Магнитные свойства вещества. (Лекция 26) - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №1

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №2

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №3

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №4

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №5

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №6

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №7

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №8

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №9

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №10

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №11

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №12

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №13

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №14

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №15

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №16

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №17

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №18

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №19

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №20

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №21

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №22

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №23

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №24

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №25

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №26

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №27

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №28

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №29

Магнитные свойства вещества. (Лекция 26), слайд №30

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Магнитные свойства вещества. (Лекция 26). Доклад-сообщение содержит 30 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Лк. 23 Магнитные свойства вещества

Слайд 2

Описание слайда:

Магнитное поле в веществе. Любые вещества содержат движущиеся заряды и, следовательно, создают магнитные поля. В боль-шинстве случаев эти поля оказываются хаотично ориентированы и, складываясь, гасят друг друга. Однако воздействие на вещество внешнего маг-нитного поля упорядочивает микротоки вещества, и их суммарное поле становится отличным от нуля. Вещество намагничивается. Для количествен-ного описания намагничивания вводится вектор намагничивания единицы объема.

Слайд 3

Описание слайда:

Т.е. магнитный момент - Рm в объеме вещества - V, представляет собой векторную сумму магнитных моментов отдельных молекул. Размерность намагниченности А/м (такая же как у напряженности магнитного поля). Выразим намагниченность через индукцию или напряженность поля в веществе и свяжем последнюю с напряженность внешнего поля. Сделаем это для простого случая, когда намагниченность пропорциональна напряженности поля. Магнитное поле в веществе складывается из двух полей: внешнего поля, с индукцией В0, и поля, создаваемого намагниченным веществом - Ввнутр. Индукция суммарного поля будет Т.е. магнитный момент - Рm в объеме вещества - V, представляет собой векторную сумму магнитных моментов отдельных молекул. Размерность намагниченности А/м (такая же как у напряженности магнитного поля). Выразим намагниченность через индукцию или напряженность поля в веществе и свяжем последнюю с напряженность внешнего поля. Сделаем это для простого случая, когда намагниченность пропорциональна напряженности поля. Магнитное поле в веществе складывается из двух полей: внешнего поля, с индукцией В0, и поля, создаваемого намагниченным веществом - Ввнутр. Индукция суммарного поля будет B=B0 +Bвнутр (23.2)

Слайд 4

Описание слайда:

Рассмотрим объем вещества в виде кругового цилинд-ра сечения S и длины l, внесенного в однородное внешнее магнитное поле с индукцией B0. Рассмотрим объем вещества в виде кругового цилинд-ра сечения S и длины l, внесенного в однородное внешнее магнитное поле с индукцией B0. Если рассмотреть любое сечение цилиндра, перпендикулярное его оси, то во внутрен- них участках сечения магнетика молекуляр- ные токи соседних атомов направлены навстречу друг другу и взаимно компенсируются. Некомпенсирован-ными будут лишь молекулярные токи, выходящие на боковую поверхность цилиндра. Эти токи подобны току соленоида и создают магнитное поле с индукцией Bвнутр = μ0I/l где I – сила молекулярного тока, а число витков соленоида = 1.

Слайд 5

Описание слайда:

С другой стороны, магнитный момент контура из молекулярных токов равен p=SI. Выразив величину молекулярного тока и подставив ее в формулу для индукции внутреннего поля, получим: С другой стороны, магнитный момент контура из молекулярных токов равен p=SI. Выразив величину молекулярного тока и подставив ее в формулу для индукции внутреннего поля, получим: Поскольку Sl=V - объем выделенной области, а p/V - ее намагниченность - J, индукция внутреннего поля выразится следующей формулой: Суммарное поле в веществе будет иметь индукцию

Слайд 6

Описание слайда:

