onların hərəkəti xarici maqnit sahəsinin təsirinə əlavə olunur:

maddədə maqnit sahəsinin induksiyası haradadır; - vakuumda sahənin maqnit induksiyası, - maddənin maqnitləşməsi nəticəsində yaranan sahənin maqnit induksiyası.

Bu zaman maddə maqnit sahəsini ya gücləndirə, ya da zəiflədə bilər. Bir maddənin xarici maqnit sahəsinə təsiri maddənin maqnit keçiriciliyi adlanan kəmiyyətlə xarakterizə olunur.

Maqnit keçiriciliyi müəyyən bir maddədə maqnit sahəsi induksiyasının vakuumda maqnit sahəsi induksiyasından neçə dəfə fərqləndiyini göstərən fiziki skalyar kəmiyyətdir.

Xarici maqnit sahəsini zəiflədən maddələr deyilir diamaqnit materialları(vismut, azot, helium, karbon qazı, su, gümüş, qızıl, sink, kadmium və s.).

Xarici maqnit sahəsini gücləndirən maddələr - paramaqnitlər(alüminium, oksigen, platin, mis, kalsium, xrom, manqan, kobalt duzları və s.).

Diamaqnit materiallar üçün >1. Amma hər iki halda 1-dən fərq kiçikdir (vahidin bir neçə on mində və ya yüz mində biri). Beləliklə, məsələn, vismut üçün = 0,9998 = 1,000.

Bəzi maddələr (dəmir, kobalt, nikel, gadolinium və müxtəlif ərintilər) xarici sahənin çox böyük artmasına səbəb olur. Onlar çağırılır ferromaqnitlər. Onlar üçün = 10 3 -10 5.

Cisimlərin maqnit xüsusiyyətlərinə malik olmasının səbəblərini ilk dəfə Amper izah etdi. Onun fərziyyəsinə görə, elementar elektrik cərəyanları hər hansı bir maddənin maqnit xüsusiyyətlərini təyin edən molekulların və atomların daxilində dövr edir.

İndi müəyyən edilmişdir ki, bütün atomlar və elementar hissəciklər əslində maqnit xüsusiyyətlərə malikdir. Atomların maqnit xassələri əsasən onların tərkibindəki elektronlarla müəyyən edilir.

E.Rezerford və N.Bor tərəfindən təklif olunan atomun yarımklassik modelinə görə, atomlardakı elektronlar nüvə ətrafında qapalı orbitlərdə hərəkət edirlər (birinci təqribən onların dairəvi olduğunu düşünə bilərik). Elektronun hərəkəti elementar dairəvi cərəyan kimi göstərilə bilər, burada e elektronun yükü, v elektronun öz orbitində fırlanma tezliyidir. Bu cərəyan maqnit sahəsini əmələ gətirir, onun modulu düsturla müəyyən edilir, burada S orbital sahədir;

Elektronun nüvə ətrafında hərəkətinə görə maqnit momenti deyilir orbital maqnit momenti. Orbital maqnit momenti vektor kəmiyyətidir və istiqamət sağ vida qaydası ilə müəyyən edilir. Elektron saat əqrəbi istiqamətində hərəkət edərsə (şəkil 1), onda cərəyanlar saat əqrəbinin əksinə (müsbət yükün hərəkəti istiqamətində) yönəldilir və vektor orbital müstəviyə perpendikulyardır.

Atomdakı müxtəlif elektronların orbital müstəviləri üst-üstə düşmədiyi üçün onların maqnit momentləri bir-birinə müxtəlif bucaqlara yönəldilir. Çoxelektron atomunun yaranan orbital maqnit momenti ayrı-ayrı elektronların orbital maqnit momentlərinin vektor cəminə bərabərdir.

Qismən dolu elektron qabıqları olan atomlar kompensasiya olunmamış orbital maqnit momentinə malikdir. Doldurulmuş elektron qabıqları olan atomlarda 0-a bərabərdir.

