Индукция Скачать
презентацию
<<  Магнетизм Свойства магнитов  >>
Электромагнетизм
Электромагнетизм
Магнитные свойства вещества
Магнитные свойства вещества
Магнитные моменты электронов и атомов
Магнитные моменты электронов и атомов
Магнитные моменты атомов
Магнитные моменты атомов
Компенсация магнитных моментов
Компенсация магнитных моментов
Внешнее магнитное поле
Внешнее магнитное поле
Магнетики
Магнетики
Электрон
Электрон
Орбитальный магнитный момент
Орбитальный магнитный момент
Коэффициент пропорциональности
Коэффициент пропорциональности
 Электрон обладает собственным моментом импульса
Электрон обладает собственным моментом импульса
Спиновый магнитный момент
Спиновый магнитный момент
Проекция спинового магнитного момента
Проекция спинового магнитного момента
Геометрическая сумма орбитальных магнитных моментов
Геометрическая сумма орбитальных магнитных моментов
Общий орбитальный момент
Общий орбитальный момент
Атом в магнитном поле
Атом в магнитном поле
Электричество и магнетизм
Электричество и магнетизм
Угловая скорость
Угловая скорость
Электричество и магнетизм
Электричество и магнетизм
Теорема Лармора
Теорема Лармора
Прецессия орбиты электрона
Прецессия орбиты электрона
Общий орбитальный момент атома
Общий орбитальный момент атома
Магнитное поле в веществе
Магнитное поле в веществе
Магнитное поле
Магнитное поле
Намагниченность
Намагниченность
Вектор
Вектор
Атомный ток
Атомный ток
Токи, текущие вблизи поверхности материала
Токи, текущие вблизи поверхности материала
Закон полного тока
Закон полного тока
Алгебраическая сумма
Алгебраическая сумма
Циркуляция вектора
Циркуляция вектора
Намагниченность изотропной среды
Намагниченность изотропной среды
Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле
Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле
Магнетики можно разделить на три основные группы
Магнетики можно разделить на три основные группы
Диамагнетизм
Диамагнетизм
Вектор намагниченности диамагнетика
Вектор намагниченности диамагнетика
Магнитная восприимчивость диамагнетиков
Магнитная восприимчивость диамагнетиков
Парамагнетизм
Парамагнетизм
Щелочные металлы
Щелочные металлы
Магнитная восприимчивость парамагнетиков
Магнитная восприимчивость парамагнетиков
Ферромагнетики
Ферромагнетики
Вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью
Вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью
Парамагнетики
Парамагнетики
Отличия магнитных свойств ферромагнетиков
Отличия магнитных свойств ферромагнетиков
Зависимость магнитной индукции
Зависимость магнитной индукции
Зависимость относительной магнитной проницаемости
Зависимость относительной магнитной проницаемости
Исследования
Исследования
Температура
Температура
Температура Кюри
Температура Кюри
Материал
Материал
Существование магнитного гистерезиса
Существование магнитного гистерезиса
Намагниченность насыщения
Намагниченность насыщения
Напряженность
Напряженность
Электричество и магнетизм
Электричество и магнетизм
Измерение гиромагнитного отношения
Измерение гиромагнитного отношения
Монокристаллы
Монокристаллы
Ферромагнитный кристалл
Ферромагнитный кристалл
Рис
Рис
Разбиение всего кристалла на домены
Разбиение всего кристалла на домены
Электричество и магнетизм
Электричество и магнетизм
Движение доменных стенок
Движение доменных стенок
Намагничивание поликристаллического ферромагнетика
Намагничивание поликристаллического ферромагнетика
Ферромагнитные материалы
Ферромагнитные материалы
Магнитные материалы
Магнитные материалы
Магнитное вещество
Магнитное вещество
Электричество и магнетизм
Электричество и магнетизм
Электричество и магнетизм
Электричество и магнетизм
Схема установки цифровой записи информации
Схема установки цифровой записи информации
Поверхность компакт-диска
Поверхность компакт-диска
Структура CD-R диска
Структура CD-R диска
Пять слоев
Пять слоев
Устройство считывающей головки CD ROM
Устройство считывающей головки CD ROM
Схема считывания данных с компакт-диска
Схема считывания данных с компакт-диска
Размер информационных ячеек
Размер информационных ячеек
Устройство FMD диска
Устройство FMD диска
Сверхпроводники в магнитном поле
Сверхпроводники в магнитном поле
Необычность поведения
Необычность поведения
Электроны объединяются в куперовские пары
Электроны объединяются в куперовские пары
Куперовские пары
Куперовские пары
Импульс отдельного электрона
Импульс отдельного электрона
Идеальный проводник
Идеальный проводник
Свойство сверхпроводников
Свойство сверхпроводников
Лекция окончена
Лекция окончена
Слайды из презентации «Электричество и магнетизм» к уроку физики на тему «Индукция»