Ранее мы ввели характеристику магнитного поля, создаваемого током, которая определяется исключи-тельно током и не зависит от параметров среды. Это напряженность поля Н=В/ μ0. Первое слагаемое в скобках (23.21) – это напряженность внешнего поля – Н0. Тогда Ранее мы ввели характеристику магнитного поля, создаваемого током, которая определяется исключи-тельно током и не зависит от параметров среды. Это напряженность поля Н=В/ μ0. Первое слагаемое в скобках (23.21) – это напряженность внешнего поля – Н0. Тогда Мы полагаем, что намагниченность вещества – J пропорциональна напряженности внешнего поля J=κH, где κ - безразмерный коэффициент пропорцио-нальности, называемый магнитной восприимчи-востью вещества, а величина μ=κ+1 - называется магнитной проницаемостью. В результате будем иметь формулу для определения индукции поля в веществе:

Слайд 7

Описание слайда:

Классификация веществ по магнитным свойствам В зависимости от величины магнитной восприимчивости – κ или магнитной проницаемости – μ вещества подразделяются на Диамагнетики Парамагнетики Ферромагнетики Ферримагнетики Антиферромагнетики Рассмотрим классификацию веществ по магнитным свойствам подробнее.

Слайд 8

Описание слайда:

Диамагнетики Это вещества, атомы которых в отсутствии магнитного поля не обладают магнитными моментами. При этом влияние внешнего магнитного поля является проявлением электромагнитной индукции. Согласно правилу Ленца магнитное поле индукционного тока будет направлено против поля, вызвавшего индук-ционный ток, т.е. против внешнего магнитного поля. В результате магнитная восприимчивость диамагнетика оказывается отрицательной. Диамагнетизм присущ всем веществам. Однако в веществах, атомы которых обладают собственным магнитным моментом он оказывается многократно перекрыт другими магнитными явлениями.

Слайд 9

Описание слайда:

Парамагнетики Это вещества, атомы которых обладают собствен-ным магнитным моментом, но магнитное взаимо-действие их между собой мало. Пока нет внешнего магнитного поля, атомы совершают беспорядочное тепловое движение, а их магнитные моменты ориентированы в пространстве также беспорядоч-но. В магнитном поле моменты атомов ориентиру-ются преимущественно в направлении поля. Появляется намагниченность и магнитное поле вещества оказывается со направленным с вызвав-шим его внешним полем. Суммарное поле в веществе оказывается больше внешнего поля, что соответствует κ >0, или μ > 1. Однако магнитная восприимчивость парамагнетиков значительно меньше 1.

Слайд 10

Описание слайда:

Ферромагнетики Это вещества с сильными магнитными моментами атомов, которые взаимодействуют друг с другом. К ним относятся железо, никель, кобальт и их сплавы, а также некоторые редкоземельные металлы: При объединении таких атомов в кристаллическую решетку, при не высоких температурах образуются намагниченные области вещества - магнитные домены, обладающие большими магнитными моментами. Суммарное магнитное поле магнитных доменов ферромагнитного образца может быть не нулевым, даже при отсутствии внешнего поля (постоянные магниты).

Слайд 11

Описание слайда:

При наличии внешнего поля магнитные моменты доменов устанавливаются вдоль него, добавляя к индукции внешнего поля индукции поля доменов. Индукция суммарного поля может во много раз превосходить индукцию внешнего поля. Зависимость намагниченности от напряженности внешнего поля имеет сложный характер. Типичный график этой зависимости При наличии внешнего поля магнитные моменты доменов устанавливаются вдоль него, добавляя к индукции внешнего поля индукции поля доменов. Индукция суммарного поля может во много раз превосходить индукцию внешнего поля. Зависимость намагниченности от напряженности внешнего поля имеет сложный характер. Типичный график этой зависимости показан на рисунке. Даже при малых напряженностях внеш- Него поля зависимость от нее намагниченности заметно нелинейная.