Orbital maqnit momentinə əlavə olaraq, elektron da var daxili (spin) maqnit momenti, ilk dəfə 1922-ci ildə O. Stern və V. Gerlach tərəfindən yaradılmışdır. Elektronda maqnit sahəsinin mövcudluğu onun öz oxu ətrafında fırlanması ilə izah edilirdi, halbuki elektronu sözün həqiqi mənasında fırlanan yüklü topa bənzətmək olmaz (yuxarı ).

Etibarlı şəkildə müəyyən edilmişdir ki, elektronun maqnit sahəsi onun kütləsi və yükü ilə eyni inteqral xassədir. Bir elektron, çox kobud bir təxmini olaraq, elektrik və maqnit sahələri ilə əhatə olunmuş çox kiçik bir top kimi təsəvvür edilə bilər (şək. 2). Bütün elektronların maqnit sahələri, onların kütlələri və yükləri eynidir. Fırlanma maqnit momenti fırlanma oxu boyunca yönəldilmiş bir vektordur. Onu yalnız iki yolla istiqamətləndirmək olar: ya boyunca..., ya da qarşı... Əgər elektronun yerləşdiyi yerdə xarici maqnit sahəsi varsa, o zaman ya sahə boyunca, ya da sahəyə qarşı. Kvant fizikasında göstərildiyi kimi, spin maqnit momentləri əks olan yalnız iki elektron eyni enerji vəziyyətində ola bilər (Pauli prinsipi).

Çoxelektron atomlarında orbital momentlər kimi fərdi elektronların spin maqnit momentləri vektor kimi toplanır. Bu halda, elektron qabıqları dolu atomlar üçün atomun meydana gələn spin maqnit momenti 0-a bərabərdir.

Atomun (molekulun) ümumi maqnit momenti atoma (molekula) daxil olan elektronların maqnit momentlərinin (orbital və spin) vektor cəminə bərabərdir:

Diamaqnitlər xarici maqnit sahəsi olmadıqda öz maqnit momentlərinə malik olmayan atomlardan ibarətdir, çünki bütün spin və bütün orbital maqnit momentləri onlar üçün kompensasiya olunur.

Xarici maqnit sahəsi diamaqnit materialın bütün atomuna təsir etmir, lakin maqnit momentləri sıfırdan fərqli olan atomun ayrı-ayrı elektronlarına təsir göstərir. Verilmiş andakı elektron sürəti xarici sahənin maqnit induksiyası ilə müəyyən bucaq yaratsın (şək. 3).

Komponent sayəsində elektron Lorentz qüvvəsinə tabe olacaq (şəkil 3-də bizə doğru yönəldilmiş), bu da əlavə (sahənin olmadığı halda elektronun iştirak etdiyi digər hərəkətlərə əlavə olaraq) dairəvi hərəkətə səbəb olacaqdır. Lakin bu hərəkət əlavə dairəvi cərəyanı təmsil edir ki, bu da maqnit momenti (induksiya edilmiş) ilə xarakterizə olunan maqnit sahəsi yaradacaq, doğru vintin qaydasına uyğun olaraq istiqamətləndirilir. Nəticədə diamaqnit materialları xarici maqnit sahəsini zəiflədir.

Paramaqnitlər xalis atom maqnit momenti olan atomlardan ibarətdir. Xarici sahə olmadıqda bu anlar təsadüfi yönümlü olur və bütövlükdə maddə öz ətrafında maqnit sahəsi yaratmır. Paramaqnit maddələr maqnit sahəsinə yerləşdirildikdə, imtiyazlı sahə boyunca vektorların oriyentasiyası (buna hissəciklərin istilik hərəkəti mane olur). Beləliklə, paramaqnit material maqnitləşir, öz maqnit sahəsini yaradır, bu da xarici sahə ilə istiqamətdə üst-üstə düşür və onu gücləndirir. Bu təsir paramaqnit adlanır. Xarici maqnit sahəsi sıfıra qədər zəiflədikdə, istilik hərəkəti nəticəsində maqnit momentlərinin oriyentasiyası pozulur və paramaqnit demaqnitsizləşir. Paramaqnit materiallarda diamaqnit effekti də müşahidə olunur, lakin o, paramaqnit effektindən xeyli zəifdir.

