Magnit o'tkazuvchanlik uchun har xil turli muhitlar va uning xususiyatlariga bog'liq, shuning uchun ma'lum bir muhitning magnit o'tkazuvchanligi (uning tarkibi, holati, harorati va boshqalarni anglatadi) haqida gapirish odatiy holdir.
Bir hil izotrop muhitda magnit o'tkazuvchanlik m:
m = V/(m o N),
Anizotrop kristallarda magnit o'tkazuvchanlik tenzor hisoblanadi.
Ko'pgina moddalar magnit o'tkazuvchanligiga ko'ra uch sinfga bo'linadi:
- diamagnit materiallar ( μ < 1 ),
- paramagnetlar ( m > 1 )
- ferromagnitlar (temir kabi aniqroq magnit xususiyatlarga ega).
Supero'tkazuvchilarning magnit o'tkazuvchanligi nolga teng.
Havoning mutlaq magnit o'tkazuvchanligi taxminan vakuumning magnit o'tkazuvchanligiga teng va texnik hisoblarda teng qabul qilinadi. 4p 10 -7 Gn/m
m = 1 + ch (SI birliklarida);
m = 1 + 4pc (GHS birliklarida).
Fizik vakuumning magnit o'tkazuvchanligi m =1, chunki ch=0.
Magnit o'tkazuvchanlik mutlaq magnit o'tkazuvchanligini necha marta ko'rsatadi ushbu materialdan magnit doimiydan kattaroq, ya'ni so'l oqimlarning magnit maydoni necha marta N atrof-muhitdagi mikro oqimlar maydoni bilan kuchaytiriladi. Havoning va ko'pgina moddalarning magnit o'tkazuvchanligi, ferromagnit materiallar bundan mustasno, birlikka yaqin.
Magnit materialning o'ziga xos qo'llanilishiga qarab texnologiyada magnit o'tkazuvchanlikning bir necha turlari qo'llaniladi. Nisbiy magnit o'tkazuvchanlik ma'lum bir muhitda vakuumga nisbatan oqim o'zgarishi bilan simlar orasidagi o'zaro ta'sir kuchini necha marta ko'rsatadi. Mutlaq magnit o'tkazuvchanlikning magnit doimiyga nisbatiga son jihatdan teng. Mutlaq magnit o'tkazuvchanlik magnit o'tkazuvchanlik va magnit o'tkazuvchanlik mahsulotiga teng.
Diamagnitlarda chmc>0 va m > 1. Ferromagnitlarning m ning statik yoki oʻzgaruvchan magnit maydonda oʻlchanishiga qarab, mos ravishda statik yoki dinamik magnit oʻtkazuvchanlik deyiladi.
Ferromagnitlarning magnit o'tkazuvchanligi murakkab tarzda bog'liq N . Ferromagnitning magnitlanish egri chizig'idan magnit o'tkazuvchanlikning bog'liqligini aniqlash mumkin. N.
Magnit o'tkazuvchanlik, formula bo'yicha aniqlanadi:
m = V/(m o N),
statik magnit o'tkazuvchanlik deb ataladi.
U asosiy magnitlanish egri chizig'idagi mos keladigan nuqta orqali boshlang'ichdan chizilgan sekant burchakning tangensiga proportsionaldir. Magnit o'tkazuvchanlikning chegara qiymati m n kuchlanishdagi magnit maydon nolga moyillik dastlabki magnit o'tkazuvchanlik deyiladi. Bu xususiyatga ega hayotiy ahamiyatga ega ko'plab magnit materiallardan texnik foydalanish paytida. U kuchsizligi 0,1 A/m bo'lgan kuchsiz magnit maydonlarida eksperimental tarzda aniqlanadi.
Bobinning magnit maydoni oqim va bu maydonning kuchi va maydon induksiyasi bilan belgilanadi. Bular. Vakuumdagi maydon induksiyasi tokning kattaligiga mutanosib. Agar ma'lum bir muhitda yoki moddada magnit maydon hosil bo'lsa, u holda maydon moddaga ta'sir qiladi va u o'z navbatida magnit maydonni ma'lum bir tarzda o'zgartiradi.
Tashqi magnit maydonda joylashgan modda magnitlanadi va unda qo'shimcha ichki magnit maydon paydo bo'ladi. Bu elektronlarning atom ichidagi orbitalar bo'ylab, shuningdek, o'z o'qi atrofida harakatlanishi bilan bog'liq. Elektronlar va atom yadrolarining harakatini elementar doiraviy oqimlar deb hisoblash mumkin.
Magnit xususiyatlari elementar dumaloq oqim magnit moment bilan tavsiflanadi.
Tashqi magnit maydon bo'lmaganda, moddaning ichidagi elementar oqimlar tasodifiy (xaotik) yo'naltiriladi va shuning uchun umumiy yoki umumiy magnit moment nolga teng va elementar ichki oqimlarning magnit maydoni atrofdagi bo'shliqda aniqlanmaydi.
Tashqi magnit maydonning moddadagi elementar oqimlarga ta'siri shundaki, zaryadlangan zarrachalarning aylanish o'qlarining yo'nalishi ularning magnit momentlari bir yo'nalishga yo'naltirilgan bo'lishi uchun o'zgaradi. (tashqi magnit maydon tomon). Bir xil tashqi magnit maydonda turli moddalarning magnitlanishining intensivligi va tabiati sezilarli darajada farqlanadi. Muhitning xususiyatlarini va muhitning magnit maydon zichligiga ta'sirini tavsiflovchi miqdor mutlaq deyiladi. magnit o'tkazuvchanligi yoki muhitning magnit o'tkazuvchanligi (m Bilan ) . Bu = munosabatdir. O'lchangan [ μ Bilan ]=Gn/m.
Vakuumning mutlaq magnit o'tkazuvchanligiga magnit doimiysi deyiladi μ O =4p 10 -7 H/m.
Mutlaq magnit o'tkazuvchanlikning magnit doimiyga nisbati deyiladi nisbiy magnit o'tkazuvchanligi m c /m 0 =m. Bular. nisbiy magnit o'tkazuvchanlik - muhitning mutlaq magnit o'tkazuvchanligi vakuumning mutlaq o'tkazuvchanligidan necha marta katta yoki kamroq ekanligini ko'rsatadigan qiymat. m - keng diapazonda o'zgarib turadigan o'lchovsiz kattalik. Bu qiymat barcha materiallar va ommaviy axborot vositalarini uch guruhga bo'lish uchun asos bo'ladi.
Diamagnetlar . Bu moddalar m ga ega< 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.
Paramagnetlar . Bu moddalar m > 1. Bularga alyuminiy, magniy, qalay, platina, marganets, kislorod, havo va boshqalar kiradi. Havo = 1,0000031. . Bu moddalar, diamagnit materiallar kabi, magnit bilan zaif ta'sir o'tkazadi.
Texnik hisob-kitoblar uchun diamagnit va paramagnit jismlarning m birligiga teng qabul qilinadi.
Ferromagnitlar . Bu elektrotexnikada katta rol o'ynaydigan maxsus moddalar guruhidir. Bu moddalar m >> 1. Bularga temir, poʻlat, choʻyan, nikel, kobalt, gadoliniy va metall qotishmalari kiradi. Bu moddalar magnitga kuchli tortiladi. Ushbu moddalar uchun m = 600-10 000. Ba'zi qotishmalar uchun m 100 000 gacha bo'lgan rekord qiymatlarga etadi. Shuni ta'kidlash kerakki, ferromagnit materiallar uchun m doimiy emas va magnit maydon kuchiga, material turiga va haroratga bog'liq. .
Ferromagnitlardagi m ning katta qiymati ular tarkibida elementar magnit momentlari bir xil yo'naltirilgan o'z-o'zidan magnitlanish hududlari (domenlar) mavjudligi bilan izohlanadi. Katlanganda ular domenlarning umumiy magnit momentlarini hosil qiladi.
Magnit maydon bo'lmaganda, domenlarning magnit momentlari tasodifiy yo'naltirilgan va umumiy magnit moment tana yoki modda nolga teng. Tashqi maydon ta'sirida domenlarning magnit momentlari bir yo'nalishda yo'naltiriladi va tashqi magnit maydon bilan bir xil yo'nalishda yo'naltirilgan tananing umumiy magnit momentini hosil qiladi.