Слайд 12

Описание слайда:

С увеличением напряженности внешнего поля на-магниченность возрастает вследствие того, что все большее число доменов ориентируются вдоль поля. Этот процесс связан с изменениями домен-ных границ и сопровождается дополнительными эффектами. Наконец все домены образца оказы-ваются ориентированы вдоль поля, вещество дос-тигло магнитного насыщения. Дальнейшее увели-чение напряженности внешнего поля больше не приводит к увеличению намагниченности. С увеличением напряженности внешнего поля на-магниченность возрастает вследствие того, что все большее число доменов ориентируются вдоль поля. Этот процесс связан с изменениями домен-ных границ и сопровождается дополнительными эффектами. Наконец все домены образца оказы-ваются ориентированы вдоль поля, вещество дос-тигло магнитного насыщения. Дальнейшее увели-чение напряженности внешнего поля больше не приводит к увеличению намагниченности. Если уменьшать напряженность внешнего поля от насыщающей величины, то график размагничива-ния не совпадает с графиком намагничивания.

Слайд 13

Описание слайда:

Слайд 14

Описание слайда:

Ферримагнетики Это вещества у которых магнитные моменты атомов или ионов велики и образуют две (или несколько) магнитных подрешеток с противоположной намагниченностью. Если магнитные поля подрешеток не компенсируют друг друга, вещество ведет себя подобно ферромагнетику и называется феррит. Широкое использование ферритов обусловлено тем, что они представляют собой соединения окислов и являются диэлектриками. Это качество оказывается очень ценным, поскольку ферромагнентики - это проводники.

Слайд 15

Описание слайда:

Ферримагнетизм- наиболее общий случай упорядоченного магнитного состояния вещества. Ферромагнетизм и , антиферромагнетизм можно рассматривать как частные случаи ферримагнетизма. Ферримагнетизм- наиболее общий случай упорядоченного магнитного состояния вещества. Ферромагнетизм и , антиферромагнетизм можно рассматривать как частные случаи ферримагнетизма. Антиферромагнетики это вещества, в которых ниже некоторой температуры спонтанно возникает антипараллельная ориентация элементарных магнитных моментов одинаковых атомов или ионов кристаллической решетки. Для антиферромагнетиков характерна небольшая положительная магнитная восприимчивость 10-3 – 10-5, которая значительно зависит от температуры

Слайд 16

Описание слайда:

Классификация веществ по магнитным свойствам

Слайд 17

Описание слайда:

Действие магнитных сил на контур с током в неоднородном поле

Слайд 18

Описание слайда:

Однородное магнитное поле оказывает на виток с током только вращающее действие. После поворота витка в положение, при котором его магнитный момент совпадет по направлению с вектором Однородное магнитное поле оказывает на виток с током только вращающее действие. После поворота витка в положение, при котором его магнитный момент совпадет по направлению с вектором индукции повернувшего его магнитного поля, силы ампера только растягивают виток в разные стороны и не стремятся переместить или повернуть его.

Слайд 19

Описание слайда:

В случае неоднородного поля его силовые линии не являются параллельными. Они расходятся в направлении убывания индукции поля и сходятся в направлении возрастания. На рисунке для примера показаны силовые линии поля цилиндрической катушки В случае неоднородного поля его силовые линии не являются параллельными. Они расходятся в направлении убывания индукции поля и сходятся в направлении возрастания. На рисунке для примера показаны силовые линии поля цилиндрической катушки

Слайд 20

Описание слайда:

Если контур с током помещен в неоднородное поле, то силы ампера, наряду с вращающим, будут оказывать на него и перемещающее действие. Определить направле-ние перемещающего действия можно изображением сил Ампера, которые перпендикулярны вектору ин-дукции магнитного поля. Для случая возрастания поля в направлении оси Х изображаем сходящиеся в этом направлении силовые линии и перпендикулярные им силы ампера, которые действуют на контур с током Если контур с током помещен в неоднородное поле, то силы ампера, наряду с вращающим, будут оказывать на него и перемещающее действие. Определить направле-ние перемещающего действия можно изображением сил Ампера, которые перпендикулярны вектору ин-дукции магнитного поля. Для случая возрастания поля в направлении оси Х изображаем сходящиеся в этом направлении силовые линии и перпендикулярные им силы ампера, которые действуют на контур с током