Maqnit sahəsini xarakterizə edən əsas vektor kəmiyyətləri maqnit induksiyası B və maqnitləşmədir

Maqnit induksiyası B maqnit sahəsinin cərəyana güclü təsiri ilə müəyyən edilən vektor kəmiyyətidir (bax. Fəsil 21).

Maqnitləşmə J maddənin vahid həcminə düşən maqnit momentidir.

Bu iki kəmiyyətə əlavə olaraq, maqnit sahəsi maqnit sahəsinin gücü H ilə xarakterizə olunur.

Üç kəmiyyət - - bir-biri ilə aşağıdakı əlaqə ilə bağlıdır:

SI-də B induksiyasının vahidi tesla və ya Wb/sm2-nin qatlarında, SGSM sistemində isə qaussdur).

Maqnitlənmənin vahidi J və sahənin gücü H hər metr üçün amperdir (A/m), SGSM sistemində isə oersted (Oe).

Maqnitləşmə J, istiqamətinin müəyyən bir nöqtədəki istiqamətlə üst-üstə düşdüyü qəbul edilən bir vektordur:

Ferromaqnit maddələr üçün və əmsalı bir funksiyadır. (14.2)-ni (14.1)-ə əvəz edib işarə edərək alırıq

burada vakuumun maqnit xassələrini xarakterizə edən sabitdir; - mütləq maqnit keçiriciliyi.

SI-də Ferromaqnit maddələr üçün funksiyadır.

Müəyyən bir səthdən keçən F maqnit axını bu səthdən keçən maqnit induksiya vektorunun axınıdır:

səth elementi haradadır

Maqnit axınının SI vahidi veberdir (Wb); SGSM-də - maxwell.

Maqnit dövrələrini hesablayarkən adətən iki kəmiyyət istifadə olunur: maqnit induksiyası B və maqnit sahəsinin gücü.

Maqnitləşmə, bir qayda olaraq, hesablamalarda istifadə edilmir [lazım olduqda, B-nin müvafiq dəyərlərinə uyğun olan dəyər və həmişə (14.1) düsturundan istifadə etməklə tapıla bilər].

Məlumdur ki, ferro- və ferrimaqnit cisimləri spontan maqnitləşmə bölgələrindən ibarətdir. Hər bir bölgənin maqnit vəziyyəti maqnitləşmə vektoru ilə xarakterizə olunur. Maqnitləşmə vektorunun istiqaməti daxili elastik gərginliklərdən və ferromaqnit cismin kristal quruluşundan asılıdır.

Xarici maqnit sahəsinin təsirinə məruz qalmayan ferro(ferri) maqnit cismin ayrı-ayrı bölgələrinin maqnitləşmə vektorları eyni dərəcədə müxtəlif istiqamətlərə yönəldilmişdir. Buna görə də, bu bədəndən kənar məkanda bədənin maqnitləşməsi görünmür. Xarici I sahəyə yerləşdirilirsə, onda onun təsiri altında ayrı-ayrı bölgələrin maqnitləşmə vektorları sahəyə uyğun olaraq fırlanır. Bu halda bədəndə yaranan sahənin induksiyası ferromaqnit cismi ona yerləşdirməzdən əvvəl xarici sahənin maqnit induksiyasından dəfələrlə çox ola bilər.

Dünyadakı istənilən maddə müəyyən maqnit xüsusiyyətlərinə malikdir. Onlar maqnit keçiriciliyi ilə ölçülür. Bu yazıda maddənin maqnit xüsusiyyətlərinə baxacağıq.