Ushbu muhim xususiyat amalda bobinlarda ferromagnit yadrolarni qo'llash orqali qo'llaniladi, bu oqimlarning bir xil qiymatlarida va burilishlar sonida magnit induksiya va magnit oqimni keskin oshirish yoki boshqacha qilib aytganda, magnit maydonni to'plash imkonini beradi. nisbatan kichik hajm.
Moddalarning magnit xossalari
Moddaning elektr xossalari dielektrik doimiyligi bilan tavsiflanganidek, moddaning magnit xossalari ham shunday xarakterlanadi: magnit o'tkazuvchanligi.
Magnit maydonda joylashgan barcha moddalar o'zlarining magnit maydonini yaratishi sababli, bir hil muhitdagi magnit induksiya vektori muhitning yo'qligida, ya'ni vakuumda fazoning bir nuqtasidagi vektordan farq qiladi.
O'zaro munosabatlar deyiladi muhitning magnit o'tkazuvchanligi.
Shunday qilib, bir hil muhitda magnit induksiya quyidagilarga teng:
Temir uchun m qiymati juda katta. Buni tajriba bilan tasdiqlash mumkin. Agar siz temir yadroni uzun bobinga kiritsangiz, u holda (12.1) formulaga muvofiq magnit induksiya m marta ortadi. Binobarin, magnit induksiya oqimi bir xil miqdorda ortadi. Magnitlashtiruvchi lasanni to'g'ridan-to'g'ri oqim bilan oziqlantiruvchi sxema ochilganda, asosiyning ustiga o'ralgan ikkinchi, kichik lasanda induksion oqim paydo bo'ladi, bu galvanometr tomonidan qayd etiladi (12.1-rasm).
Agar g'altakning ichiga temir yadro kiritilgan bo'lsa, u holda sxema ochilganda galvanometr ignasining og'ishi m marta katta bo'ladi. O'lchovlar shuni ko'rsatadiki, lasan ichiga temir yadro kiritilganda magnit oqim minglab marta oshishi mumkin. Binobarin, temirning magnit o'tkazuvchanligi juda katta.
Bir-biridan keskin farq qiluvchi magnit xususiyatlarga ega bo'lgan moddalarning uchta asosiy sinfi mavjud: ferromagnitlar, paramagnetlar va diamagnit materiallar.
Ferromagnitlar
Temir kabi m >> 1 bo'lgan moddalar ferromagnitlar deyiladi. Temirdan tashqari, kobalt va nikel ferromagnit, shuningdek, bir qator noyob tuproq elementlari va ko'plab qotishmalar. Eng muhim mulk ferromagnitlar - ularda qoldiq magnitlanishning mavjudligi. Ferromagnit modda tashqi magnitlanish maydonisiz magnitlangan holatda bo'lishi mumkin.
Ma'lumki, temir jism (masalan, novda) magnit maydonga tortiladi, ya'ni magnit induksiyasi katta bo'lgan maydonga o'tadi. Shunga ko'ra, u magnit yoki elektromagnitga tortiladi. Buning sababi shundaki, temirdagi elementar oqimlar ularning maydonining magnit induksiyasi yo'nalishi magnitlanish maydonining induksiyasi yo'nalishiga to'g'ri keladigan tarzda yo'naltirilgan. Natijada, temir tayoq magnitga aylanadi, uning eng yaqin qutbi elektromagnit qutbiga qarama-qarshidir. Magnitlarning qarama-qarshi qutblari tortadi (12.2-rasm).
Guruch. 12.2 
STOP! O'zingiz qaror qiling: A1–A3, B1, B3.
Paramagnetlar
Shunday moddalar mavjudki, ular temir kabi harakat qiladi, ya'ni ular magnit maydonga tortiladi. Ushbu moddalar deyiladi paramagnit. Bularga ba'zi metallar (alyuminiy, natriy, kaliy, marganets, platina va boshqalar), kislorod va boshqa ko'plab elementlar, shuningdek, turli elektrolitlar eritmalari kiradi.
Paramagnetlar maydonga tortilganligi sababli, ular yaratadigan o'z magnit maydonining induksiya chiziqlari va magnitlanish maydoni bir xil yo'naltiriladi, shuning uchun maydon kuchayadi. Shunday qilib, ular m > 1 ga ega. Lekin m birlikdan juda ozgina farq qiladi, faqat 10 –5 ...10 –6 tartib miqdori bilan. Shuning uchun paramagnit hodisalarni kuzatish uchun kuchli magnit maydonlar talab qilinadi.
Diamagnetlar
Maxsus toifadagi moddalar diamagnetik materiallar, Faraday tomonidan kashf etilgan. Ular magnit maydondan tashqariga suriladi. Agar kuchli elektromagnit qutbi yaqinida diamagnit tayoqchani osib qo'ysangiz, u undan qaytariladi. Binobarin, u tomonidan yaratilgan maydonning induksion chiziqlari magnitlanish maydonining induksion chiziqlariga qarama-qarshi yo'naltiriladi, ya'ni maydon zaiflashadi (12.3-rasm). Shunga ko'ra, diamagnetik materiallar uchun m< 1, причем отличается от единицы на величину порядка 10 –6 . Магнитные свойства у диамагнетиков выражены слабее, чем у парамагнетиков.
Guruch. 12.3
 Guruch. 12.4 |
Diamagnetlarga vismut, mis, oltingugurt, simob, xlor, inert gazlar va deyarli barcha organik birikmalar kiradi. Olov diamagnitdir, masalan, sham alangasi (asosan tufayli karbonat angidrid). Shuning uchun olov magnit maydondan tashqariga suriladi (12.4-rasm). .
Ko'p yillik texnik amaliyotdan bilamizki, bobinning induktivligi lasan joylashgan muhitning xususiyatlariga kuchli bog'liqdir. Agar L0 induktivligi ma'lum bo'lgan mis simli lasanga ferromagnit yadro qo'shilsa, unda boshqa oldingi sharoitlarda bu g'altakdagi o'z-o'zidan induksiya oqimlari (yopilish va ochilishning qo'shimcha oqimlari) ko'p marta ortadi, tajriba buni tasdiqlaydi. , bu bir necha marta ko'payganligini anglatadi, endi bu L ga teng bo'ladi.
Eksperimental kuzatish
Tasavvur qilaylik, atrof-muhit, tasvirlangan g'altakning ichidagi va atrofidagi bo'shliqni to'ldiruvchi modda bir hil bo'lib, uning simidan o'tadigan oqim tomonidan hosil bo'ladi, uning chegarasidan tashqariga chiqmasdan, faqat ushbu belgilangan hududda lokalizatsiya qilinadi.
Agar lasan toroidal shaklga ega bo'lsa, yopiq halqa shakli bo'lsa, u holda bu muhit maydon bilan birga faqat bobinning hajmida to'planadi, chunki toroiddan tashqarida deyarli magnit maydon yo'q. Bu pozitsiya uzoq bobin uchun ham amal qiladi - solenoid, unda hamma narsa magnit chiziqlar ichkarida - o'q bo'ylab ham to'plangan.
Masalan, vakuumdagi yadrosiz ma'lum bir sxema yoki g'altakning induktivligi L0 ga teng deb faraz qilaylik. Keyin xuddi shu lasan uchun, lekin magnit maydonlar mavjud bo'lgan bo'shliqni to'ldiradigan bir hil moddada elektr uzatish liniyalari berilgan g'altakning induktivligi L ga teng bo'lsin. Bu holda, L / L0 nisbati nomdagi moddaning nisbiy magnit o'tkazuvchanligidan boshqa narsa emasligi ma'lum bo'ladi (ba'zida ular shunchaki "magnit o'tkazuvchanlik" deyishadi).
Bu aniq bo'ladi: magnit o'tkazuvchanlik - ma'lum bir moddaning magnit xususiyatlarini tavsiflovchi miqdor. Bu ko'pincha moddaning holatiga (va shartlarga bog'liq muhit, harorat va bosim kabi) va uning turi.
Terminni tushunish
Magnit maydonga joylashtirilgan moddaga nisbatan "magnit o'tkazuvchanlik" atamasining kiritilishi elektr maydonida joylashgan modda uchun "dielektrik doimiy" atamasining kiritilishiga o'xshaydi.
Yuqoridagi L/L0 formula bilan aniqlangan magnit o'tkazuvchanlik qiymatini ma'lum moddaning mutlaq magnit o'tkazuvchanligi va mutlaq bo'shliq (vakuum) nisbati sifatida ham ifodalash mumkin.
Buni sezish oson: nisbiy magnit o'tkazuvchanlik (magnit o'tkazuvchanlik deb ham ataladi) o'lchovsiz kattalikdir. Ammo mutlaq magnit o'tkazuvchanligi H / m o'lchamiga ega, vakuumning magnit o'tkazuvchanligi (mutlaq!) bilan bir xil (u ham magnit doimiydir).
Aslida, biz muhit (magnit) kontaktlarning zanglashiga olib keladigan induktivligiga ta'sir qilishini ko'ramiz va bu muhitning o'zgarishi o'zgarishga olib kelishini aniq ko'rsatadi. magnit oqimi F, kontaktlarning zanglashiga olib kirishi va shuning uchun magnit maydonning istalgan nuqtasiga qo'llaniladigan induksiya B o'zgarishiga.
Ushbu kuzatishning jismoniy ma'nosi shundan iboratki, xuddi shu g'altakning oqimi bilan (bir xil magnit zichlikdagi H), uning magnit maydonining induksiyasi magnit o'tkazuvchanligi mu bo'lgan moddada ma'lum bir necha marta (ba'zi hollarda kamroq) bo'ladi. to'liq vakuumda.
Bu sodir bo'ladi, chunki , va o'zi magnit maydonga ega bo'la boshlaydi. Shu tarzda magnitlanishi mumkin bo'lgan moddalar magnit deb ataladi.
Mutlaq magnit o'tkazuvchanlikning o'lchov birligi 1 GN/m (metrga Genri yoki amper kvadratiga Nyuton), ya'ni bu muhitning magnit o'tkazuvchanligi bo'lib, bu erda magnit maydon kuchi H 1 A/m ga teng. 1 T magnit induktsiya sodir bo'ladi.
Hodisaning fizik tasviri
Yuqoridagilardan ma'lum bo'ladiki turli moddalar(magnit) magnit maydon ta'sirida oqim bilan zanjirlar magnitlanadi va natijada magnit maydon hosil bo'ladi, bu magnit maydonlarning yig'indisi - magnitlangan muhitdan magnit maydon plyus oqim bilan kontaktlarning zanglashiga olib keladi, shuning uchun u faqat muhitsiz oqimga ega bo'lgan zanjirning maydonidan kattaligi bilan farq qiladi. Magnitlarning magnitlanishining sababi ularning har bir atomida kichik oqimlarning mavjudligidadir.
Magnit o'tkazuvchanlik qiymatiga ko'ra, moddalar diamagnit (birlikdan kam - qo'llaniladigan maydonga nisbatan magnitlangan), paramagnit ( birdan ortiq- qo'llaniladigan maydon yo'nalishi bo'yicha magnitlangan) va ferromagnitlar (birlikdan ancha katta - magnitlangan va qo'llaniladigan magnit maydonni o'chirgandan keyin magnitlanishga ega).
Bu ferromagnitlarga xosdir, shuning uchun sof shaklda "magnit o'tkazuvchanlik" tushunchasi ferromagnitlarga nisbatan qo'llanilmaydi, lekin ma'lum bir magnitlanish diapazonida, ba'zi bir taxminlarga ko'ra, magnitlanish egri chizig'ining chiziqli qismini aniqlash mumkin. magnit o'tkazuvchanligini baholash mumkin bo'ladi.
Supero'tkazuvchilarning magnit o'tkazuvchanligi 0 ga teng (magnit maydon ularning hajmidan butunlay siljiganligi sababli) va havoning mutlaq magnit o'tkazuvchanligi deyarli mu vakuumga teng (magnit doimiyligini o'qing). Havo uchun nisbiy mu 1 dan biroz kattaroqdir.