Слайд 21

Описание слайда:

Слайд 22

Описание слайда:

Силовое действие неоднородного магнитного поля на вещество Диамагнетик выталкивается из области сильного поля. Парамагнетик втягивается в область сильного поля. Ферромагнетик с большой силой втягивается в область сильного поля

Слайд 23

Описание слайда:

Электромагнитные колебания. Существование электроэнергии в виде энергии магнитного и электрического полей напоминает существование механи-ческой энергии в виде кинетической энергии движения и потенциальной энергии покоя. Как известно, в механике легко реализуются процессы периодической перекачки энергии из одного вида в другой. Эти процессы называются механическими колебаниями. Ана- логичные процессы реализуются и для электро- энергии. Более того, в этом случае удается прос- транственно разделить накопители электрической и магнитной энергии. Накопителем электричес- кой энергии является конденсатор, а накопителем магнитной - катушка индуктивности. Соединив их вместе, получим цепь, в которой возможны электрические колебания. Данная цепь получила название колебательный контур

Слайд 24

Описание слайда:

Пусть в какой-то момент времени ток в контуре равен нулю, а конденсатор заряжен до некоторой величины напряжения - Um. Ясно, что это напряжение создаст в цепи ток, для которого, следуя второму правилу Кирхгофа, можно составить уравнение: uc+uL=0. Напряжение между обкладками конденсатора - uc определяется его зарядом uc=q/C. Напряжение на катушке индуктивности - это ЭДС самоиндукции, взятая с противоположным знаком: uL=Ldi/dt. Наконец, ток разрядки конденсатора, который является током во всей цепи равен i=dq/dt. Подставив все это в исходное уравнение, получим: Пусть в какой-то момент времени ток в контуре равен нулю, а конденсатор заряжен до некоторой величины напряжения - Um. Ясно, что это напряжение создаст в цепи ток, для которого, следуя второму правилу Кирхгофа, можно составить уравнение: uc+uL=0. Напряжение между обкладками конденсатора - uc определяется его зарядом uc=q/C. Напряжение на катушке индуктивности - это ЭДС самоиндукции, взятая с противоположным знаком: uL=Ldi/dt. Наконец, ток разрядки конденсатора, который является током во всей цепи равен i=dq/dt. Подставив все это в исходное уравнение, получим:

Слайд 25

Описание слайда:

Это типичное уравнение колебательного процесса, аналогичное уравнению механических колебаний тела с массой m, удерживаемого пружиной с жесткостью k: kx+md2x/dt2=0, где х - координата тела. Продолжая эту аналогию можно сказать, что величина 1/С ассоциируется с жесткостью пружины, а индуктивность L - с массой колеблющегося тела. Более того, потенциальная энергия заряженного конденсатора и сжатой пружины выражаются одинаковыми по виду формулами: WC=(1/C)*(q2/2), U=k*(x2/2). Точно такая же аналогия имеется в формулах кинетической энергии движущейся массы и энергии магнитного поля катушки индуктивности:T=mv2/2, WL=Li2/2. Это типичное уравнение колебательного процесса, аналогичное уравнению механических колебаний тела с массой m, удерживаемого пружиной с жесткостью k: kx+md2x/dt2=0, где х - координата тела. Продолжая эту аналогию можно сказать, что величина 1/С ассоциируется с жесткостью пружины, а индуктивность L - с массой колеблющегося тела. Более того, потенциальная энергия заряженного конденсатора и сжатой пружины выражаются одинаковыми по виду формулами: WC=(1/C)*(q2/2), U=k*(x2/2). Точно такая же аналогия имеется в формулах кинетической энергии движущейся массы и энергии магнитного поля катушки индуктивности:T=mv2/2, WL=Li2/2.

