Магнетиктер


1. Магнетиктер классификациясы
2. Магнитомеханикалық құбылыстар. Атомдар мен молекулалардың магнит моменттері
3. Диамагнетизм
4. Парамагнетизм
Магнетиктер классификациясың баяндау үшін ең әуелі әр түрлі заттардың магнетик қасиеттері арқылы сипаттауға болатын шамаларды қарастыралық. Осы мақсатпен заттың бірлік көлеміндегі магниттелу шамасын анықтайтын магниттік қабылдағыш х деген шама енгізілген.
Көлем бірлігіндегі х қабылдағыштың орнына кейде, бір киломоль затқа келетін киломолярлы қабылдағыш хкм (хкат) (жай химиялық заттар үшін кило-атомды) немесе бірлік массаға келетін меншкті қабылдағыш хмен алынады. Осы қабылдағыштар мәндерінің арасында мынадай қатыстар бар:
ХKM=ХVКM, мұндағы Vкм— заттың киломольдық көлемі (м3)кмоль есебіндегі мұндағы — зат тығыздығы (кг/м3 есебіндегі). Бұл кезде х — өлшемсіз шама болады, хкм (немесе хкат) шамасының өлшемділігі м3/кмоль немесе м3/кат), ал хмен — м3/кг.
Заттың моліне (грамм-молекулаға) келетін қабылдағыш молярлы (жай химиялық заттар үшін — атомды) деп атыйды. Хм=Хvм болағындығы анық, мұндағы Vм— заттың мольдық көлемі (см3/моль). Х км (СИ системасында) және Хм (Гаусс системасында) мәндерінің арасында мынадай қатынас бар:

Барлық магнетиктер таңбалары және магнит қабылдағыштықтарына қарай үш топқа бөлінеді:
I) диамагнетиктер, мұнда х-ның мәні теріс, абсолют шамасы жағынан өте аз болып келеді
(Хкм ~ 10-8 10-7 м3(кмоль);
2) парамагнетиктер, мұнда х-ның мәні аса үлкен емес, бірақ оң болып келеді

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 9 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 300 теңге




Жоспар

Магнетиктер

1. Магнетиктер классификациясы
2. Магнитомеханикалық құбылыстар. Атомдар мен молекулалардың магнит
моменттері
3. Диамагнетизм
4. Парамагнетизм

МАГНЕТИКТЕР
1. Магнетиктер классификациясы

Магнетиктер классификациясың баяндау үшін ең әуелі әр түрлі заттардың
магнетик қасиеттері арқылы сипаттауға болатын шамаларды қарастыралық. Осы
мақсатпен заттың бірлік көлеміндегі магниттелу шамасын анықтайтын магниттік
қабылдағыш х деген шама енгізілген.
Көлем бірлігіндегі х қабылдағыштың орнына кейде, бір киломоль затқа
келетін киломолярлы қабылдағыш хкм (хкат) (жай химиялық заттар үшін кило-
атомды) немесе бірлік массаға келетін меншкті қабылдағыш хмен алынады. Осы
қабылдағыштар мәндерінің арасында мынадай қатыстар бар:
хkm=хVкm, мұндағы Vкм— заттың киломольдық көлемі (м3)кмоль
есебіндегі мұндағы — зат тығыздығы (кгм3 есебіндегі). Бұл кезде
х — өлшемсіз шама болады, хкм (немесе хкат) шамасының өлшемділігі м3кмоль
немесе м3кат), ал хмен — м3кг.
Заттың моліне (грамм-молекулаға) келетін қабылдағыш молярлы (жай
химиялық заттар үшін — атомды) деп атыйды. Хм=Хvм болағындығы анық,
мұндағы Vм— заттың мольдық көлемі (см3моль). Х км (СИ системасында)
және Хм (Гаусс системасында) мәндерінің арасында мынадай қатынас бар:

Барлық магнетиктер таңбалары және магнит қабылдағыштықтарына қарай үш
топқа бөлінеді:
I) диамагнетиктер, мұнда х-ның мәні теріс, абсолют шамасы жағынан өте
аз болып келеді
(Хкм ~ 10-8 10-7 м3(кмоль);
2) парамагнетиктер, мұнда х-ның мәні аса үлкен емес, бірақ оң болып
келеді
(Хкм ~ 10-710-6 м3кмоль);
3) ферромагнетнктер, мұнда х-ның мәні оң және өте үлкен шамаға дейін
жетеді (хкм ~ 103 м3кмоль). Сонымен бірге х тұрақты болып келетін диа-және
паромагнетиктерден айырмашылығы сол ферромагнетиктердің магниттік
қабылдағыштығы магнит өрісі кернеулігінің функцинсы болып табылады.
Сөйтіп, магниттелу векторы J (пара-және ферромагнетиктер үшін) Н-пен
бағыттас, сол сияқты (диамагнетиктерде) олар қарама-қарсы бағытта да болуы
мүмкін. Диэлектриктерде поляризация векторы да әрқашан Е жаққа бағытталған
екенін ескертеміз.

