58.Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость вещества.

Напряжённость магнитного поля, векторная физическая величина (Н), являющаяся количественной характеристикой магнитного поля. Н. м. п. не зависит от магнитных свойств среды. В вакууме Н. м. п. совпадает с магнитной индукцией В; численно Н = В в СГС системе единиц и Н = В/₀ в Международной системе единиц (СИ), ₀ — магнитная постоянная. В среде Н. м. п. Н определяет тот вклад в магнитную индукцию В, который дают внешние источники поля: Н = В — 4j (в системе единиц СГС), или Н = (B/₀) — j (в СИ), где j — намагниченность среды. Если ввести относительную магнитную проницаемость среды , то для изотропной среды Н = В/₀ (в СИ). Единицей Н. м. п. в СИ является ампер на метр (а/м), в системе единиц СГС — эрстед (э); 1 а/м = 410^-3 э  1,25610^-2 э.

  Н. м. п. прямолинейного проводника с током I (в СИ) Н = ₀I/2a (а — расстояние от проводника); в центре кругового тока Н = ₀I/2R (R — радиус витка с током I); в центре соленоида на его оси Н = ₀nI (n — число витков на единицу длины соленоида). Практическое определение Н в ферромагнитных средах (в магнитных материалах) основано на том, что тангенциальная составляющая Н не изменяется при переходе из одной среды в другую. При однородной намагниченности тела напряжённость, измеренная на его поверхности, параллельной направлению намагниченности, соответствует напряжённости внутри тела.

Магнитная проницаемость — физическая величина, характеризующая связь между магнитной индукцией B и напряжённостью магнитного поля H в веществе. В общем случае зависит как от свойств вещества, так и от величины и направления магнитного поля.

Обычно обозначается греческой буквой μ. Может быть как скаляром (у изотропных веществ), так и тензором (у анизотропных). В общем виде вводится следующим образом: Для изотропных веществ справедливо: . В системе СГС(сантиметр,грамм,секунда ) магнитная проницаемость — безразмерная величина, в системе СИ вводят как размерную (абсолютную), так и безразмерную (относительную) магнитные проницаемости: , где μ_r — относительная, а μ — абсолютная проницаемость, μ₀ — магнитная постоянная (магнитная проницаемость вакуума).

59.Типы жидких кристаллов, их поведение в электрическом и магнитном полях. Применение жидких кристаллов.

Жи́дкие криста́ллы (сокращённо ЖК) — вещества, обладающие одновременно свойствами как жидкостей (текучесть), так и кристаллов (анизотропия). По структуре ЖК представляют собой жидкости, похожие на желе, состоящие из молекул вытянутой формы, определённым образом упорядоченных во всем объёме этой жидкости. Наиболее характерным свойством ЖК является их способность изменять ориентацию молекул под воздействием электрических полей, что открывает широкие возможности для применения их в промышленности. По типу ЖК обычно разделяют на две большие группы: нематики и смектики. В свою очередь нематики подразделяются на собственно нематические и холестерические жидкие кристаллы.

Жидкие кристаллы открыл в 1888 г. австрийский ботаник Ф. Рейнитцер.

По своим общим свойствам ЖК можно разделить на две большие группы:

термотропные ЖК, образующиеся в результате нагревания твердого вещества и существующие в определенном интервале температур и давлений и

лиотропные ЖК, которые представляют собой двух или более компонентные системы, образующиеся в смесях стержневидных молекул данного вещества и воды (или других полярных растворителей). Эти стержневидные молекулы имеют на одном конце полярную группу, а большая часть стержня представляет собой гибкую гидрофобную углеводородную цепь. Такие вещества называются амфифилами (амфи — по-гречески означает с двух концов, филос — любящий, благорасположенный). Примером амфифилов могут служить фосфолипиды.

Термотропные ЖК подразделяются на три больших класса:

1.Нематические жидкие кристаллы. В этих кристаллах отсутствует дальний порядок в расположении центров тяжести молекул, у них нет слоистой структуры, их молекулы скользят непрерывно в направлении своих длинных осей, вращаясь вокруг них, но при этом сохраняют ориентационный порядок: длинные оси направлены вдоль одного преимущественного направления. Они ведут себя подобно обычным жидкостям. Нематические фазы встречаются только в таких веществах, у молекул которых нет различия между правой и левой формами, их молекулы тождественны своему зеркальному изображению (ахиральны). Примером вещества, образующего нематический ЖК, может служить N-(пара-метоксибензилиден)-пара-бутиланилин.

Схематическое изображение жидкого кристалла в смектической фазе

2.Смектические жидкие кристаллы имеют слоистую структуру, слои могут перемещаться друг относительно друга. Толщина смектического слоя определяется длиной молекул (преимущественно, длиной парафинового «хвоста»), однако вязкость смектиков значительно выше чем у нематиков и плотность по нормали к поверхности слоя может сильно меняться. Типичным является терефтал-бис(nара-бутиланилин):

3.Холестерические жидкие кристаллы — образуются, в основном, соединениями холестерина и других стероидов. Это нематические ЖК, но их длинные оси повернуты друг относительно друга так, что они образуют спирали, очень чувствительные к изменению температуры вследствие чрезвычайно малой энергии образования этой структуры (порядка 0,01 Дж/моль). В качестве типичного холестерика можно назвать амил-пара-(4-цианобензилиденамино)- циннамат.

Важным обстоятельством является то что проводимость в ЖК носит ионный характер, т.е. ответственными за перенос эл. тока в ЖК является не электроны, как в Ме а гораздо более массивные частицы – это положит. И отриц. Заряж. Фрагменты или сами молекулы, отдавшие иль захватившие избыточный электрон; электропроводимость в ЖК зависит от кол-ва и хим. Природы, содержащихся в них примесях. Электр. Проводимость нематика можно изменять направление, добавляя в него контролируемое кол-во, нпример соли. Податливость ЖК по отношению к внешним воздействиям делает их исключительно перспективными материалами, для применения в микроэлектронике для которой характерны небольшие электр напряжения, малая потреб. Мощность и малые габариты.

Одно из важных направлений использования жидких кристаллов — термография. Подбирая состав жидкокристаллического вещества, создают индикаторы для разных диапазонов температуры и для различных конструкций. Например, жидкие кристаллы в виде плёнки наносят на транзисторы, интегральные схемы и печатные платы электронных схем.

С помощью жидких кристаллов обнаруживают пары́ вредных химических соединений и опасные для здоровья человека гамма- и ультрафиолетовое излучения. На основе жидких кристаллов созданы измерители давления, детекторы ультразвука. Но самая многообещающая область применения жидкокристаллических веществ — информационная техника. От первых индикаторов, знакомых всем по электронным часам, до цветных телевизоров с жидкокристаллическим экраном размером с почтовую открытку прошло лишь несколько лет.