Слайд 26

Описание слайда:

Решение колебательного уравнения хорошо известно - это функция синуса или косинуса времени. Для колебательного контура мы имеем: Решение колебательного уравнения хорошо известно - это функция синуса или косинуса времени. Для колебательного контура мы имеем: q=Qmcos(ωt+θ) (23.6) Подставим это выражение в (23.6) и получим формулу для параметра ω: Названия параметров формулы колебательного движения, в применении к (23.6) следующие: ωt+θ - фаза колебания размерность - рад ω - круговая частота колебания размерность- рад/с θ - начальная фаза колебания размерность - рад Qm - амплитуда колебания размерность - Кл

Слайд 27

Описание слайда:

Имея формулу для заряда конденсатора в колебательном контуре, легко получить выражение для тока в нем: Имея формулу для заряда конденсатора в колебательном контуре, легко получить выражение для тока в нем: i=dq/dt=-Qωsin(ωt+θ)=Imcos(ωt+θ+π/2) (23.7) Ток в контуре изменяется во времени также по косинусоидальному закону, но его фаза на π/2 превышает фазу изменения заряда конденсатора. На рисунке 23.5 показан график изменения во времени заряда и тока

Слайд 28

Описание слайда:

Слайд 29

Описание слайда:

В начальный момент времени (t=0) заряд конденсатора максима-лен, а ток в цепи равен нулю. Вся энергия сосредоточена в кон-денсаторе в виде электрического поля между обкладками. Маг-нитное поле катушки равно нулю. По мере разрядки конденса-тора ток в цепи увеличивается (по модулю), что ведет к возраста-нию индукции поля в катушке и увеличению энергии магнитного поля. При ωt=π/2 конденсатор полностью разряжен, а ток в цепи (по модулю) и энергия магнитного поля катушки достигают максимальной величины. Вся энергия оказалась передана из конденсатора в катушку. Далее ток в катушке уменьшается (по модулю) и возникающая при этом ЭДС самоиндукции поддерживает неизменным направление тока в контуре. Этот ток заряжает конденсатор но в полярности, противоположной начальной. К моменту времени ωt=π ток в катушке уменьшился до 0, а конденсатор оказался заряженным до первоначальной величины заряда, но в противоположной полярности. Энергия из катушки вновь вернулась в конденсатор. Далее весь процесс колебания повторяется для противоположных начальным полярности заряда конденсатора и направления тока в катушке В начальный момент времени (t=0) заряд конденсатора максима-лен, а ток в цепи равен нулю. Вся энергия сосредоточена в кон-денсаторе в виде электрического поля между обкладками. Маг-нитное поле катушки равно нулю. По мере разрядки конденса-тора ток в цепи увеличивается (по модулю), что ведет к возраста-нию индукции поля в катушке и увеличению энергии магнитного поля. При ωt=π/2 конденсатор полностью разряжен, а ток в цепи (по модулю) и энергия магнитного поля катушки достигают максимальной величины. Вся энергия оказалась передана из конденсатора в катушку. Далее ток в катушке уменьшается (по модулю) и возникающая при этом ЭДС самоиндукции поддерживает неизменным направление тока в контуре. Этот ток заряжает конденсатор но в полярности, противоположной начальной. К моменту времени ωt=π ток в катушке уменьшился до 0, а конденсатор оказался заряженным до первоначальной величины заряда, но в противоположной полярности. Энергия из катушки вновь вернулась в конденсатор. Далее весь процесс колебания повторяется для противоположных начальным полярности заряда конденсатора и направления тока в катушке

Слайд 30

Описание слайда:

Пяитиминутка Колебательный контур составлен из катушки индуктивности L=1 мГн и конденсатора С=10000пФ. Определить частоту собственных колебаний в контуре