Автор: Кузнецов С.И.. Чтобы увеличить слайд, нажмите на его эскиз. Чтобы использовать презентацию на уроке, скачайте файл «Электричество и магнетизм.ppt» бесплатно в zip-архиве размером 1586 КБ.

Скачать презентацию

Электричество и магнетизм

содержание презентации «Электричество и магнетизм.ppt»
СлайдТекст
1 Электромагнетизм

Электромагнетизм

03.10.2014

Кузнецов Сергей Иванович доцент кафедры ОФ ЕНМФ ТПУ

2 Магнитные свойства вещества

Магнитные свойства вещества

Лекция №13. Магнитные свойства вещества.

13.1. Магнитные моменты электронов и атомов. 13.2. Атом в магнитном поле. 13.3. Магнитное поле в веществе. 13.4. Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле. 13.5. Ферромагнетики.

3 Магнитные моменты электронов и атомов

Магнитные моменты электронов и атомов

13.1. Магнитные моменты электронов и атомов.

Различные среды при рассмотрении их магнитных свойств называют магнетики. Все вещества в той или иной мере взаимодействуют с магнитным полем. У некоторых материалов магнитные свойства сохраняются и в отсутствие внешнего магнитного поля. Намагничивание материалов происходит за счет токов, циркулирующих внутри атомов – вращения электронов и движения их в атоме. «амперовские токи».

4 Магнитные моменты атомов

Магнитные моменты атомов

В отсутствие внешнего магнитного поля магнитные моменты атомов вещества ориентированы обычно беспорядочно, так что создаваемые ими магнитные поля компенсируют друг друга.

5 Компенсация магнитных моментов

Компенсация магнитных моментов

При наложении внешнего магнитного поля атомы стремятся сориентироваться своими магнитными моментами по направлению внешнего магнитного поля, и тогда компенсация магнитных моментов нарушается, тело приобретает магнитные свойства – намагничивается.

6 Внешнее магнитное поле

Внешнее магнитное поле

Все тела при внесении их во внешнее магнитное поле намагничиваются в той или иной степени, т.е. создают собственное магнитное поле, которое накладывается на внешнее магнитное поле. Магнитные свойства вещества определяются магнитными свойствами электронов и атомов.

7 Магнетики

Магнетики

состоят из атомов, которые в свою очередь состоят из положительных ядер и, условно говоря, вращающихся вокруг них электронов.

8 Электрон

Электрон

движущийся по орбите в атоме эквивалентен замкнутому контуру с орбитальным током где е – заряд электрона, ? – частота его вращения по орбите.

9 Орбитальный магнитный момент

Орбитальный магнитный момент

Орбитальному току соответствует орбитальный магнитный момент электрона где S – площадь орбиты, – единичный вектор нормали к S, – скорость электрона. Электрон, движущийся по орбите имеет орбитальный момент импульса Lе , который имеет противоположное направление по отношению к Pm и связан с ним соотношением:

10 Коэффициент пропорциональности

Коэффициент пропорциональности

называется гиромагнитным отношением.

11  Электрон обладает собственным моментом импульса

Электрон обладает собственным моментом импульса

Кроме того, электрон обладает собственным моментом импульса LеS, который называется спином электрона: (13.1.4) где h постоянная Планка:

12 Спиновый магнитный момент

Спиновый магнитный момент

Спину электрона LeS соответствует спиновый магнитный момент электрона PmS, направленный в противоположную сторону: (13.1.5) Величину ?S называют гиромагнитным отношением спиновых моментов (13.1.6).

13 Проекция спинового магнитного момента

Проекция спинового магнитного момента

электрона на направление вектора индукции магнитного поля может принимать только одно из следующих двух значений (13.1.7) где ?Б – квантовый магнитный момент электрона – магнетон Бора.

14 Геометрическая сумма орбитальных магнитных моментов

Геометрическая сумма орбитальных магнитных моментов

Орбитальным магнитным моментом Рm атома называется геометрическая сумма орбитальных магнитных моментов всех электронов атома (13.1.8) где Z – число всех электронов в атоме – порядковый номер элемента в периодической системе Менделеева. Орбитальным моментом импульса L атома называется геометрическая сумма моментов импульса всех электронов атома: (13.1.9) Более подробно вышеназванные характеристики мы обсудим в разделе «Атомная и ядерная физика».

15 Общий орбитальный момент

Общий орбитальный момент

атома равен векторной сумме магнитных моментов (орбитальных и спиновых) всех электронов:

16 Атом в магнитном поле

Атом в магнитном поле

13.2. Атом в магнитном поле.

В магнитное поле с индукцией на электрон, движущийся по орбите эквивалентной замкнутому контуру с током, действует момент сил : (13.2.1) При этом изменяется орбитальный момент импульса электрона: (13.2.2) Аналогично изменяется вектор орбитального магнитного момента электрона (13.2.3)

17
18 Угловая скорость

Угловая скорость

Эта прецессия называется Ларморовской прецессией. Угловая скорость этой прецессии ?L зависит только от индукции магнитного поля и совпадает с ней по направлению: (13.2.4).

Из этого следует, что векторы и , и сама орбита прецессирует вокруг направления вектора

19
20 Теорема Лармора

Теорема Лармора

единственным результатом влияния магнитного поля на орбиту электрона в атоме является прецессия орбиты и вектора – орбитального магнитного момента электрона с угловой скоростью ?L вокруг оси, проходящей через ядро атома параллельно вектору индукции магнитного поля.

21 Прецессия орбиты электрона

Прецессия орбиты электрона

в атоме приводит к появлению дополнительного орбитального тока, направленного противоположно току I и соответствующего ему наведенного орбитального магнитного момента ?Pm где – площадь проекции орбиты электрона на плоскость, перпендикулярную вектору . Знак минус говорит, что ? противоположен вектору .

22 Общий орбитальный момент атома

Общий орбитальный момент атома

в магнитном поле равен векторной сумме: Первое слагаемое – полный магнитный момент равен нулю. Тогда орбитальный момент атома Z – число электронов в атоме.

23 Магнитное поле в веществе

Магнитное поле в веществе

13.3. Магнитное поле в веществе.

При изучении магнитного поля в веществе различают два типа токов – макротоки и микротоки. Макротоками называются токи проводимости и конвекционные токи, связанные с движением заряженных макроскопических тел. Микротоками (молекулярными токами) называют токи, обусловленные движением электронов в атомах, молекулах и ионах.

24 Магнитное поле

Магнитное поле

Характеризует магнитное поле в веществе вектор , равный геометрической сумме создаваемого макротоками и создаваемого микротоками:

Магнитное поле в веществе является суперпозицией двух полей: внешнего магнитного поля, создаваемого макротоками и внутреннего или собственного, магнитного поля, создаваемого микротоками.

25 Намагниченность

Намагниченность

Количественной характеристикой намагниченного состояния вещества служит – намагниченность , равная отношению магнитного момента малого объема вещества к величине этого объема: Где – магнитный момент i-го атома из числа n атомов, содержащихся в объеме ?V.

26 Вектор

Вектор

Для того чтобы связать вектор с током Iмикро, рассмотрим равномерно намагниченный параллельно оси цилиндрический стержень:

Равномерная намагниченность означает, что плотность атомных циркулирующих токов внутри материала Iмикро повсюду постоянна.

27 Атомный ток

Атомный ток

Каждый атомный ток в плоскости сечения стержня, перпендикулярной его оси, представляет микроскопический кружок, причем все микротоки текут в одном направлении – против часовой стрелки.

В местах соприкосновения отдельных атомов и молекул молекулярные токи противоположно направлены и компенсируют друг друга.

28 Токи, текущие вблизи поверхности материала

Токи, текущие вблизи поверхности материала

Некомпенсированными остаются лишь токи, текущие вблизи поверхности материала, создавая на поверхности материала некоторый микроток Iмикро, возбуждающий во внешнем пространстве магнитное поле, равное полю, созданному всеми молекулярными токами.

29 Закон полного тока

Закон полного тока

для магнитного поля в веществе: где Iмикро и Iмакро – алгебраическая сумма макро- и микротоков сквозь поверхность, натянутую на замкнутый контур L. Как видно из рис. вклад в Iмикро дают только те молекулярные токи, которые нанизаны на замкнутый контур L.

30 Алгебраическая сумма

Алгебраическая сумма

сил микротоков связана с циркуляцией вектора намагниченности соотношением: (13.3.3) тогда закон полного тока можно записать в виде (13.3.4) Вектор называется напряженностью магнитного поля.

31 Циркуляция вектора

Циркуляция вектора

Таким образом, закон полного тока для магнитного поля в веществе утверждает, что циркуляция вектора напряженности магнитного поля вдоль произвольного замкнутого контура L равна алгебраической сумме макротоков сквозь поверхность натянутую на этот контур: (13.3.5) Этот закон полного тока в интегральной форме. В дифференциальной форме его можно записать: (13.3.6).

32 Намагниченность изотропной среды

Намагниченность изотропной среды

с напряженностью связаны соотношением (13.3.7) где – магнитная восприимчивость среды. коэффициент пропорциональности, характеризующий магнитные свойства вещества.

33 Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле

Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле

13.4.Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле.

Микроскопические плотности токов в намагниченном веществе чрезвычайно сложны и сильно изменяются даже в пределах одного атома. Но нас интересуют средние магнитные поля, созданные большим числом атомов. Как было сказано характеристикой намагниченного состояния вещества служит векторная величина – намагниченность , равная отношению магнитного момента малого объема вещества к величине этого объема: (13.4.1) Где – магнитный момент i-го атома из числа n атомов, содержащихся в объеме ?V.

34 Магнетики можно разделить на три основные группы

Магнетики можно разделить на три основные группы

диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Если магнитное поле слабо усиливается в веществе, то такое вещество называется парамагнетиком (Се3+, Рr3+, Ti3+, V3+, Fe2+, Mg2+, Li, Na) если ослабевает, то это диамагнетик (Bi, Cu, Ag, Au и др.). Вещества, обладающие сильными магнитными свойствами называются ферромагнетиками (Fe, Co, Ni и пр.). постоянные магниты.

35 Диамагнетизм

Диамагнетизм

(от греч. dia – расхождение) ? свойство веществ намагничиваться навстречу приложенному магнитному полю. Диамагнетиками называются вещества, магнитные моменты атомов которых в отсутствии внешнего поля равны нулю, т.к. магнитные моменты всех электронов атома взаимно скомпенсированы (например инертные газы, водород, азот, NaCl, Bi, Cu, Ag, Au и др.). При внесении диамагнитного вещества в магнитное поле его атомы приобретают наведенные магнитные моменты ?Pm направленные противоположно вектору .

36 Вектор намагниченности диамагнетика

Вектор намагниченности диамагнетика

равен (13.4.2) Для всех диамагнетиков Вектор магнитной индукции собственного магнитного поля, создаваемого диамагнетиком при его намагничивании во внешнем поле направлен в сторону, противоположную (В отличии от диэлектрика в электрическом поле). У диамагнетиков –магнитная восприимчивость среды.

37 Магнитная восприимчивость диамагнетиков

Магнитная восприимчивость диамагнетиков

Вещество

I мол?10-6

He Cu Zn Ag Au Bi CO2

?2,02 ?5,41 ?11,40 ?21,50 ?29,59 ?284,0 ?21

38 Парамагнетизм

Парамагнетизм

(от греч. para – возле) ? свойство веществ во внешнем магнитном поле намагничиваться в направлении этого поля поэтому внутри парамагнетика к действию внешнего поля прибавляется действие наведенного внутреннего поля. Парамагнетиками называются вещества, атомы которых имеют в отсутствии внешнего магнитного поля, отличный от нуля магнитный момент .

Эти вещества намагничиваются в направлении вектора .

39 Щелочные металлы

Щелочные металлы

К парамагнетикам относятся многие щелочные металлы, кислород О2, оксид азота NO, хлорное железо FeCI2 Се3+, Рr3+, Ti3+, V3+, Fe2+, Mg2+, Li, Na и др. В отсутствии внешнего магнитного поля намагниченность парамагнетика J = 0, так как векторы разных атомов ориентированы беспорядочно. При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле, происходит преимущественная ориентация собственных магнитных моментов атомов по направлению поля, так что парамагнетик намагничивается. Значения для парамагнетиков положительны ( ) и находятся в пределах ~ 10–5 ? 10–3, то есть, как и у диамагнетиков.

40 Магнитная восприимчивость парамагнетиков

Магнитная восприимчивость парамагнетиков

в расчете на один моль (атом).

Вещество

Iмол?10-6

Вещество

Iмол?10-6

Mg Na Rb Ba K Li Ca W

13,25 15,1 18,2 20,4 21,25 24,6 44,0 55,0

Sr Ti U Pu FeS EuCl3 CoCl3

91,2 161,0 414,0 627,0 1074,0 2650,0 121660,0

41 Ферромагнетики

Ферромагнетики

13.5. Ферромагнетики.

К ферромагнетикам (ferrum – железо) относятся вещества, магнитная восприимчивость которых положительна и очень велика. Намагниченность и магнитная индукция ферромагнетиков растут с увеличением напряженности магнитного поля нелинейно, и в полях ~ 8?103 А/м намагниченность ферромагнетиков достигает предельного значения , а вектор магнитной индукции растет линейно с : Наличие у ферромагнетиков самопроизвольного магнитного момента в отсутствие внешнего магнитного поля означает, что электронные спины и магнитные моменты атомных носителей магнетизма ориентированы в веществе упорядоченным образом.

42 Вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью

Вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью

Ферромагнетики это вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий – магнитного поля, деформации, температуры. У ферромагнетиков магнитная восприимчивость положительна и очень велика = 104 ? 105. В ферромагнетиках происходит резкое усиление внешних магнитных полей. Для ферромагнетиков сложным образом зависит от величины магнитного поля. Типичными ферромагнетиками являются Fe, Co, Ni, Gd,, Dy, Ho, Er, Tm, а также соединения ферромагнитных материалов с неферромагнитными: Fe3Al, Ni3Mn, ZnCMn3 Ферромагнетики, в отличие от слабо магнитных диа- и парамагнетиков, являются сильно магнитными веществами: внутреннее магнитное поле в них может в сотни раз превосходить внешнее поле.

43 Парамагнетики

Парамагнетики

Ферромагнетики (Fe, Co, Ni и др.) и парамагнетики (U, Pu, FeS) втягиваются в область более сильного поля, диамагнетики (Bi и др.)– выталкиваются из области сильного поля.

44 Отличия магнитных свойств ферромагнетиков

Отличия магнитных свойств ферромагнетиков

Основные отличия магнитных свойств ферромагнетиков. 1) Нелинейная зависимость намагниченности от напряженности магнитного поля Н (рис.). Как видно из (рис.), при Н > HS наблюдается магнитное насыщение. Рис. 13.5.

45 Зависимость магнитной индукции

Зависимость магнитной индукции

2) При Н < HS зависимость магнитной индукции В от Н - нелинейная, а при Н > HS – линейна (рис.). Рис. 13.6.

46 Зависимость относительной магнитной проницаемости

Зависимость относительной магнитной проницаемости

3) Зависимость относительной магнитной проницаемости ? от Н имеет сложный характер (рис.), причем максимальные значения ? очень велики (103 ? 106). Рис. 13.7.

47 Исследования

Исследования

Впервые систематичес-кие исследования ? от Н были проведены в 1872 г. А. Г. Столетовым (1839–1896) – выдающимся русским физиком. На рис. изображена зависимость магнитной проницаемости ферромагнетиков от напряженности магнитного поля – кривая Столетова.

48 Температура

Температура

4) У каждого ферромагнетика имеется такая температура называемая точкой Кюри (ТК ), выше которой это вещество теряет свои особые магнитные свойства.

Наличие температуры Кюри связано с разрушением при T > TК упорядоченного состояния в магнитной подсистеме кристалла – параллельной ориентации магнитных моментов.

49 Температура Кюри

Температура Кюри

Для никеля температура Кюри равна 360 ?С. Если подвесить образец никеля вблизи пламени горелки так, чтобы он находился в поле сильного постоянного магнита, то не нагретый образец может располагаться горизонтально, сильно притягиваясь к магниту. По мере нагрева образца и достижения температуры T > TК ферромагнитные свойства у никеля исчезают и образец никеля падает. Остыв до температуры ниже точки Кюри, образец вновь притянется к магниту. Нагревшись, вновь падает и т. д. Эти периодические колебания будут продолжаться все время, пока горит свеча или горелка .

50 Материал

Материал

Температура Кюри TС ферромагнетиков.

Материал

Fe

Co

Ni

Gd

Dy

Ho

Tm

Er

Температура Кюри, K

1043

1403

631

289

87

20

25

19,6

51 Существование магнитного гистерезиса

Существование магнитного гистерезиса

5) Существование магнитного гистерезиса. На (рис) показана петля гистерезиса – график зависимости намагниченности вещества от напряженности магнитного поля Н. Рис. 13.10.

52 Намагниченность насыщения

Намагниченность насыщения

JS -намагниченность насыщения.

JR - остаточная намагниченность

Нс - коэрцитивная сила.

53 Напряженность

Напряженность

Намагниченность JS при Н = НS называется намагниченность насыщения. Намагниченность JR при Н = 0 называется остаточной намагниченностью (что служит для создания постоянных магнитов) Напряженность Нс магнитного поля, полностью размагниченного ферромагнетика, называется коэрцитивной силой. Она характеризует способность ферромагнетика сохранять намагниченное состояние. Большой коэрцитивной силой (широкой петлей гистерезиса) обладают магнитотвердые материалы, используемые для изготовления постоянных магнитов Малую коэрцитивную силу имеют магнитомягкие материалы (используются для изготовления трансформаторов).

54
55 Измерение гиромагнитного отношения

Измерение гиромагнитного отношения

для ферромагнетиков показали, что элементарными носителями магнетизма в ферромагнетиках являются спиновые магнитные моменты электронов.

56 Монокристаллы

Монокристаллы

Самопроизвольно намагничиваются лишь очень маленькие монокристаллы ферромагнитных материалов, например никеля или железа. Оказывается, что большой исходный кусок железа разбит на множество очень маленьких (10–2 ? 10–3 см), полностью намагниченных областей – доменов. Векторы намагниченности доменов в отсутствие внешнего магнитного поля ориентированы таким образом, что полный магнитный момент ферромагнитного материала равен нулю.

57 Ферромагнитный кристалл

Ферромагнитный кристалл

Если бы в отсутствие поля кристалл железа был бы единым доменом, то это привело бы к возникновению значительного внешнего магнитного поля, содержащего значительную энергию (рис.). Разбиваясь на домены, ферромагнитный кристалл уменьшает энергию магнитного поля. При этом, разбиваясь на косоугольные области (рис. г), можно легко получить состояние ферромагнитного кристалла, из которого магнитное поле вообще не выходит.

58 Рис

Рис

13.11.

59 Разбиение всего кристалла на домены

Разбиение всего кристалла на домены

уменьшает общую энергию системы пропорционально объему кристалла. В монокристалле реализуется такое разбиение на доменные структуры, которое соответствует минимуму свободной энергии ферромагнетика. Если поместить ферромагнетик, разбитый на домены, во внешнее магнитное поле, то в нем начинается движение доменных стенок. Они перемещаются таким образом, чтобы областей с ориентацией вектора намагниченности по полю стало больше, чем областей с противоположной ориентацией. Такое движение доменных стенок понижает энергию ферромагнетика во внешнем магнитном поле. По мере нарастания магнитного поля весь кристалл превращается в один большой домен с магнитным моментом, ориентированным по полю (рис.).

60
61 Движение доменных стенок

Движение доменных стенок

приводит к характерному шуму по мере того, как увеличивается магнитное поле. Впервые этот эффект наблюдался в 1919 г. немецким профессором Г. Г. Баркгаузеном (1881–1956).

Схема эксперимента по наблюдению эффекта Баркгаузена – скачкообразное изменение намагничивания ферромагнетика сопровождается щелчками в динамике

62 Намагничивание поликристаллического ферромагнетика

Намагничивание поликристаллического ферромагнетика

a – область обратимого намагничивания; b, c – необратимое намагничивание; d – изменение намагничивания при выключении внешнего магнитного поля. Вставка – увеличенный детальный ход процесса намагничивания.

63 Ферромагнитные материалы

Ферромагнитные материалы

играют огромную роль в самых различных областях современной техники. Магнитомягкие материалы используются в электротехнике при изготовлении трансформаторов, электромоторов, генераторов, в слаботочной технике связи и радиотехнике; Магнитожесткие материалы применяют при изготовлении постоянных магнитов. Широкое распространение в радиотехнике, особенно в высокочастотной радиотехнике получили ферриты – ферромагнитные неметаллические материалы – соединения окиси железа (Fe2O3) с окислами других металлов. Ферриты сочетают ферромагнитные и полупроводниковые свойства, именно с этим связано их применение как магнитных материалов в радиоэлектронике и вычислительной технике. Ферриты обладают высоким значениями намагниченности и температурами Кюри.

64 Магнитные материалы

Магнитные материалы

широко используются в традиционной технологии записи информации в винчестере (рис.).

65 Магнитное вещество

Магнитное вещество

нанесено тонким слоем на основу твердого диска. Каждый бит информации представлен группой магнитных доменов (в идеальном случае – одним доменом). Для перемагничивания домена (изменения направления вектора его намагниченности) используется поле записывающей головки. Энергия, необходимая для этого, зависит от объема домена и наличия дополнительных стабилизирующих слоев, препятствующих самопроизвольной потере информации. При этом используется запись на вертикально ориентированные домены и достигается плотность записи до 450 Гб/см2 (в обычных винчестерах в 10 раз меньше).

66
67
68 Схема установки цифровой записи информации

Схема установки цифровой записи информации

1 ? лазер; 2 ? оптическая система; 3 ? диск-оригинал; 4 ? электропривод вращения диска; 5 ? модулятор; 6 ? электропривод поперечного смещения объектива; 7 ? электродинамический двигатель; 8 ? емкостной датчик ошибок фокусировки; 9 ? система стабилизации частоты вращения двигателя 4.

69 Поверхность компакт-диска

Поверхность компакт-диска

Примерно так выглядит поверхность компакт-диска при большом увеличении (черным цветом показаны участки с нарушенным отражающим слоем).

70 Структура CD-R диска

Структура CD-R диска

71 Пять слоев

Пять слоев

В структуре CD-R диска можно выделить пять слоев. Изначально изготавливается пластмассовая основа диска ? поликарбонат (Е), которая составляет основную часть CD-R и придает ему необходимую прочность и форму. На готовую пластмассовую форму наносится активный слой (D). Этот слой позволяет осуществлять запись на диск и определяет его надежность и качество считывания информации в дальнейшем. После того, как был нанесен активный слой, диск покрывается специальным слоем светоотражающего материала (C). Завершающим этапом изготовления диска является нанесение защитного слоя (В), на который наносится изображение (А). Основное отличие всех CD-R в слое (D). На сегодняшний день существуют две разновидности красителей для этого слоя, на основе цианина и на основе фталоцианина. Цианиновый краситель обладает сине-зеленым (большинство дисков TDK) или насыщенно синим (Verbatim, серия «Metal Azo») оттенком рабочей поверхности. Фталоцианин, практически бесцветен, с бледным оттенком салатового (диски Rostok Media) или золотистого цвета (печально известные BTC). Сложно сказать, какой из этих двух слоев лучше. Цианиновый краситель более терпим к различным сочетаниям мощности чтения/записи, чем «золотой» фталоцианиновый, но менее устойчив к свету. Фталоцианин ? несколько более современная разработка.

