คุณสมบัติทางแม่เหล็กของสสาร เฟอร์โรแมกเนติกส์

การค้นพบเออร์สเตดและแอมแปร์ทำให้เกิดความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับธรรมชาติของปรากฏการณ์แม่เหล็กอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น จากการระบุตัวตนของการกระทำทางแม่เหล็กของแม่เหล็กและกระแสที่เลือกอย่างเหมาะสมซึ่งสร้างขึ้นในการทดลองเหล่านี้ แอมแปร์จึงละทิ้งความคิดเรื่องการมีอยู่ของประจุแม่เหล็กพิเศษในธรรมชาติอย่างเด็ดขาด จากมุมมองของแอมแปร์ แม่เหล็กมูลฐานคือกระแสวงกลมที่หมุนเวียนอยู่ภายในอนุภาคเล็กๆ ของสสาร ได้แก่ อะตอม โมเลกุล หรือกลุ่มของพวกมัน เมื่อถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก กระแสเหล่านี้มากหรือน้อยจะถูกตั้งค่าขนานกัน ดังที่แสดงใน (กระแสแอมแปร์)

เราได้เห็นแล้วว่าในคุณสมบัติทางแม่เหล็กของมัน กระแสแบบวงกลมค่อนข้างคล้ายกับแม่เหล็กแบบสั้น ซึ่งมีแกนตั้งฉากกับระนาบของกระแส ดังนั้น จะแสดงตามอัตภาพในรูป 209 ระบบของกระแสโมเลกุลเชิงทิศทางนั้นเทียบเท่ากับสายโซ่ของแม่เหล็กพื้นฐานในสมมติฐานคูลอมบ์โดยสมบูรณ์

ดังนั้น ทฤษฎีของแอมแปร์จึงทำให้สมมติฐานของการมีอยู่ของประจุแม่เหล็กพิเศษนั้นไม่จำเป็น ทำให้สามารถอธิบายปรากฏการณ์แม่เหล็กทั้งหมดโดยใช้กระแสไฟฟ้าเบื้องต้นได้ การศึกษาคุณสมบัติของวัตถุที่สามารถเป็นแม่เหล็กได้ในระดับลึกยิ่งขึ้น ไม่เพียงแต่แสดงให้เห็นว่าสมมติฐานของประจุแม่เหล็กหรือแม่เหล็กมูลฐานนั้นไม่จำเป็นเท่านั้น แต่ยังไม่ถูกต้องและไม่สามารถสอดคล้องกับข้อเท็จจริงเชิงทดลองบางประการได้ เราจะได้รู้ข้อเท็จจริงเหล่านี้ในภายหลัง จากมุมมองของทฤษฎีของแอมแปร์ การแยกกันไม่ออกของขั้วเหนือและขั้วใต้ซึ่งเราได้กล่าวถึงในย่อหน้าก่อนหน้านั้นชัดเจนอย่างสมบูรณ์ แม่เหล็กพื้นฐานแต่ละอันแทนขดลวดวงกลมของกระแส เราได้เห็นแล้วว่าด้านหนึ่งของขดลวดนี้ตรงกับขั้วโลกเหนือ และอีกด้านหนึ่งตรงกับขั้วโลกใต้ ด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะแยกขั้วเหนือและขั้วใต้ออกจากกัน เช่นเดียวกับที่เป็นไปไม่ได้ที่จะแยกด้านหนึ่งของระนาบออกจากกัน

ดังนั้นเราจึงได้ผลลัพธ์หลักดังต่อไปนี้

ไม่มีประจุแม่เหล็ก แต่ละอะตอมของสารสามารถพิจารณาโดยสัมพันธ์กับคุณสมบัติทางแม่เหล็กของมันในรูปของกระแสวงกลม สนามแม่เหล็กของตัวแม่เหล็กประกอบด้วยสนามแม่เหล็กของกระแสวงกลมเหล่านี้

ในวัตถุที่ไม่มีแม่เหล็ก กระแสเบื้องต้นทั้งหมดจะอยู่อย่างโกลาหล ดังนั้นเราจึงไม่สังเกตเห็นสนามแม่เหล็กใดๆ ในอวกาศภายนอก

กระบวนการดึงดูดวัตถุคือภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กภายนอก กระแสเบื้องต้นจะขนานกันไม่มากก็น้อยและสร้างสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้น

ช่วงเวลาแม่เหล็ก

ช่วงเวลาแม่เหล็ก, โมเมนต์ไดโพลแม่เหล็ก- ปริมาณหลักที่แสดงคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสาร แหล่งกำเนิดของสนามแม่เหล็กตามทฤษฎีคลาสสิกของปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้าคือมาโครและกระแสไฟขนาดเล็ก แหล่งกำเนิดแม่เหล็กเบื้องต้นถือเป็นกระแสปิด อนุภาคมูลฐาน นิวเคลียสของอะตอม และเปลือกอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมและโมเลกุลมีโมเมนต์แม่เหล็ก โมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคมูลฐาน (อิเล็กตรอน โปรตอน นิวตรอน และอื่นๆ) ดังที่แสดงโดยกลศาสตร์ควอนตัม เกิดจากการมีอยู่ของโมเมนต์เชิงกลของพวกมันเอง นั่นก็คือ การหมุน

โมเมนต์แม่เหล็กวัดเป็น A⋅m 2 หรือ J/T (SI) หรือ erg/Gs (SGS) 1 erg/Gs = 10 -3 J/T หน่วยเฉพาะของโมเมนต์แม่เหล็กเบื้องต้นคือแมกนีตอนบอร์

ในกรณีของวงจรแบนที่มีกระแสไฟฟ้า โมเมนต์แม่เหล็กจะคำนวณดังนี้

ที่ไหน ฉัน- ความแรงของกระแสในวงจร ส- พื้นที่เส้นขอบ - เวกเตอร์หน่วยตั้งฉากกับระนาบเส้นขอบ ทิศทางของโมเมนต์แม่เหล็กมักจะพบตามกฎของสว่าน: หากคุณหมุนด้ามจับของสว่านในทิศทางของกระแส ทิศทางของโมเมนต์แม่เหล็กจะตรงกับทิศทางของการเคลื่อนที่ของสว่าน

สำหรับวงปิดโดยพลการ จะพบโมเมนต์แม่เหล็กจาก

การค้นพบเออร์สเตดและแอมแปร์ทำให้เกิดความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับธรรมชาติของปรากฏการณ์แม่เหล็กอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น จากการระบุตัวตนของการกระทำทางแม่เหล็กของแม่เหล็กและกระแสที่เลือกอย่างเหมาะสมซึ่งสร้างขึ้นในการทดลองเหล่านี้ แอมแปร์จึงละทิ้งความคิดเรื่องการมีอยู่ของประจุแม่เหล็กพิเศษในธรรมชาติอย่างเด็ดขาด จากมุมมองของแอมแปร์ แม่เหล็กมูลฐานคือกระแสวงกลมที่หมุนเวียนอยู่ภายในอนุภาคเล็กๆ ของสสาร ได้แก่ อะตอม โมเลกุล หรือกลุ่มของพวกมัน ในระหว่างการดึงดูด กระแสเหล่านี้มากหรือน้อยจะถูกตั้งค่าขนานกัน ดังแสดงในรูป 209 (กระแสแอมแปร์)

ข้าว. 209. ลำดับการจัดเรียงกระแสแอมแปร์ในเหล็กแม่เหล็กที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็ก

เราเห็นในมาตรา 115 ว่าในคุณสมบัติทางแม่เหล็ก กระแสไฟฟ้าแบบวงกลมค่อนข้างคล้ายกับแม่เหล็กขนาดสั้น ซึ่งมีแกนตั้งฉากกับระนาบของกระแสไฟฟ้า ดังนั้น จะแสดงตามอัตภาพในรูป 209 ระบบของกระแสโมเลกุลเชิงทิศทางนั้นเทียบเท่ากับสายโซ่ของแม่เหล็กพื้นฐานในสมมติฐานคูลอมบ์โดยสมบูรณ์

ดังนั้น ทฤษฎีของแอมแปร์จึงทำให้สมมติฐานของการมีอยู่ของประจุแม่เหล็กพิเศษนั้นไม่จำเป็น ทำให้สามารถอธิบายปรากฏการณ์แม่เหล็กทั้งหมดโดยใช้กระแสไฟฟ้าเบื้องต้นได้ การศึกษาคุณสมบัติของวัตถุที่สามารถเป็นแม่เหล็กได้ในระดับลึกยิ่งขึ้น ไม่เพียงแต่แสดงให้เห็นว่าสมมติฐานของประจุแม่เหล็กหรือแม่เหล็กมูลฐานนั้นไม่จำเป็นเท่านั้น แต่ยังไม่ถูกต้องและไม่สามารถสอดคล้องกับข้อเท็จจริงเชิงทดลองบางประการได้ เราจะมาทำความคุ้นเคยกับข้อเท็จจริงเหล่านี้ในภายหลัง (มาตรา 147)

จากมุมมองของทฤษฎีของแอมแปร์ การแยกกันไม่ออกของขั้วเหนือและขั้วใต้ซึ่งเราได้กล่าวถึงในย่อหน้าก่อนหน้านั้นชัดเจนอย่างสมบูรณ์ แม่เหล็กพื้นฐานแต่ละอันแทนขดลวดวงกลมของกระแส เราได้เห็นแล้วว่าด้านหนึ่งของขดลวดนี้ตรงกับขั้วโลกเหนือ และอีกด้านหนึ่งตรงกับขั้วโลกใต้ ด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะแยกขั้วเหนือและขั้วใต้ออกจากกัน เช่นเดียวกับที่เป็นไปไม่ได้ที่จะแยกด้านหนึ่งของระนาบออกจากกัน

ดังนั้นเราจึงได้ผลลัพธ์หลักดังต่อไปนี้

ไม่มีประจุแม่เหล็ก แต่ละอะตอมของสารสามารถพิจารณาโดยสัมพันธ์กับคุณสมบัติทางแม่เหล็กของมันในรูปของกระแสวงกลม สนามแม่เหล็กของตัวแม่เหล็กประกอบด้วยสนามแม่เหล็กของกระแสวงกลมเหล่านี้

ในวัตถุที่ไม่มีแม่เหล็ก กระแสเบื้องต้นทั้งหมดจะอยู่อย่างโกลาหล ดังนั้นเราจึงไม่สังเกตเห็นสนามแม่เหล็กใดๆ ในอวกาศภายนอก

กระบวนการดึงดูดแม่เหล็กของร่างกายประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กภายนอก กระแสเบื้องต้นของมันจะขนานกันไม่มากก็น้อยและสร้างสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้น

ความสำคัญของทฤษฎีของแอมแปร์นั้นไม่ต้องสงสัยเลย อย่างไรก็ตาม แนวคิดของ Ampere เกี่ยวกับการมีอยู่ของกระแสเบื้องต้นที่ไหลเวียนอย่างต่อเนื่องภายในอนุภาคของสสารนั้นมีความโดดเด่นและผิดปกติอย่างมากในยุคของเขา การพัฒนาทางวิทยาศาสตร์เพิ่มเติมทำให้แนวคิดเหล่านี้เป็นผลตามธรรมชาติของทฤษฎีอะตอมที่สร้างขึ้นในศตวรรษที่ 20 อะตอมคือระบบของนิวเคลียสและอิเล็กตรอนที่มีประจุบวกส่วนกลางที่หมุนรอบนิวเคลียส เช่นเดียวกับที่ดาวเคราะห์หมุนรอบดวงอาทิตย์ การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเป็นกระแสวงกลมที่ไหลเวียนภายในอะตอม เป็นไปได้ที่จะทำการทดลองพิเศษซึ่งแสดงให้เห็นว่าการดึงดูดของวัตถุนั้นมาพร้อมกับการวางแนวของแกนของกระแสวงกลมเหล่านี้ซึ่งมีแนวโน้มที่จะขนานกัน

การแสดงโครงสร้างของอะตอมด้วยสายตานั้นหยาบเกินไปและดังนั้นจึงไม่ถูกต้อง แต่โดยทั่วไปแล้ว สิ่งเหล่านี้สามารถถ่ายทอดแก่นแท้ของสสารได้อย่างถูกต้อง

ตลอดระยะเวลา 50 ปีที่ผ่านมา วิทยาศาสตร์ทุกแขนงได้ก้าวไปข้างหน้าอย่างรวดเร็ว แต่หลังจากอ่านวารสารหลายฉบับเกี่ยวกับธรรมชาติของแม่เหล็กและแรงโน้มถ่วง เราสามารถสรุปได้ว่าบุคคลนั้นมีคำถามมากกว่าเดิม

ธรรมชาติของแม่เหล็กและแรงโน้มถ่วง

เป็นที่ชัดเจนและชัดเจนสำหรับทุกคนว่าสิ่งของที่ถูกขว้างลงมาอย่างรวดเร็วตกลงสู่พื้น อะไรดึงดูดพวกเขา? เราสามารถสรุปได้อย่างปลอดภัยว่าพวกมันถูกดึงดูดโดยกองกำลังที่ไม่รู้จัก แรงชนิดเดียวกันนี้เรียกว่าแรงโน้มถ่วงตามธรรมชาติ หลังจากนั้นทุกคนที่สนใจจะต้องเผชิญกับข้อโต้แย้ง การคาดเดา ข้อสันนิษฐาน และคำถามมากมาย ลักษณะของแม่เหล็กคืออะไร? พวกเขาคืออะไร ผลจากอิทธิพลใดที่พวกเขาก่อตัวขึ้น? สาระสำคัญและความถี่ของพวกเขาคืออะไร? ส่งผลต่อสิ่งแวดล้อมและแต่ละคนอย่างไร? ปรากฏการณ์นี้สามารถนำมาใช้อย่างมีเหตุผลเพื่อประโยชน์ของอารยธรรมได้อย่างไร?