Amperin hipotezi

Maqnit keçiriciliyi müəyyən bir mühitdə maqnit sahəsi induksiyasının vakuumda maqnit sahəsi induksiyasından neçə dəfə az və ya çox olduğunu göstərir.

Öz maqnit sahəsini yaradan maddə maqnitlənmiş adlanır. Maqnitləşmə bir maddə xarici maqnit sahəsinə yerləşdirildikdə baş verir.

Fransız alimi Amper səbəbi müəyyən etdi, bunun nəticəsi cisimlərin maqnit xüsusiyyətlərinə sahib olmasıdır. Amperin fərziyyəsi maddənin daxilində mikroskopik elektrik cərəyanlarının olduğunu bildirir (elektronun öz maqnit momenti var, o, kvant təbiətinə, elektron atomlarında orbital hərəkətə malikdir). Məhz onlar maddənin maqnit xüsusiyyətlərini təyin edirlər. Əgər cərəyanların istiqamətləri nizamsızdırsa, onların yaratdığı maqnit sahələri bir-birini ləğv edir. Bədən maqnitləşmir. Xarici maqnit sahəsi bu cərəyanları tənzimləyir. Nəticədə maddə öz maqnit sahəsini inkişaf etdirir. Bu maddənin maqnitləşməsidir.

Məhz maddələrin xarici maqnit sahəsinə reaksiyası və onların daxili quruluşunun nizamlılığı ilə maddənin maqnit xassələri müəyyən edilir. Bu parametrlərə uyğun olaraq, onlar aşağıdakı qruplara bölünür:

• Paramaqnitlər
• Diamaqnitlər
• Ferromaqnitlər
• Antiferromaqnitlər

Diamaqnitlər və paramaqnitlər

• Maqnit sahəsinin gücündən asılı olmayaraq mənfi maqnit həssaslığına malik olan maddələr diamaqnit materialları adlanır. Bir maddənin hansı maqnit xüsusiyyətlərinə mənfi maqnit həssaslığı deyilir. Bu, bir maqnitin bədənə gətirildiyi və onu cəlb etməkdən daha çox itələdiyi zamandır. Diamaqnitlərə, məsələn, inert qazlar, hidrogen, fosfor, sink, qızıl, azot, silikon, vismut, mis və gümüş daxildir. Yəni bunlar superkeçirici vəziyyətdə olan və ya kovalent bağları olan maddələrdir.
• Paramaqnit materialları. Bu maddələr üçün maqnit həssaslığı da hansı sahənin gücündən asılı deyil. O, müsbət olsa da. Yəni, paramaqnit daimi maqnitə yaxınlaşdıqda cəlbedici qüvvə yaranır. Bunlara alüminium, platin, oksigen, manqan, dəmir daxildir.

Ferromaqnitlər

Yüksək müsbət maqnit həssaslığına malik olan maddələrə ferromaqnitlər deyilir. Bu maddələr üçün, diamaqnit və paramaqnit materiallardan fərqli olaraq, maqnit həssaslığı temperaturdan və maqnit sahəsinin gücündən və əhəmiyyətli dərəcədə asılıdır. Bunlara nikel və kobalt kristalları daxildir.

Antiferromaqnitlər və ferrimaqnitlər

• Qızdırma zamanı verilmiş maddənin paramaqnit xüsusiyyətlərinin görünüşü ilə müşayiət olunan faza keçidinin baş verdiyi maddələrə antiferromaqnitlər deyilir. Temperatur müəyyən bir dərəcədən aşağı olarsa, maddənin bu xüsusiyyətləri müşahidə edilməyəcəkdir. Bu maddələrin nümunələri manqan və xrom ola bilər.
• Ferrimaqnetlər onlarda kompensasiya olunmamış antiferromaqnetizmin olması ilə xarakterizə olunur. Onların maqnit həssaslığı da temperaturdan və maqnit sahəsinin gücündən asılıdır. Ancaq yenə də fərqləri var. Bu maddələrə müxtəlif oksidlər daxildir.

