ТОПТ - Магнитные свойства вещества

Магнитные свойства вещества

С магнитами мы встречаемся везде: в природе, технике, науке, быту. Вокруг нас очень много магнитов: Земля – это огромный магнит; звезда, дающая нам жизнь – Солнце – магнит еще более грандиозный. Весь окружающий нас мир буквально пронизан магнитными полями.
Что же такое магнит? Какой смысл заключен в это понятие? Почему одно тело магнитно, а другое нет?
ЕщеЭрстедом в 1920 году экспериментально было доказано неразрывная связь между электрическим током, текущем по проводу и магнитным полем. Это означает что электрический ток порождает магнитное поле.
Наблюдая за магнитными действиями тока, Ампером была высказана мысль о том, что появление любого магнитного поля обусловлено электрическим током, протекающим внутри частиц вещества. Эти замкнутые токи, по мнениюАмпера, и являются элементарными носителями магнетизма.
Исследования атома позволили установить, что в магнитном отношении атом представляет собой сложную магнитную систему, суммарный магнитный момент которой складывается из магнитного момента ядра, орбитального и спинового магнитных моментов всех электронов. Как показали исследования в дальнейшем магнитный момент ядра в несколько сот раз меньше магнитногомомента электрона, поэтому им можно и пренебречь. Нужно учесть, что и электронный газ также участвует в формировании общего магнитного момента.
Магнетизм является особым проявлением движения электронов в атомах и молекулах вещества.В зависимости от характера намагничивания все вещества подразделяются на диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные.
Вещество называется диамагнитным, если онооказывает прохождению магнитных силовых линий более высокое сопротивление чем вакуум. Величина, характеризующая это сопротивление называется магнитная проницаемость:

μ=ΦΦ0,
где Φ - магнитный поток в рассматриваемом веществе
Φ0 - магнитный поток в вакууме

Магнитный поток через поверхность площадью S ,расположенную под α к направлению однородного магнитного поля с индукцией B рассчитывается поформуле:

Φ=B∙S∙cosα Н∙м2А∙м→Вб |
1Вб=1Н∙м2А∙м=1Тл∙м2 |

Магнитная проницаемость вакуума μ0=1.
Диамагнитное и парамагнитное вещество в магнитном поле. а – диамагнитное, б – парамагнитное.
Поэтому внешнее магнитное поле стремится вытолкнуть его из себя. Образцы из диамагнитных веществ в виде стержней располагаются перпендикулярно к магнитному полю(рис. «а»). Из металлов диамагнитными являютсямедь, алюминий, висмут, сурьма, серебро, золото, ртуть и др.
Парамагнитные вещества проводят магнитные силовые линии лучше, чем вакуум.В магнитном поле они располагаются вдоль направления силовых линий(рис. «б»). К числу парамагнитных металлов относятся магний, кальций, марганец, осмий, литий, хром, иридий, платина и др.
К ферромагнетикам относится группа сильно магнитных веществ, отличительной чертойкоторых является способность намагничиваться даже в слабых магнитных полях, т.е. обладающих высокой магнитной восприимчивостью. Таким образом, вещества, характеризующиеся резко выраженным парамагнетизмом, называются ферромагнитными. Ферромагнетиками являются железо, кобальт, никель, гадолиний, их сплавы определенного состава, некоторые химические соединения, а также тройные сплавынеферромагнитных металлов типа Mn-Al-Cu.
Для ферромагнетиков существует определенная температура, выше которой они теряют свои специфические магнитные свойства и становятся парамагнитными (так называемая точка Кюри). В таблице приведены значения точек Кюри для некоторых ферромагнетиков.

Точки Кюри для некоторых ферромагнетиков:

Вещество | Fe | Co | Ni | Gd | Fe3O4 | Fe3C |
Точка Кюри,℃ | 760 | 1075 | 362 | 16 | 588 |210 |

Понятие о пара- и диамагнетизме

Теория, объясняющая различие в магнитных свойствах веществ на основе изучения строения отдельных частиц этих веществ – их атомов или молекул,- получила название молекулярной теории магнетизма. Эта теория очень сложна и во многом еще не завершена. Поэтому здесь мы не можем разбирать ее сколько - нибудь...