แนวคิดเรื่องแม่เหล็ก

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 19 นักฟิสิกส์ เออร์สเตด ฮันส์ คริสเตียน ค้นพบสนามแม่เหล็กของกระแสไฟฟ้า สิ่งนี้ทำให้สามารถสรุปได้ว่าธรรมชาติของสนามแม่เหล็กมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นภายในแต่ละอะตอมที่มีอยู่ คำถามเกิดขึ้น: ปรากฏการณ์ใดที่สามารถอธิบายธรรมชาติของแม่เหล็กโลกได้

ปัจจุบันมีการพิสูจน์แล้วว่าสนามแม่เหล็กในวัตถุที่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็กนั้นถูกสร้างขึ้นในระดับที่มากขึ้นโดยอิเล็กตรอน ซึ่งหมุนรอบแกนของพวกมันและรอบนิวเคลียสของอะตอมที่มีอยู่อย่างต่อเนื่อง

เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่วุ่นวายนั้นเป็นกระแสไฟฟ้าที่แท้จริงและทางเดินของมันกระตุ้นให้เกิดการสร้างสนามแม่เหล็ก เพื่อสรุปส่วนนี้ เราสามารถพูดได้อย่างปลอดภัยว่าเนื่องจากการเคลื่อนที่ที่วุ่นวายภายในอะตอม ทำให้เกิดกระแสภายในอะตอม ซึ่งในทางกลับกัน ก็มีส่วนทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก

แต่อะไรคือเหตุผลที่ว่าในเรื่องต่าง ๆ สนามแม่เหล็กมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในขนาดของมันเองรวมถึงแรงดึงดูดที่แตกต่างกัน? นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าแกนและวงโคจรการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระในอะตอมสามารถอยู่ในตำแหน่งต่าง ๆ ที่สัมพันธ์กัน สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าสนามแม่เหล็กที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสม

ดังนั้นจึงควรสังเกตว่าสภาพแวดล้อมที่สร้างสนามแม่เหล็กมีผลกระทบโดยตรงต่อสนามแม่เหล็ก ทำให้สนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้นหรืออ่อนลง

สนามที่ทำให้สนามแม่เหล็กอ่อนลงเรียกว่าไดแมกเนติก และวัสดุที่เสริมสนามแม่เหล็กได้อ่อนมากเรียกว่าพาราแมกเนติก

คุณสมบัติทางแม่เหล็กของสาร

ควรสังเกตว่าธรรมชาติของแม่เหล็กนั้นไม่ได้เกิดจากกระแสไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังเกิดจากแม่เหล็กถาวรด้วย

แม่เหล็กถาวรสามารถสร้างขึ้นจากสสารจำนวนเล็กน้อยบนโลก แต่เป็นที่น่าสังเกตว่าวัตถุทั้งหมดที่จะอยู่ภายในรัศมีของสนามแม่เหล็กจะถูกดึงดูดและกลายเป็นแม่เหล็กทันทีหลังจากวิเคราะห์ข้างต้นแล้วควรเพิ่มว่าเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กต่อหน้าสารนั้นแตกต่างจากแม่เหล็กสุญญากาศ เวกเตอร์การเหนี่ยวนำ

สมมติฐานของแอมแปร์เกี่ยวกับธรรมชาติของแม่เหล็ก

ความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผลซึ่งเป็นผลมาจากการเชื่อมโยงระหว่างการครอบครองคุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัตถุได้ถูกค้นพบโดย Andre-Marie Ampère นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสผู้มีชื่อเสียงชาวฝรั่งเศส แต่สมมติฐานของ Ampere เกี่ยวกับธรรมชาติของแม่เหล็กคืออะไร?

เรื่องราวเริ่มต้นขึ้นด้วยความประทับใจอันแรงกล้าต่อสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เห็น เขาได้เห็นงานวิจัยของ Ørsted Lmyer ผู้ซึ่งเสนอแนะอย่างกล้าหาญว่าสาเหตุของสนามแม่เหล็กโลกคือกระแสน้ำที่ไหลผ่านภายในโลกเป็นประจำ มีส่วนร่วมขั้นพื้นฐานและสำคัญที่สุด: คุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัตถุสามารถอธิบายได้โดยการไหลเวียนของกระแสอย่างต่อเนื่องในพวกมัน หลังจากนั้นแอมแปร์หยิบยกข้อสรุปดังต่อไปนี้: คุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัตถุที่มีอยู่จะถูกกำหนดโดยสายโซ่ปิดของกระแสไฟฟ้าที่ไหลอยู่ข้างใน คำกล่าวของนักฟิสิกส์เป็นการกระทำที่กล้าหาญและกล้าหาญ เนื่องจากเขาขีดฆ่าการค้นพบก่อนหน้านี้ทั้งหมดด้วยการอธิบายคุณสมบัติทางแม่เหล็กของร่างกาย

การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและกระแสไฟฟ้า

สมมติฐานของแอมแปร์ระบุว่าภายในทุกอะตอมและโมเลกุลจะมีประจุกระแสไฟฟ้าพื้นฐานและหมุนเวียนอยู่ เป็นที่น่าสังเกตว่าวันนี้เรารู้แล้วว่ากระแสเหล่านั้นเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในอะตอมที่วุ่นวายและต่อเนื่อง หากระนาบที่ระบุนั้นอยู่ในตำแหน่งแบบสุ่มโดยสัมพันธ์กันเนื่องจากการเคลื่อนที่ทางความร้อนของโมเลกุล กระบวนการของพวกมันจะได้รับการชดเชยร่วมกันและไม่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กอย่างแน่นอน และในวัตถุที่มีแม่เหล็ก กระแสที่ง่ายที่สุดมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้แน่ใจว่าการกระทำของพวกมันสอดคล้องกัน

สมมติฐานของแอมแปร์สามารถอธิบายได้ว่าทำไมเข็มและเฟรมแม่เหล็กที่มีกระแสไฟฟ้าในสนามแม่เหล็กจึงมีพฤติกรรมเหมือนกัน ในทางกลับกันลูกศรควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นวงจรที่ซับซ้อนขนาดเล็กที่มีกระแสไฟฟ้าซึ่งมีทิศทางเหมือนกัน

กลุ่มพิเศษที่สนามแม่เหล็กได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญเรียกว่าเฟอร์โรแมกเนติก วัสดุเหล่านี้ได้แก่ เหล็ก นิกเกิล โคบอลต์ และแกโดลิเนียม (และโลหะผสมของพวกมัน)

แต่จะอธิบายธรรมชาติของแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรได้อย่างไร? สนามแม่เหล็กนั้นเกิดจากเฟอร์ริกแม่เหล็กไม่เพียงแต่เป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเท่านั้น แต่ยังเป็นผลมาจากการเคลื่อนไหวที่วุ่นวายของพวกมันด้วย

ช่วงเวลาแห่งแรงกระตุ้น (ช่วงเวลาการหมุนของมันเอง) ได้รับชื่อ - การหมุน อิเล็กตรอนหมุนรอบแกนของพวกมันตลอดการดำรงอยู่ของมัน และเมื่อมีประจุ จะสร้างสนามแม่เหล็กพร้อมกับสนามที่เกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของวงโคจรรอบนิวเคลียส

อุณหภูมิของมารี กูรี

อุณหภูมิที่สารเฟอร์โรแมกเนติกสูญเสียการดึงดูดแม่เหล็กไปนั้นได้รับชื่อเฉพาะว่าอุณหภูมิกูรี ท้ายที่สุดแล้ว นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสชื่อนี้เป็นผู้ค้นพบสิ่งนี้ เขาได้ข้อสรุปว่า: หากคุณให้ความร้อนกับวัตถุแม่เหล็กอย่างมีนัยสำคัญ มันจะสูญเสียความสามารถในการดึงดูดวัตถุที่ทำจากเหล็ก

Ferromagnets และการใช้งาน

แม้ว่าจะมีตัวแม่เหล็กไฟฟ้าไม่มากในโลก แต่คุณสมบัติทางแม่เหล็กของพวกมันก็มีประโยชน์และมีความสำคัญอย่างยิ่ง แกนกลางในขดลวดทำจากเหล็กหรือเหล็กกล้า ช่วยเพิ่มสนามแม่เหล็กโดยไม่เกินปริมาณการใช้กระแสไฟฟ้าในขดลวด ปรากฏการณ์นี้ช่วยประหยัดพลังงานได้อย่างมาก แกนทำจากวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกโดยเฉพาะ และไม่สำคัญว่าชิ้นส่วนนี้จะถูกนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์ใด

วิธีการบันทึกข้อมูลแบบแม่เหล็ก

วัสดุเฟอร์โรแมกเนติกถูกนำมาใช้เพื่อผลิตเทปแม่เหล็กชั้นหนึ่งและฟิล์มแม่เหล็กขนาดเล็ก เทปแม่เหล็กมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการบันทึกเสียงและวิดีโอ

เทปแม่เหล็กเป็นฐานพลาสติกที่ประกอบด้วยโพลีไวนิลคลอไรด์หรือส่วนประกอบอื่นๆ มีการทาเลเยอร์ทับซึ่งเป็นสารเคลือบเงาแม่เหล็กซึ่งประกอบด้วยอนุภาคเหล็กหรือวัสดุแม่เหล็กไฟฟ้าอื่น ๆ ที่มีรูปร่างคล้ายเข็มขนาดเล็กมาก

กระบวนการบันทึกเสียงดำเนินการบนเทปเนื่องจากสนามมีการเปลี่ยนแปลงตามเวลาเนื่องจากการสั่นสะเทือนของเสียง ผลจากการเคลื่อนที่ของเทปใกล้กับหัวแม่เหล็ก ทำให้แต่ละส่วนของฟิล์มถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก

ธรรมชาติของแรงโน้มถ่วงและแนวคิดของมัน

ประการแรกเป็นที่น่าสังเกตว่าแรงโน้มถ่วงและแรงของมันนั้นอยู่ภายใต้กฎแรงโน้มถ่วงสากล ซึ่งระบุว่า: จุดวัตถุสองจุดดึงดูดกันด้วยแรงที่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของมวลและแปรผกผันกับกำลังสองของจุดวัตถุนั้น ระยะห่างระหว่างพวกเขา

วิทยาศาสตร์สมัยใหม่เริ่มพิจารณาแนวคิดเรื่องแรงโน้มถ่วงแตกต่างออกไปเล็กน้อยและอธิบายว่าเป็นการกระทำของสนามโน้มถ่วงของโลกเองซึ่งน่าเสียดายที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้กำหนดต้นกำเนิดของมันเอง

เมื่อสรุปทั้งหมดข้างต้น ฉันอยากจะทราบว่าทุกสิ่งในโลกของเราเชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิด และไม่มีความแตกต่างที่มีนัยสำคัญระหว่างแรงโน้มถ่วงและแม่เหล็ก ท้ายที่สุดแล้ว แรงโน้มถ่วงก็มีแม่เหล็กเหมือนกัน เพียงแต่มีไม่มากนัก บนโลกคุณไม่สามารถแยกวัตถุออกจากธรรมชาติได้ - แม่เหล็กและแรงโน้มถ่วงถูกรบกวนซึ่งในอนาคตอาจทำให้ชีวิตของอารยธรรมมีความซับซ้อนมากขึ้น เราควรเก็บเกี่ยวผลจากการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ของนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่และมุ่งมั่นเพื่อความสำเร็จใหม่ ๆ แต่ควรใช้ข้อมูลทั้งหมดอย่างมีเหตุผล โดยไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อธรรมชาติและมนุษยชาติ

สสารใด ๆ ในโลกก็มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่แน่นอน วัดจากการซึมผ่านของแม่เหล็ก ในบทความนี้เราจะดูคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสสาร

สมมติฐานของแอมแปร์

ความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กแสดงจำนวนครั้งที่การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กในสภาพแวดล้อมที่กำหนดนั้นน้อยกว่าหรือมากกว่าการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กในสุญญากาศ

สารที่สร้างสนามแม่เหล็กขึ้นมาเองเรียกว่าแม่เหล็ก การดึงดูดเกิดขึ้นเมื่อวางสสารไว้ในสนามแม่เหล็กภายนอก

นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Ampere ได้สร้างเหตุผลขึ้นมาซึ่งผลที่ตามมาคือการครอบครองคุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัตถุ สมมติฐานของแอมแปร์ระบุว่ามีกระแสไฟฟ้าระดับจุลภาคอยู่ภายในสสาร (อิเล็กตรอนมีโมเมนต์แม่เหล็กของตัวเอง ซึ่งมีธรรมชาติเป็นควอนตัม มีการเคลื่อนที่ในวงโคจรในอะตอมของอิเล็กตรอน) เป็นตัวกำหนดคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสาร หากกระแสน้ำมีทิศทางที่ไม่เป็นระเบียบ สนามแม่เหล็กที่กระแสน้ำสร้างขึ้นจะหักล้างกัน ตัวเครื่องไม่เป็นแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กภายนอกควบคุมกระแสเหล่านี้ เป็นผลให้สารพัฒนาสนามแม่เหล็กของตัวเอง นี่คือการดึงดูดของสสาร

โดยปฏิกิริยาของสารต่อสนามแม่เหล็กภายนอกและโดยความเป็นระเบียบเรียบร้อยของโครงสร้างภายในจึงกำหนดคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสาร ตามพารามิเตอร์เหล่านี้จะแบ่งออกเป็นกลุ่มต่อไปนี้:

• พาราแมกเนติก
• ไดอะแมกเนติกส์
• เฟอร์โรแมกเนติกส์
• สารต้านเฟอร์โรแมกเนติก

ไดอะแมกเนตและพาราแมกเนติก

• สารที่มีความไวต่อสนามแม่เหล็กเป็นลบ โดยไม่ขึ้นอยู่กับความแรงของสนามแม่เหล็ก เรียกว่า วัสดุไดแมกเนติก เรามาดูกันว่าคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสารชนิดใดที่เรียกว่าความไวต่อแม่เหล็กเชิงลบ นี่คือตอนที่แม่เหล็กถูกนำเข้าสู่ร่างกาย และมันถูกผลักไสแทนที่จะถูกดึงดูด ไดอะแมกเนตได้แก่ ก๊าซเฉื่อย ไฮโดรเจน ฟอสฟอรัส สังกะสี ทอง ไนโตรเจน ซิลิคอน บิสมัท ทองแดง และเงิน นั่นคือสารเหล่านี้เป็นสารที่อยู่ในสถานะเป็นตัวนำยิ่งยวดหรือมีพันธะโควาเลนต์
• วัสดุพาราแมกเนติก สำหรับสารเหล่านี้ ความไวต่อสนามแม่เหล็กไม่ได้ขึ้นอยู่กับความแรงของสนามแม่เหล็กที่มีอยู่ เธอเป็นคนคิดบวก นั่นคือเมื่อพาราแมกเนติกเข้าใกล้แม่เหล็กถาวร แรงดึงดูดก็เกิดขึ้น ซึ่งรวมถึงอลูมิเนียม แพลทินัม ออกซิเจน แมงกานีส เหล็ก

เฟอร์โรแมกเนติกส์

สารที่มีความไวต่อแม่เหล็กเชิงบวกสูงเรียกว่าเฟอร์ริกแม่เหล็ก สำหรับสารเหล่านี้ ความไวต่อแม่เหล็กขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความแรงของสนามแม่เหล็ก ซึ่งต่างจากวัสดุไดแมกเนติกและพาราแมกเนติก และในระดับที่มีนัยสำคัญ ซึ่งรวมถึงคริสตัลนิกเกิลและโคบอลต์

แอนติเฟอร์โรแมกเนติกและเฟอร์ริแมกเนต

• สารที่ในระหว่างการให้ความร้อนจะมีการเปลี่ยนเฟสของสารที่กำหนดเกิดขึ้นพร้อมกับการปรากฏตัวของคุณสมบัติพาราแมกเนติกเรียกว่าแอนติเฟอร์โรแมกเนติก หากอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิที่กำหนด คุณสมบัติเหล่านี้ของสารจะไม่ถูกสังเกต ตัวอย่างของสารเหล่านี้ได้แก่ แมงกานีสและโครเมียม
• เฟอร์ริแมกเนติกมีลักษณะพิเศษคือการมีสารต้านแม่เหล็กเฟอร์ริแมกเนติกที่ไม่มีการชดเชยอยู่ในตัว ความไวต่อสนามแม่เหล็กยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความแรงของสนามแม่เหล็กด้วย แต่พวกเขายังคงมีความแตกต่าง สารเหล่านี้ได้แก่ออกไซด์ต่างๆ

แม่เหล็กทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทเพิ่มเติม:

• วัสดุแม่เหล็กแข็ง เหล่านี้เป็นวัสดุที่มีค่าความบังคับสูง ในการดึงดูดพวกมันใหม่จำเป็นต้องสร้างสนามแม่เหล็กที่ทรงพลัง วัสดุเหล่านี้ใช้ในการผลิตแม่เหล็กถาวร
• ในทางกลับกัน วัสดุแม่เหล็กอ่อนมีแรงบีบบังคับต่ำ ในสนามแม่เหล็กอ่อนสามารถเข้าสู่ความอิ่มตัวได้ มีการสูญเสียต่ำเนื่องจากการกลับตัวของสนามแม่เหล็ก ด้วยเหตุนี้ วัสดุเหล่านี้จึงถูกนำมาใช้เพื่อสร้างแกนสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ทำงานด้วยไฟฟ้ากระแสสลับ ตัวอย่างเช่น หม้อแปลงกระแสและแรงดัน หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

เราพิจารณาคุณสมบัติแม่เหล็กพื้นฐานของสสารและค้นหาว่ามีแม่เหล็กประเภทใดบ้าง

ทดสอบในหัวข้อ “ปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้า” (ชั้นประถมศึกษาปีที่ 8)

ตัวเลือกที่ 1.

จากตัวอย่างที่ระบุไว้ ให้ระบุสิ่งที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า:

ก) ปฏิสัมพันธ์ของกระแสขนาน

b) ปฏิสัมพันธ์ของแม่เหล็กสองตัว

c) ลูกบอลตกลงสู่พื้น

d) กลิ้งลูกบอลลงมาตามรางเอียง

e) ปฏิสัมพันธ์ของตัวนำกับกระแสและเข็มแม่เหล็ก

2. แม่เหล็กสองตัวหันหน้าเข้าหากันด้วยขั้วเหนือ แม่เหล็กจะมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร?

ก) ดึงดูด b) ดันออก c) พวกเขาจะไม่โต้ตอบ d) ไม่มีคำตอบใดที่ถูกต้อง

3. เมื่อกระแสไฟฟ้าตรงไหลผ่านตัวนำ จะมีสนามแม่เหล็กปรากฏขึ้นรอบๆ ตัวตัวนำ ตรวจพบได้จากตำแหน่งของตะไบเหล็กบนแผ่นกระดาษหรือเข็มแม่เหล็กที่อยู่ใกล้ตัวนำ สนามนี้จะหายไป ในกรณีใด

ก) หากคุณถอดตะไบเหล็กออก b) หากคุณถอดเข็มแม่เหล็กออก c) หากคุณถอดตะไบเหล็กและเข็มแม่เหล็กออก d) หากคุณปิดกระแสไฟฟ้าในตัวนำ

5. สาระสำคัญของสมมติฐานของแอมแปร์คืออะไร? สมมติฐานของแอมแปร์สอดคล้องกับแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างของสสารอย่างไร

9 . คุณมีสามรายการ - “อุปกรณ์”:

1) แม่เหล็กถาวร 2) แท่งเหล็กที่ไม่ใช่แม่เหล็ก 3) แท่งทองแดง

“กล่องดำ” สามกล่องมีสามรายการเหมือนกัน อุปกรณ์ใดและในลำดับใดดีที่สุดที่จะใช้เพื่อค้นหาว่ามีอะไรอยู่ใน "กล่องดำ" แต่ละกล่อง

10. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงใช้กระแส 3 A จากแหล่งที่มีแรงดันไฟฟ้า 42 V กำลังทางกลของมอเตอร์จะเป็นเท่าใดหากความต้านทานของขดลวดอยู่ที่ 5 โอห์ม? ประสิทธิภาพของมันคืออะไร?

ตัวเลือกที่ 2

สิ่งที่พบในการทดลองของ Oersted?

ก) อันตรกิริยาระหว่างตัวนำไฟฟ้าขนานสองตัวกับกระแสไฟฟ้า

b) ปฏิกิริยาระหว่างเข็มแม่เหล็กสองเข็ม

ค) การหมุนของเข็มแม่เหล็กใกล้กับตัวนำเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

d) การปรากฏตัวของกระแสไฟฟ้าในขดลวดเมื่อใส่แม่เหล็กเข้าไป

2. ตัวนำไฟฟ้าคู่ขนานสองตัวจะมีปฏิกิริยาต่อกันอย่างไรหากกระแสไหลผ่านตัวนำเหล่านั้นไปในทิศทางเดียวกัน

ก) พวกเขาถูกดึงดูด b) พวกเขาผลักออกไป c) แรงปฏิสัมพันธ์เป็นศูนย์ d) ไม่ได้ให้คำตอบที่ถูกต้อง

3. เมื่อกระแสไฟฟ้าตรงไหลผ่านตัวนำ จะมีสนามแม่เหล็กปรากฏขึ้นรอบๆ ตัวตัวนำ ตรวจพบได้จากตำแหน่งของตะไบเหล็กบนแผ่นกระดาษหรือการหมุนของเข็มแม่เหล็กที่อยู่ใกล้ตัวนำ สนามแม่เหล็กนี้สามารถเคลื่อนที่ไปในอวกาศได้อย่างไร

ก) การโอนตะไบเหล็ก b) การถ่ายโอนแม่เหล็ก c) การถ่ายโอนตัวนำด้วยกระแสไฟฟ้า d) ไม่สามารถเคลื่อนย้ายสนามแม่เหล็กได้

4. เมื่อเปิดปุ่ม K เข็มแม่เหล็กที่จุด A และ B ภายในขดลวดจะวางตำแหน่งอย่างไร

ก) ขั้วเหนืออันเดียวกันทางขวาตามรูป

b) ขั้วเหนือเดียวกันทางซ้ายตามรูป

c) ลูกศรมีขั้วเหนือหันเข้าหากัน

d) ลูกศรมีขั้วใต้หันเข้าหากัน

5. เหตุใดการออกแบบมอเตอร์ AC จึงง่ายกว่ามอเตอร์กระแสตรง? เหตุใดมอเตอร์กระแสตรงจึงถูกนำมาใช้ในการขนส่ง?

6. กำหนดขั้วของแม่เหล็กไฟฟ้า

7. วาดสนามแม่เหล็กของกระแสและกำหนดทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็ก

8. กำหนดทิศทางของแรงที่กระทำต่อตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าอยู่ในสนามแม่เหล็ก

9 . คุณมีวัตถุสามชิ้น - “อุปกรณ์”: บล็อกไม้ ตะปูเหล็กสองตัวที่ไม่ดึงดูดกัน และแม่เหล็กถาวร

“กล่องดำ” สามกล่องประกอบด้วยแม่เหล็ก ตะปูสองตัว และบล็อกไม้หนึ่งอัน เครื่องมือใดและตามลำดับที่ดีที่สุดที่จะใช้เพื่อค้นหาว่าแต่ละลิ้นชักมีอะไรบ้าง

10. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงใช้กระแส 2 A จากแหล่งจ่าย 24 V กำลังทางกลของมอเตอร์จะเป็นเท่าใดหากความต้านทานของขดลวดอยู่ที่ 3 โอห์ม ประสิทธิภาพของมันคืออะไร?