Yuxarıda göstərilən bütün maqnitləri daha da 2 kateqoriyaya bölmək olar:

• Sərt maqnit materialları. Bunlar yüksək məcburiyyət dəyəri olan materiallardır. Onları yenidən maqnitləşdirmək üçün güclü bir maqnit sahəsi yaratmaq lazımdır. Bu materiallar daimi maqnitlərin istehsalında istifadə olunur.
• Yumşaq maqnit materialları, əksinə, aşağı məcburedici qüvvəyə malikdir. Zəif maqnit sahələrində onlar doyma daxil ola bilirlər. Onlar maqnitləşmənin tərsinə çevrilməsi səbəbindən aşağı itkilərə malikdirlər. Buna görə də, bu materiallar alternativ cərəyanla işləyən elektrik maşınları üçün nüvələr hazırlamaq üçün istifadə olunur. Bu, məsələn, cərəyan və gərginlik transformatoru və ya generator və ya asinxron mühərrikdir.

Biz maddənin bütün əsas maqnit xüsusiyyətlərinə baxdıq və hansı növ maqnitlərin mövcud olduğunu anladıq.

Bir obyekti maqnit sahəsinə yerləşdirsəniz, onun "davranışı" və daxili struktur dəyişikliklərinin növü obyektin hazırlandığı materialdan asılı olacaq. Bütün məlum maddələri beş əsas qrupa bölmək olar: paramaqnitlər, ferromaqnitlər və antiferromaqnitlər, ferrimaqnitlər və diamaqnitlər. Bu təsnifata uyğun olaraq bir maddənin maqnit xassələri fərqləndirilir. Bu terminlərin arxasında nəyin gizləndiyini başa düşmək üçün hər bir qrupa daha ətraflı nəzər salaq.

Paramaqnetizm xassələrini nümayiş etdirən maddələr, cismin özünü tapdığı xarici maqnit sahəsinin gücündən asılı olmayaraq, müsbət işarəli maqnit keçiriciliyi ilə xarakterizə olunur. Bu qrupun ən tanınmış nümayəndələri qaz halında olan oksigen, qələvi yerin metalları və qələvi qrupları, həmçinin qara duzlarıdır.

Müsbət işarənin yüksək maqnit həssaslığı (1 milyona çatır) ferromaqnitlərə xasdır. Xarici sahənin intensivliyindən və temperaturdan asılı olaraq, həssaslıq geniş şəkildə dəyişir. Qeyd etmək vacibdir ki, strukturda müxtəlif alt qəfəslərin elementar hissəciklərinin momentləri bərabər olduğundan, anın ümumi qiyməti sıfıra bərabərdir.

Həm adlarına, həm də bəzi xüsusiyyətlərinə görə ferrimaqnit maddələrə bənzəyirlər. Onlar həssaslığın istilik və sahə gücündən yüksək asılılığı ilə birləşirlər, lakin fərqlər də var. alt qəfəslərdə yerləşən atomlar bir-birinə bərabər deyil, buna görə də əvvəlki qrupdan fərqli olaraq ümumi moment sıfırdan fərqlidir. Maddə spontan maqnitləşmə ilə xarakterizə olunur. Alt qəfəslərin əlaqəsi antiparaleldir. Ən məşhurları ferritlərdir. Bu qrupa daxil olan maddələrin maqnit xassələri yüksəkdir, ona görə də texnologiyada tez-tez istifadə olunur.

Antiferromaqnitlər qrupu xüsusi maraq doğurur. Belə maddələr müəyyən temperatur həddindən aşağı soyuduqda kristal qəfəsin strukturunda yerləşən atomlar və onların ionları antiparalel oriyentasiya əldə edərək təbii olaraq maqnit momentlərini dəyişirlər. Bir maddə qızdırıldıqda tamamilə fərqli bir proses baş verir - paramaqnit maddələr qrupuna xas olan maqnit xüsusiyyətlərini nümayiş etdirir. Məsələn, karbonatlar, oksidlər və s.