72 Устройство считывающей головки CD ROM

Устройство считывающей головки CD ROM

73 Схема считывания данных с компакт-диска

Схема считывания данных с компакт-диска

Система фокусиpовки включает подвижную линзу (1), приводимую в движение электромагнитной системой Voice Coil, сделанной по аналогии с подвижной системой громкоговорителя. Изменение напряженности магнитного поля, создаваемого катушкой (2), вызывает перемещение подвешенного на упругом держателе (3) магнита (4), к которому крепится линза, и соответственно пеpефокусиpовку лазерного луча. Благодаря малой инерционности такая система эффективно отслеживает вертикальные биения диска даже при значительных скоростях вращения.

74 Размер информационных ячеек

Размер информационных ячеек

? питов и расстояние между соседними дорожками на дисках DVD (снизу) почти в два раза меньше, чем на компакт-дисках (сверху). Поэтому на DVD-диске помещается гораздо больше информации.

75 Устройство FMD диска

Устройство FMD диска

76 Сверхпроводники в магнитном поле

Сверхпроводники в магнитном поле

Необычными магнитными свойствами обладают сверхпроводники – вещества с бесконечно большой проводимостью или нулевым электрическим сопротивлением.

77 Необычность поведения

Необычность поведения

сверхпроводников в магнитном поле связана с принципиально разными механизмами, лежащими в основе эффекта отсутствия сопротивления в идеальном проводнике и сверхпроводнике. В идеальном проводнике нет рассеяния электронов проводимости на дефектах решетки, что соответствует бесконечно большой длине свободного пробега электронов.

78 Электроны объединяются в куперовские пары

Электроны объединяются в куперовские пары

В сверхпроводнике электроны объединяются в куперовские пары с нулевым спином , а затем эти пары электронов при низких температурах конденсируются в сверхтекучую электропроводящую жидкость. В такой жидкости в отличие от идеального проводника, нельзя помешать одному электрону делать то, что делают остальные электроны, поскольку все пары электронов стремятся попасть в одинаковое состояние.

79 Куперовские пары

Куперовские пары

электронов в сверхпроводнике образуются и конденсируются в сверхпроводящую жидкость при низких температурах – электронный бозе-конденсат:

80 Импульс отдельного электрона

Импульс отдельного электрона

В сверхтекучей электропроводящей жидкости, в частности, нельзя внешним магнитным полем изменить импульс отдельного электрона или равномерное распределение электронов в объеме сверхпроводника. В результате магнитное поле оказывается всегда вытолкнутым из объема сверхпроводника.

81 Идеальный проводник

Идеальный проводник

В идеальный проводник после охлаждения магнитное поле не проникает (б); проводник, ставший идеальным проводником при охлаждении во внешнем магнитном поле, сохраняет в себе магнитное поле после выключения внешнего магнитного поля (в); сверхпроводник, охлаждаемый в магнитном поле, после перехода в сверхпроводящее состояние выталкивает из своего объема внешнее магнитное поле – эффект Мейснера – Оксенфельда (г).

82 Свойство сверхпроводников

Свойство сверхпроводников

Это важное свойство сверхпроводников было открыто в 1933 г. спустя 22 года после открытия сверхпроводимости немецкими физиками Мейснером и Оксенфельдом. Они первые установили, что независимо от условий эксперимента магнитное поле в объем сверхпроводника не проникает. Кроме того, они обнаружили, что сверхпроводник, охлажденный до температуры ниже критической, в постоянном магнитном поле самопроизвольно выталкивает магнитное поле из своего объема и магнитная индукция в объеме сверхпроводника становится равной нулю, т.е. сверхпроводник является идеальным диамагнетиком с магнитной восприимчивостью ? = –1.

83 Лекция окончена

Лекция окончена

«Электричество и магнетизм»
http://900igr.net/prezentatsii/fizika/Elektrichestvo-i-magnetizm/Elektrichestvo-i-magnetizm.html
cсылка на страницу
Урок

Физика

133 темы
Слайды
Презентация: Электричество и магнетизм.ppt | Тема: Индукция | Урок: Физика | Вид: Слайды
900igr.net > Презентации по физике > Индукция > Электричество и магнетизм.ppt