ฟิสิกส์: การหาอุณหภูมิของการเปลี่ยนเฟสเฟอร์โรแมกเนติก-พาราแมกเนติก งานในห้องปฏิบัติการ งานในห้องปฏิบัติการ: การกำหนดอุณหภูมิของการเปลี่ยนเฟสเฟอร์โรแมกเนติก-พาราแมกเนติก การเปลี่ยนเฟอร์โรแมกเนติกเป็นพาราแมกเนติก

การปฏิบัติตามกับคำทำนายของ Luttinger และ
Tisse to case |- 3 ซึ่งสอดคล้องกับจำนวนเฉพาะ
การวาดภาพ і ตาข่ายลูกบาศก์, เฟอร์โรแมกเนติก

ไม่มีสิ่งนั้น นอกจากนี้ เรายังทราบด้วยว่าไม่มีลำดับเฟอร์โรแมกเนติกในกรณีที่จำกัดการกระจายตัวของอนุภาคแบบสองมิติฉ= ", กส(*>)*>-1,129.

ตาม (2), (3) และ (9) สมการสุ่ม (1) ตีความตาม Stratonovich สอดคล้องกับสมการ Fokker-Planck

- = - - เจ |a(เอ็ง29 + 2b(ที)บาปวี) -เปล antfjP + - เจ(10)

= 2/ซีฮา, a = แฮม/2kT,สช= H(t)/ฮ่า) เพื่อความหนาแน่น(พี=พี(0,ที))ถ้า--:.^ tіі"сгวอร์: เวกเตอร์คืออะไรมวี โมเมVIวรามวี1 gmeet ขั้วโลกมุม6. สมมติว่าที่ขอบเขตของช่วง (0,;r) การเปลี่ยนแปลงของมุม0 ไม่มีการไหลของความน่าจะเป็น เราพบคำตอบคงที่ของสมการ (10):

(และ)

gzeค(เอ,2เอบี)

(12) วิสนิคสิดดู".คือ°S№2(13)

15 (ข=ข(ฟจ)).ให้เรากำหนดพารามิเตอร์ลำดับของระบบที่อยู่ระหว่างการพิจารณา

อนุภาคโดเมนเดียวเช่น/ล- t,g(ร่วม)/t. จากนั้นจึงใช้ความสัมพันธ์

(13)

และสำนวน (11) และ (12) สำหรับ/.і เราได้สมการ 2e°

C(ก,ZT0ซี/กรัม)

ซิน

ที;ช

(และ)ที่ไหน G0 -ออนเอ็ม2 ซีเอส(£)/3k.

การวิเคราะห์สมการ (14) แสดงให้เห็นว่าเมื่อใดตามการพิจารณาทางกายภาพข้างต้น££เจ(เมื่อไรทีดี<0) มันมีวิธีแก้ปัญหาเฉพาะ /(=0 ที่อุณหภูมิใดๆ เช่น ในกรณีนี้จะไม่เกิดลำดับระยะยาว สารละลายที่ไม่ใช่ศูนย์จะมีได้เฉพาะที่£<1. เช่นเดียวกับสมการ Langevinp=co\&nh(3Tnp./T)-T/3T0fi,ซึ่งสมการจะลดลง(14) ที่ Н„-*0 จะมีอยู่ถ้าที่/ที~»0 ค่าแทนเจนต์ของมุมเอียงของแทนเจนต์กับกราฟของฟังก์ชันที่กำหนดโดยด้านขวามือของ (14) เกิน 1 ง่ายต่อการตรวจสอบว่าเงื่อนไขนี้เป็นไปตามเมื่อต<Т^Г, ที่ไหนทีซีอาร์ ~ อุณหภูมิของการเปลี่ยนเฟสพาราแมกเนติก-เฟอร์โรแมกเนติก ซึ่งถูกกำหนดให้เป็นคำตอบของสมการT=3T0f(ก) ( f(a)= เท่ากับศูนย์ ไดอะแมกเน็ตประกอบด้วยโลหะหลายชนิด (เช่น Bi, Ag, Au, Cu) สารประกอบอินทรีย์ส่วนใหญ่ เรซิน คาร์บอน เป็นต้น

เนื่องจากผลของไดแมกเนติกนั้นเกิดจากการกระทำของสนามแม่เหล็กภายนอกต่ออิเล็กตรอนของอะตอมของสาร ไดอะแมกเนติกจึงเป็นลักษณะเฉพาะของสารทั้งหมด อย่างไรก็ตาม นอกจากวัสดุไดแมกเนติกแล้ว ยังมีอีกด้วย พาราแมกเนติก - สารที่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็กในสนามแม่เหล็กภายนอกในทิศทางของสนามแม่เหล็ก

ในสารพาราแมกเนติก ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก โมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนจะไม่ชดเชยซึ่งกันและกัน และอะตอม (โมเลกุล) ของวัสดุพาราแมกเนติกจะมีโมเมนต์แม่เหล็กอยู่เสมอ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุล โมเมนต์แม่เหล็กของพวกมันจึงถูกวางตัวแบบสุ่ม ดังนั้น สารพาราแมกเนติกจึงไม่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็ก เมื่อนำสารพาราแมกเนติกเข้าไปในสนามแม่เหล็กภายนอก สิทธิพิเศษการวางแนวของโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอม ข้ามสนาม(การวางแนวแบบเต็มถูกป้องกันโดยการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอะตอม) ดังนั้นวัสดุพาราแมกเนติกจึงถูกทำให้เป็นแม่เหล็กสร้างสนามแม่เหล็กของตัวเองซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกันในทิศทางกับสนามแม่เหล็กภายนอกและปรับปรุงให้ดีขึ้น นี้ ผล เรียกว่า พาราแมกเนติก

เมื่อสนามแม่เหล็กภายนอกอ่อนลงจนเหลือศูนย์ การวางแนวของโมเมนต์แม่เหล็กเนื่องจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนจะหยุดชะงัก และพาราแมกเนติกจะถูกล้างอำนาจแม่เหล็ก วัสดุพาราแมกเนติก ได้แก่ ธาตุหายาก, Pt, A1 เป็นต้น ผลกระทบของไดอะแมกเนติกยังพบได้ในวัสดุพาราแมกเนติกด้วย แต่จะอ่อนกว่าเอฟเฟกต์พาราแมกเนติกมาก ดังนั้นจึงไม่สามารถสังเกตเห็นได้