2. Магнитомеханикалық құбылыстар.
Атомдар мен молекулалардың магнит моменттері

Молекулалық токтар жайындағы Ампер гипотезасы магнетиктердегі көптеген
құбылыстарды түсіндіретінін біз VII тарауда байқадық. Резерфорд, барлық
заттардың атомдары оң зарядталған ядродан және оны айнала қозғалған теріс
зарядталған электроннан тұратынын тәжірибе жүзінде анықтағаннан кейін,
молекулалық токтардың табиғаты түсінікті бола бастады.
1913 жылы Нильс Бор дамытқан теория бойынша атомдардағы электрондар
дөңгелек орбита бойынша қозғалатындығы дәлелденді. Электронның қозғалу
жолындағы кез келген ауданшадан, бірлік уақытта ev заряды өтеді, мұнда е —
электрон заряды, v — бірлік секундтағы оборот саны (1-сурет).

1-сурет
Демек, орбита бойымен қозғалған электрон ток күші i = ev болатын
дөқгелек ток тудырады. Электрон заряды теріс болғандықтан, электрон
қозғалысының және токтың бағыты бір-біріне қарама-қарсы болады. Ток
электронның тудырған магнит моменті мынаған тең:
pm=іS=evr2,
мұндағы r — орбнта радиусы. 2rv көбейтіндісі электрон қозғалысының v
жылдамдығын береді, сондықтан оны былай жазуға болады:
(51.1)
(51.1) өрнегі электронның орбита мен қозғалысынан туған момент
болғандықтан, оны электронның орбитальды магнит м о м е н т і деп атайды.
pm векторының бағыты, токтың бағытымен оң бұрандалы, ал электронның
қозғалыс бағытымен сол бурандалы системаны құрады.
Орбита бойынша қозғалған электрон мынадай импульс моментіне ие болады:
L=mvr
(51.2)
(т — электрон массасы). L векторын электроннық орбитальды механикалық
моменті деп атайды. Ол электрон қозғалыс бағытымен оң винт системасын
құрайды. Демек, рт және L векторларының бағыттары қарама-қарсы болады.
Элементар бөлшектің магнит моментінің онын механикалық моментіне
қатынасы гиромагниттік қатынас деп аталады. Электрон үшін ол шамасына тең
(— таңбасы моменттер бағытының қарама-қарсы екенін көрсетеді).
Гаусс системасында гиромагниттік қатынас мынаған тең:

Электрон зырылдауық сияқты ядроны айнала қозғлады екен. Бұл жағдай
гиромагниттік және м а г н и т о м е х а н и к а л ы қ деп аталатын
құбылыс-тардың негізінде жатады, магнетикті магниттеуден ол айналады,
керісінше, магнетикті айналдырудан ол магниеттеледі. Бірінші құбылысты
алғаш рет эксперимент түрінде Эйнштейн мен де Хаас, ал екіншісін Барнетт
дәлелдеді.
Эйнштейн мен де Хаастың тәжірибелерінің негізінде мынадай ұғым жатыр.
Егер магнетик стерженьді магниттесек, онда электронның орбитальды магнит
моменттері өріс бағыты бойынша, ол механикалық момент өріске қарама-қарсы
орналасады. Нәтижесінде электронның қосынды механикалық моменті
нольден өзгеше болады (алғашқыда кейбір моменттердің хаосты бағдарының
салдарынан ол нольге тең болады). Стержень + электрон системаларының
импульс моменті өзгеріссіз қалуы керек. Сондықтан стержень— шамасына
тең импульс моментін алып, айналысқа келеді. Магниттелу бағытының өзгерісі
стерженьнің айналыс бағытының өзгерісіне әкеліп соғады.
Бұл тәжірибенің механикалық моделі ретінде айналып тұрған орындыққа
адамды отырғызып, оның қолына айналып тұрған велосипед доңғалағын ұстатып
жасауға болады. Адам велосипед доңғалағын жоғары қарай айналдыратын болса,
өзі доңғалақтың айналу бағытына қарама-қарсы жаққа қарай айналып кетеді.
Доңғалақты төмен қарай айналдырғанда да, адам қарама-қарсы жаққа қарай
айналады.
Эйнштейн мен де Хаастың тәжірибесі төмендегідей жүзеге асырылды.
Серпімді шиыршықталған жіпке жұқа темір стержень іліп, оны соленоидтың
ішіне орналастырған. Тұрақты магнит өрісімен стерженьді магниттеген уақытта
жіптің бұралуы өте аз болады. Тиімділігін арттыру үшін резонанс әдісі
қолданылады — соленоидты жиілігі системаның механикалық тербелісінің
меншікті жиілігімен тең етіп таңдап алынған айналмалы токпен
қоректендіреді. Осы жағдайда тербеліс амплитудасы жіпке бекітілген
айнадан шағылысқан жарық ебелегіні4 ығысуын байқай отырып өлшеуге болатын
мәнге жетеді. Тәжірибе мәліметтерінен — гаусс системасында)
шамасына тең болатын гиромагниттік қатынасы есептелген болатын. Сөйтіп,
молекулалық токтарды туғызатын заряд тасымалдаушы-ларының таңбасы, электрон
зарядының таңбасымен тура келді. Алайда алынған нәтиже күткен (5.1.3)
гиромагниттік қатынастың мәнінен екі есе артып кетті.
Барнетт тәжірибесін түсіндіру үшін, мынаны еске түсірейік, гироскопты
қандай да бір бағытта айналысқа келтіруге әрекет жасағанда гироскоптың
осін, гирископтың меншікті және оны еріксіз айландырушы бағыты дәл
келетіндей, бұрамыз. Егер карданды ілгішке бекітілген гироскопты центрден
тепкіш машинаның дискісіне орнатып, оны айналысқа келтірсек, онда
гироскоптың осі вертикаль бойымен орналасады, әрі гироскоптың айналу бағыты
дискінің айналу бағытымен дәл келеді. Центрден тепкіш машинаның айналу
бағытын өзгерткенде гироскоптың осі 180°-қа бұрылады, яғни айналыстың
екеуінің де бағыттары қайтадан дәл келетіндей бұрылады.
Барнетт темір стерженьді өзі осінен өте жылдам айналатын етіп жасады,
осы кезде пайда болатын магниттелуді өлшеді. Осы тәжірибенің нәтижесінде де
Барнетт (51.3) мәнінен екі ece артатын гиромагниттік қатынастың шамасын
тапты.
Осыдан былай қарай электронның (51.1) және (51.2) орбитальдық
моменттерінен басқа Ls меншікті механикалық және pms магниттік моменттері
болатындығы анықталды, бұлар үшін гиромагниттік қатынасы мынaған тең:

яғни Эйнштейн, де Хаас және Барнетт тәжірибелерінен алынған мәнімен дәл
келеді. Осыдан темірдің магниттік қасиеттері электрондардың орбитальдығынан
емес, керісінше, меншікті магниттік моментінен шығады.
Электрондардық меншікті моменттерінің болуын алғашында электронды өз
осінен айналып тұрған зарядталған шар ретінде қарастыра отырып түсіндіруге
тырысты. Осыған сәйкес электронның меншікті механикалық моменті спин деген
атқа ие болды (ағылшынша to spin — айналу деген сөзден шыққан). Алайда
мұндай түсі кейбір қарама-қарсы қайшылықтарға келтіретінін байқап, бұл
айналмалы электрон ұғымынан кейін бас тартуға тура келді. Қазіргі уақытта
меншікті механикалық момент (спин) және осыған байланысты меншікті (спинді)
магнит моменті, электрондардың массасы мен заряды сияқты бөлінбейтін
қасиеттері болып саналады. Электрондардан басқа элементар бөлшектерде
де спин болады.
Элементар бөлшектердің спины ħ шамасының бүтін немесе жартылай есе
мәніне тең, ол h Планк тұрақтысын 2-ге бөлгенге тең:
ħ = =1,05 ∙ 10-34дж ∙ сек-=1,05 ∙ 10-27дж ∙ сек. (51.5)
Жекелеп алғанда электрон үшін Ls= осыған байланысты электрон спины
-гe тең деп айтады. Сонымен, элементар заряд е зарядтың табиғи бірлігі
болып табылатыны сияқты ħ-ты импульс моментінің табиғи бірлігі ретінде
қарастыруға болады.
(51.4) өрнегіне сәйкес электронның меншікті магнит моменті мынаған тең:
(51.6)
Мына
=0,927-10-23 джоультесла =0,927∙10-20 (51.7)
шаманы Бор магнетоны деп атайды. ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Магнетиктер. Диа- және парамагнетиктер
Магнетиктердің түрлері және қасиеттері
Антиферро- және ферромагнетиктер. Ығысу тогы
Заттардың магниттік қасиеттері
Жалпы физика дәрістер
Қатты денелер физикасы
Бензол мен гександы пиролиздеу арқылы көміртекті нанотүтіктер алу
Физика пәнінен дәріс сабақтарының мән жазбалары
Қатты денелердің магниттік қасиеттері
Электр және магнит өрісі ұғымдарының динамикасы
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь