Магнитные свойства вещества

Вещество Скачать презентацию
<< Магнитные свойства		Исследование материалов >>

Магнитные моменты электронов и атомов	Атом в магнитном поле	Магнитное поле в веществе	Магнитное поле в веществе	Ферромагнетики
Ферромагнетики				Ферромагнетики
Ферромагнетики	Ферромагнетики

Фото из презентации «Магнитные свойства вещества» к уроку химии на тему «Вещество»

Автор: Владимир Иванович. Чтобы познакомиться с фотографией в полном размере, нажмите на её эскиз. Чтобы можно было использовать все фотографии на уроке химии, скачайте бесплатно презентацию «Магнитные свойства вещества» со всеми фотографиями в zip-архиве размером 328 КБ.

Скачать презентацию

Магнитные свойства вещества

содержание презентации «Магнитные свойства вещества»

Сл	Текст	Эф	Сл	Текст	Эф
1	Магнитные свойства вещества. 1. Магнитные моменты	0	28	водород, азот, NaCl и др.).	0
	электронов и атомов 2. Атом в магнитном поле 3.		29	Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле. При	0
	Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле 4.			внесении диамагнитного вещества в магнитное поле его
	Магнитное поле в веществе 5. Ферромагнетики.			атомы приобретают наведенные магнитные моменты. В
2	Магнитные моменты электронов и атомов. Различные	0		пределах малого объема ?V изотропного диамагнетика
	среды при рассмотрении их магнитных свойств называют			наведенные магнитные моменты всех атомов одинаковы и
	магнетиками. Все вещества в той или иной мере			направлены противоположно вектору . Вектор
	взаимодействуют с магнитным полем. У некоторых			намагниченности диамагнетика равен.
	материалов магнитные свойства сохраняются и в		30	Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле. Для	0
	отсутствие внешнего магнитного поля. Намагничивание			всех диамагнетиков Таким образом, вектор магнитной
	материалов происходит за счет токов, циркулирующих			индукции собственного магнитного поля, создаваемого
	внутри атомов – вращения электронов и движения их в			диамагнетиком при его намагничивании во внешнем поле
	атоме. Поэтому намагничивание вещества следует			направлен в сторону, противоположную . (В отличии от
	описывать при помощи реальных атомных токов, называемых			диэлектрика в электрическом поле). У диамагнетиков.
	«амперовскими» токами.		31	Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле.	0
3	Магнитные моменты электронов и атомов. В отсутствие	0		Парамагнетизм (от греч. para – возле, рядом и
	внешнего магнитного поля магнитные моменты атомов			магнетизм) ? свойство веществ во внешнем магнитном поле
	вещества ориентированы обычно беспорядочно, так что			намагничиваться в направлении этого поля, поэтому
	создаваемые ими магнитные поля компенсируют друг друга.			внутри парамагнетика к действию внешнего поля
	При наложении внешнего магнитного поля атомы стремятся			прибавляется действие наведенного внутреннего поля.
	сориентироваться своими магнитными моментами по			Парамагнетиками называются вещества, атомы которых
	направлению внешнего магнитного поля, и тогда			имеют в отсутствии внешнего магнитного поля, отличный
	компенсация магнитных моментов нарушается, тело			от нуля магнитный момент . Эти вещества намагничиваются
	приобретает магнитные свойства – намагничивается.			в направлении вектора.
4	Магнитные моменты электронов и атомов. Большинство	0	32	Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле. В	0
	тел намагничивается очень слабо и величина индукции			отсутствии внешнего магнитного поля намагниченность
	магнитного поля B в таких веществах мало отличается от			парамагнетика , так как векторы разных атомов
	величины индукции магнитного поля в вакууме . Если			ориентированы беспорядочно. При внесении парамагнетика
	магнитное поле слабо усиливается в веществе, то такое			во внешнее магнитное поле, происходит преимущественная
	вещество называется парамагнетиком. если ослабевает, то			ориентация собственных магнитных моментов атомов по
	это диамагнетик. Но есть вещества, обладающие сильными			направлению поля, так что парамагнетик намагничивается.