นอกเหนือจากการพิจารณาสารทั้งสองประเภทแล้ว - dia- และ paramagnets ที่เรียกว่า แม่เหล็กอ่อน สารยังมีอยู่ สารที่มีแม่เหล็กสูง - แม่เหล็กเฟอร์ริก - สารที่มีการดึงดูดโดยธรรมชาติเช่น พวกมันถูกทำให้เป็นแม่เหล็กแม้ว่าจะไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอกก็ตาม นอกเหนือจากตัวแทนหลักแล้ว - เหล็ก (ซึ่งมีชื่อ "ferromagnetism") - แม่เหล็กเฟอร์โรแม่เหล็กยังรวมถึงโคบอลต์, นิกเกิล, แกโดลิเนียม, โลหะผสมและสารประกอบ

นอกเหนือจากความสามารถในการดึงดูดแม่เหล็กอย่างแรงแล้ว Ferromagnets ยังมีคุณสมบัติอื่นๆ ที่ทำให้พวกมันแตกต่างจากเส้นผ่านศูนย์กลางและพาราแมกเนติกอย่างมีนัยสำคัญ ถ้าสำหรับสารแม่เหล็กอ่อนการพึ่งพานั้นเป็นเส้นตรง ดังนั้นสำหรับเฟอร์โรแมกเนติก การพึ่งพาอาศัยกันนี้ค่อนข้างซับซ้อน ในขณะที่คุณเพิ่มขึ้น ชมการทำให้เป็นแม่เหล็ก เจขั้นแรกเติบโตอย่างรวดเร็ว จากนั้นช้าลง และสุดท้ายเรียกว่า ความอิ่มตัวของแม่เหล็ก เจถึงคไม่ต้องพึ่งความแรงของสนามอีกต่อไป

ข้าว. 2

ลักษณะการพึ่งพาที่คล้ายคลึงกัน เจจาก เอ็นสามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อสนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้น ระดับของการวางแนวของโมเมนต์แม่เหล็กระดับโมเลกุลตามแนวสนามจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้จะเริ่มช้าลงเมื่อมีช่วงเวลาที่ไร้ทิศทางเหลือน้อยลงเรื่อยๆ และในที่สุด เมื่อทุกช่วงเวลาถูกมุ่งไปตามสนาม ก็จะเพิ่มขึ้นอีก เอ็นหยุดและความอิ่มตัวของแม่เหล็กเกิดขึ้น

ข้าว. 3

การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B = μ 0 (ยังไม่มีข้อความ+ เจ)ในทุ่งนาที่อ่อนแอก็จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามไปด้วย เอ็นเนื่องจากการเพิ่มขึ้น เจและในสาขาที่แข็งแกร่ง เนื่องจากเทอมที่สองมีค่าคงที่ ( เจ=เจฮัค), ในเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้น เอ็นตามกฎเชิงเส้น

คุณสมบัติที่สำคัญของเฟอร์โรแมกเนติกไม่ใช่แค่ค่าที่มากเท่านั้น μ (ตัวอย่างเช่นสำหรับเหล็ก - 5,000 สำหรับโลหะผสมซุปเปอร์มัลลอย - 800,000!) แต่ยังขึ้นอยู่กับการพึ่งพาอาศัยกัน μ จาก เอ็น(รูปที่ 3) ในการเริ่มต้น μ เติบโตเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เอ็นแล้วถึงสูงสุดเริ่มลดลง ในกรณีสนามแรงถึง 1 ( แล้วเมื่อไหร่ เจ=เจฮัค= ขัดแย้งกับการเติบโต เอ็นความสัมพันธ์ และ μ → 1)

รูปที่ 4

คุณสมบัติที่เป็นลักษณะเฉพาะของเฟอร์โรแมกเนติกก็คือการพึ่งพาอาศัยกัน เจจาก เอ็น(และดังนั้น ในจาก เอ็น) ถูกกำหนดโดยประวัติความเป็นมาของการดึงดูดแม่เหล็กของเฟอร์โรแมกเนติก ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ฮิสเทรีซิสแม่เหล็ก หากคุณดึงดูดแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนตจนอิ่มตัว (รูปที่ 4 ชี้ไปที่ 1), แล้วเริ่มคลายความตึงเครียด เอ็นสนามแม่เหล็ก ดังนั้น ตามที่ประสบการณ์แสดงให้เห็น การลดลงจะถูกอธิบายโดยเส้นโค้ง 1 - 2, เหนือเส้นโค้ง 1 - 0. ที่ เอ็น = 0 , เจแตกต่างจากศูนย์นั่นคือ มีการสังเกตในเฟอร์โรแมกเนติก การดึงดูดที่เหลือ เจโอค

การมีอยู่ของสนามแม่เหล็กที่ตกค้างนั้นสัมพันธ์กับการดำรงอยู่ แม่เหล็กถาวร การดึงดูดจะกลายเป็นศูนย์ภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็ก เอ็น s มีทิศทางตรงข้ามกับสนามที่ทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก ความเครียด เอ็นเรียกว่า s กำลังบีบบังคับ

เมื่อสนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้นอีก เฟอร์โรแม่เหล็กจะถูกทำให้เป็นแม่เหล็กใหม่ (เส้นโค้ง 3 - 4), และที่ เอ็น = - เอ็นเราถึงความอิ่มตัว (จุดที่ 4 ). จากนั้นเฟอร์โรแมกเน็ตสามารถล้างอำนาจแม่เหล็กได้อีกครั้ง (เส้นโค้ง 4 - 5-6) และทำการล้างอำนาจแม่เหล็กอีกครั้งจนกระทั่งอิ่มตัว (เส้นโค้ง 6- 1 ).

ดังนั้นเมื่อเฟอร์โรแมกเนติกสัมผัสกับสนามแม่เหล็กสลับจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก เจเปลี่ยนแปลงไปตามเส้นโค้ง 1-2-3-4- 5-6-1, ซึ่งเรียกว่า ห่วงฮิสเทรีซีส (จากภาษากรีก “ล่าช้า”) ฮิสเทรีซีสนำไปสู่ความจริงที่ว่าการทำให้เป็นแม่เหล็กของเฟอร์โรแมกเนติกไม่ใช่ฟังก์ชันที่ชัดเจน เอ็นนั่นคือเป็นค่าเดียวกัน เอ็นตรงกับหลายค่า เจ.

Ferromagnets มีคุณสมบัติที่สำคัญอีกประการหนึ่ง: สำหรับ ferromagnet แต่ละตัวจะมีอุณหภูมิที่แน่นอนเรียกว่า จุดกูรี ซึ่งทำให้สูญเสียคุณสมบัติทางแม่เหล็กไป เมื่อตัวอย่างถูกให้ความร้อนเหนือจุดกูรี เฟอร์โรแม่เหล็กจะกลายเป็นพาราแมกเนติกธรรมดา การเปลี่ยนแปลงของสารจากสถานะเฟอร์โรแมกเนติกไปเป็นสถานะพาราแมกเนติกซึ่งเกิดขึ้นที่จุดกูรีนั้นไม่ได้มาพร้อมกับการดูดซับหรือการปล่อยความร้อนเช่น ที่จุดกูรี การเปลี่ยนแปลงระยะลำดับที่สองจะเกิดขึ้น

ในที่สุดกระบวนการดึงดูดแม่เหล็กของเฟอร์ริกแม่เหล็กจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงขนาดและปริมาตรเชิงเส้น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า สนามแม่เหล็ก - ขนาดและสัญญาณของผลกระทบขึ้นอยู่กับความตึงเครียด ชมสนามแม่เหล็ก ลักษณะของเฟอร์โรแมกเนติก และการวางแนวของแกนผลึกศาสตร์ที่สัมพันธ์กับสนาม

ข้อมูลที่เกี่ยวข้อง.

ตามคุณสมบัติทางแม่เหล็ก สารทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นแม่เหล็กอ่อนและแม่เหล็กสูง นอกจากนี้ แม่เหล็กยังถูกจำแนกประเภทตามกลไกการทำให้เป็นแม่เหล็ก

ไดอะแมกเนติกส์

ไดอะแมกเน็ตจัดอยู่ในประเภทสารแม่เหล็กอ่อน ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็ก พวกมันจะไม่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก ในสารดังกล่าว เมื่อพวกมันถูกนำเข้าสู่สนามแม่เหล็กภายนอก การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในโมเลกุลและอะตอมจะเปลี่ยนไปจนเกิดกระแสวงกลมเชิงมุมขึ้น กระแสไฟมีลักษณะเป็นโมเมนต์แม่เหล็ก ($p_m$):

โดยที่ $S$ คือพื้นที่ของขดลวดที่มีกระแส

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสแบบวงกลมนี้ซึ่งเพิ่มเติมจากสนามภายนอกจะพุ่งตรงไปที่สนามภายนอก ค่าของฟิลด์เพิ่มเติมสามารถพบได้ดังนี้:

สารใด ๆ มีไดอะแมกเนติซึม

การซึมผ่านของแม่เหล็กของวัสดุไดแมกเนติกแตกต่างจากความสามัคคีเล็กน้อย สำหรับของแข็งและของเหลว ความไวต่อไดแมกเนติกจะอยู่ที่ประมาณ $(10)^(-5)\ $สำหรับก๊าซ จะน้อยกว่ามาก ความไวต่อแม่เหล็กของวัสดุไดแม่เหล็กไม่ได้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ซึ่งค้นพบโดย P. Curie

ไดอะแมกเน็ตแบ่งออกเป็น "คลาสสิก" "ผิดปกติ" และตัวนำยิ่งยวด วัสดุไดแม่เหล็กแบบคลาสสิกมีความไวต่อแม่เหล็ก $\varkappa

ในสนามแม่เหล็กอ่อน การดึงดูดของวัสดุแม่เหล็กเป็นสัดส่วนกับความแรงของสนามแม่เหล็ก ($\overrightarrow(H)$):

โดยที่ $\varkappa$ คือความไวต่อสนามแม่เหล็กของตัวกลาง (แม่เหล็ก) รูปที่ 1 แสดงให้เห็นถึงการพึ่งพาของการดึงดูดของแม่เหล็กไดอะแมกเนติก "คลาสสิก" กับความแรงของสนามแม่เหล็กในสนามอ่อน

พาราแมกเนติก

สารพาราแมกเนติกยังจัดเป็นสารแม่เหล็กอ่อนอีกด้วย โมเลกุลพาราแมกเนติกมีโมเมนต์แม่เหล็กถาวร ($\overrightarrow(p_m)$) พลังงานของโมเมนต์แม่เหล็กในสนามแม่เหล็กภายนอกคำนวณโดยสูตร:

ค่าพลังงานขั้นต่ำจะเกิดขึ้นได้เมื่อทิศทางของ $\overrightarrow(p_m)$ เกิดขึ้นพร้อมกับ $\overrightarrow(B)$ เมื่อสารพาราแมกเนติกถูกนำเข้าไปในสนามแม่เหล็กภายนอกตามการกระจายตัวของ Boltzmann การวางแนวพิเศษของโมเมนต์แม่เหล็กของโมเลกุลจะปรากฏขึ้นในทิศทางของสนาม การดึงดูดของสารปรากฏขึ้น การเหนี่ยวนำของสนามเพิ่มเติมเกิดขึ้นพร้อมกับสนามภายนอกและปรับปรุงตามนั้น มุมระหว่างทิศทาง $\overrightarrow(p_m)$ และ $\overrightarrow(B)$ จะไม่เปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนทิศทางของโมเมนต์แม่เหล็กตามการกระจายของโบลต์ซมันน์เกิดขึ้นเนื่องจากการชนและอันตรกิริยาของอะตอมซึ่งกันและกัน ความไวต่อพาราแมกเนติก ($\varkappa $) ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิตามกฎของกูรี:

หรือกฎหมายกูรี-ไวส์:

โดยที่ C และ C" เป็นค่าคงที่ของกูรี $\triangle $ เป็นค่าคงที่ที่สามารถมีค่ามากกว่าหรือน้อยกว่าศูนย์ได้

ความไวต่อสนามแม่เหล็ก ($\varkappa $) ของพาราแมกเนติกนั้นมากกว่าศูนย์ แต่เช่นเดียวกับไดอะแมกเนติก มันมีขนาดเล็กมาก

พาราแมกเนติกแบ่งออกเป็นพาราแมกเนติกปกติ โลหะพาราแมกเนติก และแอนติเฟอร์โรแมกเนติก

สำหรับโลหะพาราแมกเนติก ความไวต่อแม่เหล็กไม่ได้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ โลหะเหล่านี้มีแม่เหล็กอ่อน $\varkappa \approx (10)^(-6).$

ในวัสดุพาราแมกเนติก มีปรากฏการณ์ที่เรียกว่าพาราแมกเนติกเรโซแนนซ์ สมมติว่าในวัสดุพาราแมกเนติกที่อยู่ในสนามแม่เหล็กภายนอกจะมีการสร้างสนามแม่เหล็กเพิ่มเติมเป็นระยะเวกเตอร์การเหนี่ยวนำของสนามนี้จะตั้งฉากกับเวกเตอร์การเหนี่ยวนำของสนามคงที่ อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมกับสนามเพิ่มเติม โมเมนต์แห่งแรง ($\overrightarrow(M)$) ถูกสร้างขึ้น ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนมุมระหว่าง $\overrightarrow(p_m)$ และ $ \overrightarrow(B).$ หากความถี่ของสนามแม่เหล็กสลับและความถี่ การขึ้นหน้าของการเคลื่อนที่ของอะตอมเกิดขึ้นพร้อมกัน แรงบิดที่เกิดจากสนามแม่เหล็กสลับจะเพิ่มมุมระหว่าง $\overrightarrow(p_m)$ และ $ อย่างต่อเนื่อง \overrightarrow(B)$ หรือลดลง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าพาราแมกเนติกเรโซแนนซ์

ในสนามแม่เหล็กอ่อน การทำให้เกิดแม่เหล็กในวัสดุพาราแมกเนติกจะแปรผันตามความแรงของสนามแม่เหล็ก และแสดงโดยสูตร (3) (รูปที่ 2)

เฟอร์โรแมกเนติกส์

เฟอร์โรแม่เหล็กจัดเป็นสารที่มีแม่เหล็กสูง แม่เหล็กที่มีการซึมผ่านของแม่เหล็กมีค่าสูงและขึ้นอยู่กับสนามแม่เหล็กภายนอกและประวัติก่อนหน้าเรียกว่าเฟอร์ริกแม่เหล็ก แม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกสามารถมีแรงแม่เหล็กตกค้างได้

ความไวต่อแม่เหล็กของเฟอร์ริกแม่เหล็กเป็นหน้าที่ของความแรงของสนามแม่เหล็กภายนอก การพึ่งพา J(H) แสดงไว้ในรูปที่ 3. การดึงดูดนั้นมีขีดจำกัดความอิ่มตัว ($J_(nas)$)

การมีอยู่ของขีดจำกัดความอิ่มตัวของสนามแม่เหล็กบ่งชี้ว่าการเกิดสนามแม่เหล็กของเฟอร์โรแมกเนติกนั้นเกิดจากการปรับทิศทางของโมเมนต์แม่เหล็กพื้นฐานบางช่วง ในเฟอร์โรแมกเนติกจะสังเกตปรากฏการณ์ฮิสเทรีซีส (รูปที่ 4)

ในทางกลับกันเฟอร์โรแมกเนติกก็แบ่งออกเป็น:

1. นุ่มนวลด้วยแม่เหล็ก สารที่มีการซึมผ่านของแม่เหล็กสูง ทำให้เป็นแม่เหล็กและล้างอำนาจแม่เหล็กได้ง่าย ใช้ในวิศวกรรมไฟฟ้า โดยทำงานกับสนามไฟฟ้ากระแสสลับ เช่น ในหม้อแปลงไฟฟ้า
2. แข็งแบบแม่เหล็ก. สารที่มีการซึมผ่านของแม่เหล็กค่อนข้างต่ำ ยากต่อการทำให้เป็นแม่เหล็กและล้างอำนาจแม่เหล็ก สารเหล่านี้ใช้เพื่อสร้างแม่เหล็กถาวร

ตัวอย่างที่ 1

การมอบหมาย: การพึ่งพาของการดึงดูดแม่เหล็กสำหรับเฟอร์โรแมกเนติกจะแสดงในรูปที่ 1 3. เจ(ซ) วาดเส้นโค้ง B(H) มีความอิ่มตัวของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กหรือไม่ เพราะเหตุใด

เนื่องจากเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กสัมพันธ์กับเวกเตอร์การทำให้เป็นแม่เหล็กโดยความสัมพันธ์:

\[(\overrightarrow(B)=\overrightarrow(J\ )+\mu )_0\overrightarrow(H)\ \left(1.1\right),\]

จากนั้นเส้นโค้ง B(H) จะไปไม่ถึงความอิ่มตัว กราฟของการพึ่งพาการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กกับความแรงของสนามแม่เหล็กภายนอกสามารถแสดงได้ดังแสดงในรูปที่ 1 5. เส้นโค้งดังกล่าวเรียกว่าเส้นโค้งสนามแม่เหล็ก

คำตอบ: ไม่มีความอิ่มตัวของเส้นโค้งเหนี่ยวนำ

ตัวอย่างที่ 2

งานที่ได้รับมอบหมาย: หาสูตรสำหรับความไวต่อพาราแมกเนติก $(\varkappa)$ โดยรู้ว่ากลไกการทำให้เป็นแม่เหล็กของพาราแมกเนติกนั้นคล้ายคลึงกับกลไกการทำให้กระแสไฟฟ้าของไดอิเล็กทริกมีขั้ว สำหรับค่าเฉลี่ยของโมเมนต์แม่เหล็กของโมเลกุลที่ฉายบนแกน Z เราสามารถเขียนสูตรได้:

\[\left\langle p_(mz)\right\rangle =p_mL\left(\beta \right)\left(2.1\right),\]

โดยที่ $L\left(\beta \right)=cth\left(\beta \right)-\frac(1)(\beta )$ คือฟังก์ชัน Langevin ที่มี $\beta =\frac(p_mB)(kT) $

ที่อุณหภูมิสูงและทุ่งขนาดเล็ก เราจะได้ว่า:

ดังนั้น สำหรับ $\beta \ll 1$ $cth\left(\beta \right)=\frac(1)(\beta )+\frac(\beta )(3)-\frac((\beta )^3 )(45)+\dots $ , การจำกัดฟังก์ชันด้วยเทอมเชิงเส้นใน $\beta $ ที่เราได้รับ:

แทนที่ผลลัพธ์ (2.3) ลงใน (2.1) เราจะได้:

\[\left\langle p_(mz)\right\rangle =p_m\frac(p_mB)(3kT)=\frac((p_m)^2B)(3kT)\ \left(2.4\right).\]

การใช้ความสัมพันธ์ระหว่างความแรงของสนามแม่เหล็กและการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ($\overrightarrow(B)=\mu (\mu )_0\overrightarrow(H)$) โดยคำนึงถึงความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กของวัสดุพาราแมกเนติกแตกต่างจากความสามัคคีเพียงเล็กน้อย เราจึงสามารถ เขียน:

\[\left\langle p_(mz)\right\rangle =\frac((p_m)^2(\mu )_0H)(3kT)\left(2.5\right).\]

จากนั้นการดึงดูดจะมีลักษณะดังนี้:

เมื่อรู้ว่าความสัมพันธ์ระหว่างโมดูลัสสนามแม่เหล็กและโมดูลัสเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้ามีรูปแบบ:

สำหรับความไวต่อพาราแมกเนติกเรามี:

\[\varkappa =\frac((p_m)^2m_0n)(3kT)\ .\]

คำตอบ: $\varkappa =\frac((p_m)^2(\mu )_0n)(3kT)\ .$

สารพาราแมกเนติก ได้แก่ สารที่โมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมหรือโมเลกุลไม่เป็นศูนย์ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก:

ดังนั้นเมื่อนำพาราแมกเนติกเข้าไปในสนามแม่เหล็กภายนอก จะถูกทำให้เป็นแม่เหล็กในทิศทางของสนาม ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก พาราแมกเนติกจะไม่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก เนื่องจากการเคลื่อนที่ของความร้อน โมเมนต์แม่เหล็กทั้งหมดของอะตอมจึงถูกวางแบบสุ่ม ดังนั้นการดึงดูดจึงเป็นศูนย์ (รูปที่ 2.7 ก) เมื่อนำสารพาราแมกเนติกเข้าไปในสนามแม่เหล็กภายนอก จะมีการกำหนดทิศทางพิเศษของโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมตามแนวสนาม (รูปที่ 2.7 b) การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอะตอมจะขัดขวางการวางแนวโดยสมบูรณ์ซึ่งมีแนวโน้มที่จะกระจายโมเมนต์ต่างๆ จากการวางแนวพิเศษนี้ พาราแมกเนติกจึงถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กของตัวเอง ซึ่งซ้อนทับกับสนามแม่เหล็กภายนอกจะเสริมกำลังให้แข็งแกร่งขึ้น เอฟเฟกต์นี้เรียกว่าเอฟเฟกต์พาราแมกเนติกหรือพาราแมกเนติก

รูปที่.2.7.

พาราแมกเนติกเข้า

ไม่มีฟิลด์ (s) และใน

สนามแม่เหล็กภายนอก (ข) วัสดุพาราแมกเนติกยังแสดงการเคลื่อนตัวของลาร์มอร์และเอฟเฟกต์ไดแมกเนติก เช่นเดียวกับในสารทุกชนิด แต่เอฟเฟกต์ไดแมกเนติกนั้นอ่อนกว่าพาราแมกเนติกและถูกระงับโดยยังคงมองไม่เห็น -7 –10 -4 สำหรับพาราแมกเนติก χ ก็มีขนาดเล็กเช่นกัน แต่เป็นค่าบวก โดยมีค่าประมาณ ~10

ซึ่งหมายความว่า μ มากกว่าหนึ่งเล็กน้อยเช่นเดียวกับวัสดุไดอะแมกเนติก การพึ่งพาความไวต่อแม่เหล็กของวัสดุพาราแมกเนติกบนสนามแม่เหล็กภายนอกนั้นเป็นเส้นตรง (

รูปที่ 5.8)

การวางแนวพิเศษของโมเมนต์แม่เหล็กตามแนวสนามจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอะตอมจะเพิ่มขึ้น ดังนั้น การวางแนวในทิศทางเดียวจึงกลายเป็นเรื่องยากและการดึงดูดสนามแม่เหล็กจะลดลง นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส P. Curie ได้กำหนดรูปแบบดังต่อไปนี้ โดยที่ C คือค่าคงที่ของ Curie ขึ้นอยู่กับชนิดของสาร ทฤษฎีคลาสสิกของพาราแมกเนติกนิยมได้รับการพัฒนาในปี 1905 โดย P. Langevin

2.10 เฟอร์ริกติซึม เฟอร์โรแมกเนติกส์ โครงสร้างโดเมนของเฟอร์ริกแม่เหล็ก

.7. แม่เหล็กไฟฟ้า เฟอร์โรแมกเนติกส์ - .เฟอร์โรแมกเนติกเป็นสารผลึกแข็งที่มีการดึงดูดโดยธรรมชาติในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก 3 อะตอม (โมเลกุล) ของสารดังกล่าวมีโมเมนต์แม่เหล็กที่ไม่เป็นศูนย์ ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก โมเมนต์แม่เหล็กภายในบริเวณขนาดใหญ่จะถูกวางตัวในลักษณะเดียวกัน (จะมีรายละเอียดเพิ่มเติมในภายหลัง) ต่างจากวัสดุที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางและพาราแมกเนติกที่มีแม่เหล็กอ่อน สารเฟอร์โรแมกเนติกเป็นสารที่มีแม่เหล็กสูง สนามแม่เหล็กภายในสามารถมากกว่าสนามแม่เหล็กภายนอกได้หลายร้อยหลายพันเท่า สำหรับเฟอร์โรแมกเนติก χ และ μ เป็นค่าบวกและสามารถเข้าถึงค่าที่สูงมากได้ประมาณ ~10

- มีเพียงเฟอร์โรแมกเนติกเท่านั้นที่สามารถเป็นแม่เหล็กถาวรได้

เหตุใดตัวเฟอร์โรแมกเนติกจึงมีแรงแม่เหล็กสูงเช่นนี้ เหตุใดการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนจึงไม่รบกวนการสร้างลำดับในการจัดเรียงช่วงเวลาแม่เหล็ก? เพื่อตอบคำถามนี้ เรามาดูคุณสมบัติที่สำคัญบางประการของเฟอร์ริกแม่เหล็กกัน

หากเราพรรณนาเส้นโค้งสนามแม่เหล็กหลักในพิกัด (B, H) (รูปที่ 2.10, เส้นโค้ง 0-1) เราจะได้ภาพที่แตกต่างออกไปเล็กน้อย: ตั้งแต่ จากนั้นเมื่อถึงค่า J เรา การเหนี่ยวนำแม่เหล็กยังคงเติบโตต่อไปตาม โดยมีการเติบโตเป็นเส้นตรง:

Ferromagnets มีลักษณะเป็นปรากฏการณ์ ฮิสเทรีซีส(จากภาษากรีกฮิสเทรีซิส - ล่าช้า, ล่าช้า)

เราจะนำสนามแม่เหล็กของร่างกายไปสู่ความอิ่มตัว โดยเพิ่มความแรงของสนามแม่เหล็กภายนอก (รูปที่ 2.10 จุดที่ 1) จากนั้นเราจะลด H ลง ในกรณีนี้ การพึ่งพา B(H) จะตามไม่ใช่เส้นโค้งเดิม 0-1 แต่โค้งใหม่ 1-2 เมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงเหลือศูนย์ การทำให้เป็นแม่เหล็กของสสารและการเหนี่ยวนำแม่เหล็กจะหายไป ที่ H=0 การเหนี่ยวนำแม่เหล็กมีค่า B ost ที่ไม่เป็นศูนย์ ซึ่งเรียกว่า การเหนี่ยวนำที่เหลือ- เรียกว่าการดึงดูด J ost ซึ่งสอดคล้องกับ B ost แม่เหล็กตกค้างและเฟอร์โรแมกเน็ตจะได้คุณสมบัติของแม่เหล็กถาวร V ost และ J ost กลายเป็นศูนย์ภายใต้อิทธิพลของสนามที่อยู่ตรงข้ามกับสนามดั้งเดิมเท่านั้น ค่าของความแรงของสนามแม่เหล็ก H c ที่เรียกว่าการทำให้แม่เหล็กตกค้างและการเหนี่ยวนำหายไป กำลังบีบบังคับ(จากภาษาละติน coercitio - การเก็บรักษา) ดำเนินการต่อไปกับเฟอร์โรแม่เหล็กด้วยสนามแม่เหล็กสลับ เราจะได้เส้นโค้ง 1-2-3-4-1 เรียกว่า ห่วงฮิสเทรีซีส- ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาของร่างกาย (B หรือ J) ดูเหมือนจะล่าช้ากว่าสาเหตุที่ทำให้เกิด (H)

การมีอยู่ของสนามแม่เหล็กที่ตกค้างทำให้สามารถผลิตแม่เหล็กถาวรได้ เนื่องจากแม่เหล็กเฟอร์ริกที่มี Bres ≠ 0 มีโมเมนต์แม่เหล็กคงที่ และสร้างสนามแม่เหล็กคงที่ในพื้นที่โดยรอบ แม่เหล็กดังกล่าวยังคงรักษาคุณสมบัติไว้ได้ดีกว่า แรงบีบบังคับของวัสดุที่ใช้ทำก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น วัสดุแม่เหล็กมักจะแบ่งตามค่า Hc ออกเป็น นุ่มนวลด้วยแม่เหล็ก(เช่น ด้วย H ต่ำลำดับ 10 -2 A/m และตามด้วยลูปฮิสเทรีซีสที่แคบ) และ แข็งด้วยแม่เหล็ก(H ด้วย ~10 5 A/m และลูปฮิสเทรีซีสที่กว้าง) ในการผลิตหม้อแปลงไฟฟ้าจำเป็นต้องใช้วัสดุแม่เหล็กอ่อน ซึ่งแกนของหม้อแปลงจะถูกปรับสภาพใหม่อย่างต่อเนื่องโดยใช้กระแสสลับ หากแกนหม้อแปลงมีฮิสเทรีซิสขนาดใหญ่ มันจะร้อนขึ้นในระหว่างการกลับตัวของสนามแม่เหล็ก ซึ่งจะทำให้สิ้นเปลืองพลังงาน หม้อแปลงไฟฟ้าจึงต้องการวัสดุที่ปราศจากฮิสเทรีซีสเท่าที่จะเป็นไปได้ เฟอร์โรแมกเนติกที่มีวงฮิสเทรีซีสแคบ ได้แก่ โลหะผสมของเหล็กกับนิกเกิล หรือเหล็กที่มีนิกเกิลและโมลิบดีนัม (เปอร์มัลลอยและซูเปอร์มัลลอย)

วัสดุที่มีความแข็งทางแม่เหล็ก (รวมทั้งคาร์บอน ทังสเตน โครเมียม และเหล็กอะลูมิเนียม-นิกเกิล) ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างแม่เหล็กถาวร

การเกิดแม่เหล็กถาวรที่ตกค้างจะคงอยู่ตลอดไปหากแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเน็ตไม่ได้สัมผัสกับสนามแม่เหล็กแรงสูง อุณหภูมิสูง และการเสียรูป ข้อมูลทั้งหมดที่บันทึกไว้ในเทปแม่เหล็ก ตั้งแต่เพลงไปจนถึงโปรแกรมวิดีโอ จะถูกจัดเก็บไว้ด้วยปรากฏการณ์ทางกายภาพนี้

คุณสมบัติที่สำคัญของเฟอร์โรแม่เหล็กคือค่ามหาศาลของการซึมผ่านของแม่เหล็กและความไวต่อแม่เหล็ก

ตัวอย่างเช่นสำหรับเหล็ก μ สูงสุด พรีเมี่ยม 5,000 สำหรับเพอร์มัลลอย - 100,000 สำหรับซุปเปอร์มัลลอย - 900000 สำหรับเฟอร์ริกแม่เหล็กค่าของความไวต่อแม่เหล็กและการซึมผ่านของแม่เหล็กเป็นหน้าที่ของความแรงของสนามแม่เหล็ก H (รูปที่ 2.11) เมื่อความแรงของสนามแม่เหล็กเพิ่มมากขึ้น ค่าของ μ จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเป็น μ สูงสุดก่อน จากนั้นจึงลดลง จนเข้าใกล้ค่า μ=1 ในสนามที่แข็งแกร่งมาก ดังนั้นแม้ว่าสูตร B = μμ 0 H ยังคงใช้ได้สำหรับสารเฟอร์โรแมกเนติก แต่ความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่าง B และ H ก็ยังถูกละเมิด ผลกระทบทางกลแม่เหล็กที่สองคือวิลลารีเอฟเฟ็กต์

– การเปลี่ยนแปลงและแม้กระทั่งการหายไปของแรงแม่เหล็กที่หลงเหลืออยู่ของร่างกายเมื่อถูกเขย่าหรือผิดรูป (ค้นพบโดย E. Villari ในปี 1865) ด้วยเหตุนี้แม่เหล็กถาวรจึงควรได้รับการปกป้องจากการกระแทก การให้ความร้อนกระทำกับเฟอร์โรแมกเนติกในลักษณะเดียวกันกับการเปลี่ยนรูป เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การดึงดูดแม่เหล็กที่ตกค้างจะเริ่มลดลงอย่างอ่อนในช่วงแรก จากนั้นเมื่อถึงอุณหภูมิที่สูงเพียงพอ คุณลักษณะของเฟอร์โรแมกเนติกแต่ละตัว การลดลงอย่างรวดเร็วของการดึงดูดจะเกิดขึ้นเป็นศูนย์ ร่างกายจะกลายเป็นพาราแมกเนติก เรียกว่าอุณหภูมิที่การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติดังกล่าวเกิดขึ้นจุดกูรี

เพื่อเป็นเกียรติแก่ P. Curie ผู้ค้นพบมัน สำหรับเหล็ก จุดกูรีคือ770ºСสำหรับโคบอลต์ - 1130ºСสำหรับนิกเกิล - 358ºСสำหรับแกโดลิเนียม - 16ºС การเปลี่ยนแปลงนี้ไม่ได้มาพร้อมกับการปล่อยหรือการดูดซับความร้อน และเป็นการเปลี่ยนเฟสลำดับที่สอง ปรากฏการณ์ทั้งหมดนี้พบคำอธิบายเมื่อพิจารณาถึงโครงสร้างของเฟอร์โรแมกเนติก

งานห้องปฏิบัติการ

การหาอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟส

เฟอร์ริแมกเนติก-พาราแมกเนติก : วัตถุประสงค์ของการทำงาน

กำหนดอุณหภูมิ Neel สำหรับเฟอร์ริแมกเน็ต (แกนเฟอร์ไรต์)

ข้อมูลทางทฤษฎีโดยย่อ

การดึงดูดของแม่เหล็กนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยโมเมนต์แม่เหล็กต่อหน่วยปริมาตร ปริมาณนี้เรียกว่าเวกเตอร์สนามแม่เหล็ก

โมเมนต์แม่เหล็กของแต่ละโมเลกุลอยู่ที่ไหน

เวกเตอร์การทำให้เป็นแม่เหล็กสัมพันธ์กับความแรงของสนามแม่เหล็กโดยมีความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้:

โดยที่ค่าคุณลักษณะของสารที่กำหนดเรียกว่าความไวต่อสนามแม่เหล็ก

เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กสัมพันธ์กับความแรงของสนามแม่เหล็ก:

ปริมาณไร้มิติเรียกว่าการซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์

สารทั้งหมดตามคุณสมบัติทางแม่เหล็กสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท:

1. พาราแมกเนติก > 1 โดยที่สนามแม่เหล็กจะเพิ่มสนามแม่เหล็กทั้งหมด
2. วัสดุแม่เหล็ก< 1 в которых намагниченность вещества уменьшает суммарное поле
3. เฟอร์โรแมกเนติก >> 1 แม่เหล็กจะเพิ่มสนามแม่เหล็กทั้งหมด
สารจะเป็นเฟอร์โรแมกเนติกหากมีโมเมนต์แม่เหล็กที่เกิดขึ้นเอง แม้ว่าจะไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอกก็ตาม การทำให้แม่เหล็กอิ่มตัวของเฟอร์โรแมกเนติก ฉันสถูกกำหนดให้เป็นโมเมนต์แม่เหล็กที่เกิดขึ้นเองต่อหน่วยปริมาตรของสาร

แม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นได้ใน 3 ง-โลหะ ( เฟ, นิ, โค) และ 4 ฉโลหะ (Gd, Tb, Er, Dy, Ho, Tm) นอกจากนี้ยังมีโลหะผสมเฟอร์โรแมกเนติกจำนวนมาก เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่ามีเพียงโลหะบริสุทธิ์ 9 ชนิดที่ระบุไว้ข้างต้นเท่านั้นที่มีภาวะแม่เหล็กไฟฟ้า พวกเขาทั้งหมดยังสร้างไม่เสร็จ ด-หรือ ฉ-เปลือกหอย

คุณสมบัติเฟอร์โรแมกเนติกของสารอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ามีปฏิสัมพันธ์พิเศษระหว่างอะตอมของสารนี้ซึ่งไม่ได้เกิดขึ้นในเส้นผ่านศูนย์กลางและพาราแมกเนติก ซึ่งนำไปสู่ความจริงที่ว่าโมเมนต์แม่เหล็กไอออนิกหรืออะตอมของอะตอมใกล้เคียงนั้น มุ่งไปในทิศทางเดียวกัน ลักษณะทางกายภาพของการโต้ตอบพิเศษนี้ เรียกว่าปฏิสัมพันธ์การแลกเปลี่ยน ก่อตั้งขึ้นโดย Ya.I. Frenkel และ W. Heisenberg ในช่วงทศวรรษที่ 30 ของศตวรรษที่ 20 บนพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัม การศึกษาปฏิสัมพันธ์ของอะตอมทั้งสองจากมุมมองของกลศาสตร์ควอนตัมแสดงให้เห็นว่าพลังงานของปฏิสัมพันธ์ของอะตอม ฉันและ เจมีช่วงเวลาปั่นป่วน ส ฉัน และ ส เจ มีคำศัพท์เนื่องจากการโต้ตอบการแลกเปลี่ยน:

ที่ไหน เจการแลกเปลี่ยนอินทิกรัลการมีอยู่ซึ่งสัมพันธ์กับการทับซ้อนกันของเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม ฉันและ เจ- ค่าของอินทิกรัลการแลกเปลี่ยนนั้นขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างอะตอมในคริสตัลอย่างมาก (คาบของโครงตาข่ายคริสตัล) ในเฟอร์โรแมกเนติก เจ>0 ถ้าเจ<0 вещество является антиферромагнетиком, а при เจ=0 พาราแมกเนติก พลังงานเมตาบอลิซึมไม่มีอะนาล็อกแบบดั้งเดิม แม้ว่าจะมีต้นกำเนิดจากไฟฟ้าสถิตก็ตาม มันแสดงลักษณะความแตกต่างในพลังงานของปฏิสัมพันธ์คูลอมบ์ของระบบในกรณีที่การหมุนขนานและเมื่อมันตรงกันข้าม นี่เป็นผลจากหลักการของเปาลี ในระบบกลไกควอนตัม การเปลี่ยนแปลงในการวางแนวสัมพัทธ์ของการหมุนทั้งสองจะต้องมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงในการกระจายประจุเชิงพื้นที่ในบริเวณที่ทับซ้อนกัน ที่อุณหภูมิ ต=0 K การหมุนของอะตอมทั้งหมดจะต้องอยู่ในทิศทางเดียวกัน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ลำดับในการหมุนของอะตอมจะลดลง มีอุณหภูมิวิกฤตที่เรียกว่าอุณหภูมิกูรี ตกับเมื่อความสัมพันธ์ในทิศทางของการหมุนแต่ละครั้งหายไป สสารจะเปลี่ยนจากเฟอร์โรแมกเนติกไปเป็นพาราแมกเนติก สามารถระบุเงื่อนไขสามประการที่สนับสนุนการเกิดขึ้นของแม่เหล็กไฟฟ้า:

1. การปรากฏตัวของช่วงเวลาแม่เหล็กภายในที่สำคัญในอะตอมของสาร (เป็นไปได้เฉพาะในอะตอมที่ยังไม่เสร็จ ด-หรือ ฉ-เปลือกหอย);
2. อินทิกรัลการแลกเปลี่ยนสำหรับคริสตัลที่กำหนดจะต้องเป็นบวก
3. ความหนาแน่นของรัฐใน ด-และ ฉ-โซนควรมีขนาดใหญ่

ความไวต่อแม่เหล็กของเฟอร์โรแมกเนติกเป็นไปตามนั้น กฎกูรี-ไวส์:

, กับคูรีคงที่

Ferromagnetism ของร่างกายที่ประกอบด้วยอะตอมจำนวนมากเกิดจากการมีปริมาตรมหภาคของสสาร (โดเมน) ซึ่งโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมหรือไอออนนั้นขนานกันและมีทิศทางที่เหมือนกัน โดเมนเหล่านี้แสดงการเกิดสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ แม้ว่าจะไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอกก็ตาม

แบบจำลองโครงสร้างแม่เหล็กอะตอมของแม่เหล็กเฟอร์โรแม่เหล็กที่มีโครงตาข่ายลูกบาศก์อยู่ตรงกลางหน้า ลูกศรระบุโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอม

ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก เฟอร์โรแม่เหล็กที่ไม่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็กโดยทั่วไปจะประกอบด้วยโดเมนจำนวนมากขึ้น ซึ่งแต่ละโดเมนจะมีทิศทางการหมุนไปในทิศทางเดียวกัน แต่ทิศทางของการวางแนวจะแตกต่างจากทิศทางของการหมุนในโดเมนข้างเคียง โดยเฉลี่ยแล้ว ในตัวอย่างของเฟอร์โรแมกเนติกที่ไม่มีความเป็นแม่เหล็ก ทุกทิศทางจะถูกแทนค่าเท่ากัน ดังนั้นจึงไม่ได้รับสนามแม่เหล็กขนาดมหภาค แม้แต่ในผลึกเดี่ยวก็ยังมีโดเมนอยู่ การแยกสสารออกเป็นโดเมนเกิดขึ้นเนื่องจากต้องใช้พลังงานน้อยกว่าการจัดเรียงที่มีการหมุนที่มีทิศทางเหมือนกัน

เมื่อวางเฟอร์แม่เหล็กไว้ในสนามภายนอก โมเมนต์แม่เหล็กที่ขนานกับสนามจะมีพลังงานน้อยกว่าโมเมนต์ที่ตรงกันข้ามกับสนามหรือพุ่งไปในทางอื่นใด สิ่งนี้ให้ข้อได้เปรียบแก่บางโดเมนที่ต้องการเพิ่มปริมาณโดยที่โดเมนอื่นต้องเสียค่าใช้จ่ายหากเป็นไปได้ การหมุนโมเมนต์แม่เหล็กภายในโดเมนเดียวก็สามารถเกิดขึ้นได้เช่นกัน ดังนั้นสนามแม่เหล็กภายนอกที่อ่อนแออาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในการดึงดูด

เมื่อเฟอร์แม่เหล็กถูกให้ความร้อนถึงจุดกูรี การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนจะทำลายบริเวณที่เกิดสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นเอง สารจะสูญเสียคุณสมบัติทางแม่เหล็กพิเศษและทำตัวเหมือนพาราแมกเนติกธรรมดา อุณหภูมิกูรีสำหรับโลหะเฟอร์โรแมกเนติกบางชนิดแสดงไว้ในตาราง

สารเฟ 769นิ 364บริษัท 1121จีดี 18

นอกจากเฟอร์โรแมกเนติกแล้ว ยังมีกลุ่มสสารที่เรียงตามสนามแม่เหล็กจำนวนมาก ซึ่งโมเมนต์แม่เหล็กที่หมุนของอะตอมที่มีเปลือกที่ยังไม่เสร็จนั้นวางตัวตรงกันข้าม ดังที่แสดงไว้ข้างต้น สถานการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่ออินทิกรัลการแลกเปลี่ยนเป็นลบ เช่นเดียวกับในเฟอร์ริกแม่เหล็ก ลำดับแม่เหล็กเกิดขึ้นที่นี่ในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 0 K ถึงค่า N วิกฤติที่เรียกว่าอุณหภูมินีล ถ้าด้วยการวางแนวต้านขนานของโมเมนต์แม่เหล็กที่มีการแปล ผลการดึงดูดของคริสตัลจะเป็นศูนย์ ดังนั้น ต้านแม่เหล็กไฟฟ้า- หากในกรณีนี้ไม่มีการชดเชยช่วงเวลาแม่เหล็กโดยสมบูรณ์พวกเขาก็พูดถึง เฟอร์ริแมกเนติก- เฟอร์ริแมกเนติกที่พบมากที่สุดคือ เฟอร์ไรต์ออกไซด์ของโลหะคู่ ตัวแทนทั่วไปของเฟอร์ไรต์คือแมกนีไทต์ (Fe3O4) เฟอร์ริแมกเนตส่วนใหญ่เป็นผลึกไอออนิก ดังนั้นจึงมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำ เมื่อรวมกับคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ดี (ความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กสูง การทำให้เป็นสนามแม่เหล็กที่มีความอิ่มตัวสูง ฯลฯ) นี่เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับเฟอร์โรแม่เหล็กทั่วไป คุณภาพนี้เองที่ทำให้สามารถใช้เฟอร์ไรต์ในเทคโนโลยีความถี่สูงพิเศษได้ วัสดุเฟอร์โรแมกเนติกทั่วไปที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงไม่สามารถนำมาใช้ที่นี่ได้ เนื่องจากมีการสูญเสียที่สูงมากเนื่องจากการก่อตัวของกระแสไหลวน ในเวลาเดียวกัน เฟอร์ไรต์จำนวนมากมีจุดนีลต่ำมาก (100–300 C) เมื่อเทียบกับอุณหภูมิกูรีสำหรับโลหะที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติก ในงานนี้ เพื่อกำหนดอุณหภูมิของการเปลี่ยนผ่านระหว่างเฟอร์ริแมกเนติก-พาราแมกเนติก จะใช้แท่งที่ทำจากเฟอร์ไรต์โดยเฉพาะ

การทำงานให้เสร็จ

แผนผังการตั้งค่าการทดลอง

แนวคิดการทดลอง

ส่วนหลักของการติดตั้งนี้คือหม้อแปลงที่มีแกนเปิดที่ทำจากเฟอร์ไรต์ ขดลวดปฐมภูมิที่ทำจากนิกโครมยังทำหน้าที่ให้ความร้อนแก่แกนกลางด้วย แรงดันไฟฟ้าที่ส่งไปยังขดลวดปฐมภูมิจะจ่ายจาก LATR เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไป กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะถูกบันทึกโดยใช้โวลต์มิเตอร์ที่เชื่อมต่อกับขดลวดทุติยภูมิ เทอร์โมคัปเปิ้ลเดี่ยว thermo-emf ใช้ในการวัดอุณหภูมิแกนกลาง ซึ่งเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างอากาศโดยรอบและจุดต่อเทอร์โมคัปเปิล อุณหภูมิแกนกลางสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้: ต=ต 0+23.5 โดยที่ - thermo-emf (เป็นมิลลิโวลต์) ต 0 อุณหภูมิอากาศในห้องปฏิบัติการ

แนวคิดของการทดลองมีดังนี้: แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวดทุติยภูมิโดยที่ ฉันฉัน - กระแสในขดลวดปฐมภูมิ ล- ความเหนี่ยวนำของขดลวดปฐมภูมิ เป็นที่ทราบกันดีว่าค่าความเหนี่ยวนำของขดลวดทุติยภูมิที่ไม่มีแกนอยู่ที่ใด และคือการซึมผ่านของแม่เหล็กของแกน

ความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อถึงจุดนีล ดังนั้นทั้งแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำและกระแสเหนี่ยวนำจึงลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อไปถึง

การดำเนินการทดลอง

1. ประกอบการติดตั้งตามแผนภาพที่แสดงในรูปที่ 1 2.
2. ติดตั้งปุ่มควบคุม LATR