	магнитными свойствами. Такие вещества называются			Значения для парамагнетиков положительны ( ) и
	ферромагнетиками.			находятся в пределах , то есть, примерно как и у
5	Магнитные моменты электронов и атомов. Эти вещества	0		диамагнетиков.
	способны сохранять магнитные свойства и в отсутствие		33	Ферромагнетики. К ферромагнетикам (ferrum – железо)	0
	внешнего магнитного поля, представляя собой постоянные			относятся вещества, магнитная восприимчивость которых
	магниты. Все тела при внесении их во внешнее магнитное			положительна и достигает значений . Намагниченность и
	поле намагничиваются в той или иной степени, т.е.			магнитная индукция ферромагнетиков растут с увеличением
	создают собственное магнитное поле, которое			напряженности магнитного поля нелинейно, и в полях
	накладывается на внешнее магнитное поле.			намагниченность ферромагнетиков достигает предельного
6	Магнитные моменты электронов и атомов. Магнитные	0		значения , а вектор магнитной индукции растет линейно с
	свойства вещества определяются магнитными свойствами			:
	электронов и атомов. Магнетики состоят из атомов,		34	Ферромагнетики. Ферромагнитные свойства материалов	0
	которые в свою очередь состоят из положительных ядер и,			проявляются только у веществ в твердом состоянии, атомы
	условно говоря, вращающихся вокруг них электронов.			которых обладают постоянным спиновым или орбитальным
7	Магнитные моменты электронов и атомов. Электрон,	0		магнитным моментом, в частности у атомов с
	движущийся по орбите в атоме эквивалентен замкнутому			недостроенными внутренними электронными оболочками.
	контуру с орбитальным током где е – заряд электрона, ?			Типичными ферромагнетиками являются переходные металлы.
	– частота его вращения по орбите. Орбитальному току			В ферромагнетиках происходит резкое усиление внешних
	соответствует орбитальный магнитный момент электрона.			магнитных полей. Причем для ферромагнетиков сложным
	Где S- площадь орбиты электрона, - единичный вектор			образом зависит от величины магнитного поля. Типичными
	нормали к S.			ферромагнетиками являются Fe, Co, Ni, Gd, Tb, Dy, Ho,
8	Магнитные моменты электронов и атомов. На рисунке	0		Er, Tm, а также соединения ферромагнитных материалов с
	показано направление орбитального магнитного момента			неферромагнитными.
	электрона.		35	Ферромагнетики. Существенным отличием	0
9	Магнитные моменты электронов и атомов. Электрон,	0		ферромагнетиков от диа- и парамагнетиков является
	движущийся по орбите имеет орбитальный момент импульса			наличие у ферромагнетиков самопроизвольной (спонтанной)
	, который имеет противоположное направление по			намагниченности в отсутствие внешнего магнитного поля.
	отношению к и связан с ним соотношением Здесь,			Наличие у ферромагнетиков самопроизвольного магнитного
	коэффициент пропорциональности ? называется			момента в отсутствие внешнего магнитного поля означает,
	гиромагнитным отношением орбитальных моментов и равен			что электронные спины и магнитные моменты атомных
	где m – масса электрона.			носителей магнетизма ориентированы в веществе
10	Магнитные моменты электронов и атомов. Кроме того,	0		упорядоченным образом.
	электрон обладает собственным моментом импульса ,		36	Ферромагнетики. Ферромагнетики это вещества,	0
	который называется спином электрона Спину электрона			обладающие самопроизвольной намагниченностью, которая
	соответствует спиновый магнитный момент электрона ,			сильно изменяется под влиянием внешних воздействий –
	направленный в противоположную сторону: Величину			магнитного поля, деформации, температуры.
	называют гиромагнитным отношением спиновых моментов.			Ферромагнетики, в отличие от слабо магнитных диа- и
11	Магнитные моменты электронов и атомов. Проекция	0		парамагнетиков, являются сильно магнитными веществами:
	спинового магнитного момента электрона на направление			внутреннее магнитное поле в них может в сотни раз
	вектора индукции магнитного поля может принимать только			превосходить внешнее поле.
	одно из следующих двух значений: где – квантовый		37	Ферромагнетики. Основные отличия магнитных свойств	0
	магнитный момент электрона – магнетон Бора. Орбитальным			ферромагнетиков. 1) Нелинейная зависимость
	магнитным моментом атома называется геометрическая			намагниченности от напряженности магнитного поля Н
	сумма орбитальных магнитных моментов всех электронов			(рисунок) . Как видно из рисунка при наблюдается
	атома.			магнитное насыщение.
12	Магнитные моменты электронов и атомов. где Z –	0	38	Ферромагнетики. 2) При зависимость магнитной	0
	число всех электронов в атоме – порядковый номер		38	индукции В от Н нелинейная, а при – линейна.	0
	элемента в периодической системе Менделеева.		39	Ферромагнетики. Зависимость относительной магнитной	0
	Орбитальным моментом импульса L атома называется			проницаемости от Н имеет сложный характер (рисунок),
	геометрическая сумма моментов импульса всех электронов			причем максимальные значения ? очень велики( ).
	атома:		40	Ферромагнетики. 4) У каждого ферромагнетика имеется	0
13	Атом в магнитном поле. При внесении атома в	0		такая температура называемая точкой Кюри ( ), выше
	магнитное поле с индукцией на электрон, движущийся по			которой это вещество теряет свои особые магнитные
	орбите эквивалентной замкнутому контуру с током,			свойства. Наличие температуры Кюри связано с
	действует момент сил При этом изменяется орбитальный			разрушением при упорядоченного состояния в магнитной
	момент импульса электрона:			подсистеме кристалла – параллельной ориентации
14	Атом в магнитном поле. Аналогично изменяется вектор	0		магнитных моментов. Для никеля температура Кюри равна
	орбитального магнитного момента электрона Из этого			360 ?С.
	следует, что векторы и , и сама орбита прецессирует		41	Ферромагнетики. 5) Существование магнитного	0
	вокруг направления вектора . На рисунке показано			гистерезиса. На рисунке показана петля гистерезиса –
	прецессионное движение электрона и его орбитального			график зависимости намагниченности вещества от
	магнитного момента, а также дополнительное			напряженности магнитного поля Н.
	(прецессионное) движение электрона.		42	Ферромагнетики. Намагниченность при называется	0
15	Атом в магнитном поле.	0		намагниченность насыщения. Намагниченность при
16	Атом в магнитном поле. Эта прецессия называется	0		называется остаточной намагниченностью (что необходимо
	Ларморовской прецессией. Угловая скорость этой			для создания постоянных магнитов). Напряженность
	прецессии зависит только от индукции магнитного поля и			магнитного поля, полностью размагниченного
	совпадает с ней по направлению. Теорема Лармора:			ферромагнетика, называется коэрцитивной силой. Она
	единственным результатом влияния магнитного поля на			характеризует способность ферромагнетика сохранять
	орбиту электрона в атоме является прецессия орбиты и			намагниченное состояние.
	вектора – орбитального магнитного момента электрона с		43	Ферромагнетики. Большой коэрцитивной силой (широкой	0
	угловой скоростью вокруг оси, проходящей через ядро			петлей гистерезиса) обладают магнитотвердые материалы.
	атома параллельно вектору индукции магнитного поля.			Малую коэрцитивную силу имеют магнитомягкие материалы.
17	Атом в магнитном поле. Прецессия орбиты электрона в	0		Измерение гиромагнитного отношения для ферромагнетиков
	атоме приводит к появлению дополнительного орбитального			показали, что элементарными носителями магнетизма в них
	тока, направленного противоположно току I и			являются спиновые магнитные моменты электронов.
	соответствующего ему наведенного орбитального			Самопроизвольно при намагничиваются лишь очень
	магнитного момента.			маленькие монокристаллы ферромагнитных материалов,
18	Атом в магнитном поле. Где – площадь проекции	0		например никеля или железа.
	орбиты электрона на плоскость, перпендикулярную вектору		44	Ферромагнетики. Для того чтобы постоянными	0
	. Знак минус говорит, что противоположен вектору .			магнитными свойствами – постоянным магнитом стал
	Тогда общий орбитальный момент атома равен:			большой кусок железа, необходимо его намагнитить, т.е.
19	Магнитное поле в веществе. При изучении магнитного	0		поместить в сильное магнитное поле, а затем это поле
	поля в веществе различают два типа токов – макротоки и			убрать. Оказывается, что при большой исходный кусок
	микротоки. Макротоками называются токи проводимости и			железа разбит на множество очень маленьких ( ),
	конвекционные токи, связанные с движением заряженных			полностью намагниченных областей – доменов. Векторы
	макроскопических тел. Микротоками (молекулярными			намагниченности доменов в отсутствие внешнего
	токами) называют токи, обусловленные движением			магнитного поля ориентированы таким образом, что полный
	электронов в атомах, молекулах и ионах. Магнитное поле			магнитный момент ферромагнитного материала равен нулю.
	в веществе является суперпозицией двух полей: внешнего		45	Ферромагнетики. Если бы в отсутствие поля кристалл	0
	магнитного поля, создаваемого макротоками и внутреннего			железа был бы единым доменом, то это привело бы к
	или собственного, магнитного поля, создаваемого			возникновению значительного внешнего магнитного поля,
	микротоками.			содержащего значительную энергию (рисунок 6.11, a).
20	Магнитное поле в веществе. Характеризует магнитное	0		Разбиваясь на домены, ферромагнитный кристалл уменьшает
	поле в веществе вектор , равный геометрической сумме и			энергию магнитного поля. При этом, разбиваясь на
	магнитных полей: Количественной характеристикой			косоугольные области (рисунок 6.11, г), можно легко
	намагниченного состояния вещества служит векторная			получить состояние ферромагнитного кристалла, из
	величина – намагниченность , равная отношению			которого магнитное поле вообще не выходит.
	магнитного момента малого объема вещества к величине		46	Ферромагнетики. В целом в монокристалле реализуется	0
	этого объема:			такое разбиение на доменные структуры, которое
21	Магнитное поле в веществе. Для того чтобы связать	0		соответствует минимуму свободной энергии
	вектор намагниченности среды с током , рассмотрим			ферромагнетика. Если поместить ферромагнетик, разбитый
	равномерно намагниченный параллельно оси цилиндрический			на домены, во внешнее магнитное поле, то в нем
	стержень длиной h и поперечным сечением S (рисунок ).			начинается движение доменных стенок. Они перемещаются
	Равномерная намагниченность означает, что плотность			таким образом, чтобы областей с ориентацией вектора
	атомных циркулирующих токов внутри материала повсюду			намагниченности по полю стало больше, чем областей с
	постоянна.			противоположной ориентацией (рисунок 6.11, б, в, г).
22	Магнитное поле в веществе. Каждый атомный ток в	0		Такое движение доменных стенок понижает энергию
	плоскости сечения стержня, перпендикулярной его оси,			ферромагнетика во внешнем магнитном поле.
	представляет микроскопический кружок, причем все		47	Ферромагнетики. По мере нарастания магнитного поля	0
	микротоки текут в одном направлении – против часовой			весь кристалл превращается в один большой домен с
	стрелки. В местах соприкосновения отдельных атомов и			магнитным моментом, ориентированным по полю (рисунок ).
	молекул молекулярные токи противоположно направлены и			В реальном куске железа содержится огромное число
	компенсируют друг друга. Нескомпенсированными остаются			мелких кристалликов с различной ориентацией, в каждом
	лишь токи, текущие вблизи поверхности материала,			из которых имеется несколько доменов. Ферромагнитные
	создавая на поверхности материала некоторый микроток ,			материалы играют огромную роль в самых различных
	возбуждающий во внешнем пространстве магнитное поле,			областях современной техники.
	равное полю, созданному всеми молекулярными токами.		48	Ферромагнетики.	0
23	Магнитное поле в веществе. Закон полного тока для	0	49	Ферромагнетики. Широкое распространение в	0
	магнитного поля в вакууме можно обобщить на случай			радиотехнике, особенно в высокочастотной радиотехнике
	магнитного поля в веществе: где и – алгебраическая			получили ферриты – ферромагнитные неметаллические
	сумма макро- и микротоков сквозь поверхность, натянутую			материалы – соединения окиси железа с окислами других
	на замкнутый контур L. Вклад в дают только те			металлов. Ферриты сочетают ферромагнитные и
	молекулярные токи, которые нанизаны на замкнутый контур			полупроводниковые свойства, именно с этим связано их
	L.			применение как магнитных материалов в радиоэлектронике
24	Магнитное поле в веществе. Алгебраическая сумма сил	0		и вычислительной технике. Ферриты обладают высоким
	микротоков связана с циркуляцией вектора			значениями намагниченности и температурами Кюри.
	намагниченности соотношением тогда закон полного тока		50	Ферромагнетики. В реальном куске железа содержится	0
	можно записать в виде Вектор называется напряженностью			огромное число мелких кристалликов с различной
	магнитного поля.			ориентацией, в каждом из которых имеется несколько
25	Магнитное поле в веществе. Таким образом, закон	0		доменов. Ферромагнитные материалы играют огромную роль
	полного тока для магнитного поля в веществе утверждает,			в самых различных областях современной техники.
	что циркуляция вектора напряженности магнитного поля			Магнитомягкие материалы используются в электротехнике
	вдоль произвольного замкнутого контура L равна			при изготовлении трансформаторов, электромоторов,
	алгебраической сумме макротоков сквозь поверхность			генераторов, в слаботочной технике связи и
	натянутую на этот контур: Намагниченность изотропной			радиотехнике; магнитожесткие материалы применяют при
	среды с напряженностью связаны соотношением:			изготовлении постоянных магнитов.
26	Магнитное поле в веществе. где – коэффициент	0	51	Ферромагнетики. Магнитные материалы широко	0
	пропорциональности, характеризующий магнитные свойства			используются в традиционной технологии записи
	вещества и называемый магнитной восприимчивостью среды.			информации в винчестере.. Магнитное вещество 2 нанесено
	Он связан с магнитной проницаемостью соотношением :			тонким слоем на основу твердого диска 3. Каждый бит
27	Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле.	0		информации представлен группой магнитных доменов (в
	Микроскопические плотности токов в намагниченном			идеальном случае – одним доменом). Для перемагничивания
	веществе чрезвычайно сложны и сильно изменяются даже в			домена (изменения направления вектора его
	пределах одного атома. Но во многих практических			намагниченности) используется поле записывающей головки
	задачах столь детальное описание является излишним, и			4 (5 – считывающая головка). Энергия, необходимая для
	нас интересуют средние магнитные поля, созданные			записи, зависит от объема домена и наличия
	большим числом атомов. Как мы уже говорили, магнетики			дополнительных стабилизирующих слоев, препятствующих
	можно разделить на три основные группы: диамагнетики,			самопроизвольной потере информации. При этом
	парамагнетики и ферромагнетики.			используется запись на вертикально ориентированные
28	Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле.	0		домены и достигается плотность записи до .
	Диамагнетизм (от греч. dia – расхождение и магнетизм) ?		52	Контрольные вопросы. Магнитный момент электрона и	0
	свойство веществ намагничиваться навстречу приложенному			атома Атом во внешнем магнитном поле. Прецессия
	магнитному полю. Диамагнетиками называются вещества,			электронной орбиты во внешнем магнитном поле. Теорема
	магнитные моменты атомов которых в отсутствии внешнего			Лармора. Объяснение диамагнетизма. Почему все вещества
	поля равны нулю, т.к. магнитные моменты всех электронов			обладают диамагнитными свойствами Объяснение
	атома взаимно скомпенсированы (например инертные газы,			парамагнетизма.
52	«Магнитные свойства вещества» \| Магнитные свойства вещества				0