3.5 Электрические и магнитные свойства вещества

При выполнении тестовых заданий студент должен знать: классификацию диэлектриков (полярные, неполярные диэлектрики; сегнетоэлектрики); электрические свойства атомов и молекул диэлектриков; поведение образца диэлектрика во внешнем электрическом поле; зависимость диэлектрической восприимчивости полярных и неполярных диэлектриков от температуры; особенности свойств сегнетоэлектриков; классификацию магнетиков (диа-, пара- и ферромагнетики); магнитные свойства атомов и молекул магнетиков; поведение образца магнетика во внешнем магнитном поле; зависимость магнитной проницаемости (восприимчивости) диа- и парамагнетиков от температуры; особенности свойств ферромагнетиков.

уметь: анализировать информацию, представленную в графической форме.

Примеры выполнения тестовых заданий

Задание 1. Если внести полярный диэлектрик в электрическое поле, то …

1) жесткие диполи молекул будут ориентироваться в среднем в направлении вектора напряженности электрического поля

2) у молекул возникнут индуцированные дипольные моменты, ориентированные по направлению линий напряженности электрического поля

3) электрическое поле внутри диэлектрика не изменится

4) у молекул возникнут дипольные моменты, ориентированные в направлении, противоположном направлению линий напряженности внешнего электрического поля

возникнет пьезоэлектрический эффект

Выполнение задания. Полярные молекулы в отсутствии внешнего электрического поля характеризуются наличием постоянного дипольного момента .

В однородном электрическом поле на жесткий диполь действует пара сил, момент которой равный , стремится ориентировать их по направлению поля.

В результате теплового движения молекул дипольные моменты

будут ориентироваться преимущественно по полю.

Ответ: 1) жесткие диполи молекул будут ориентироваться в среднем в направлении вектора напряженности электрического поля

Задание 2. На рисунке представлены графики, отражающие характер зависимости поляризованности Р диэлектрика от напряженности электрического поля Е. Зависимость, соответствующая неполярным диэлектрикам, представлена на графике под номером … 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4

Выполнение задания. Поляризованность диэлектрика в электрическом поле напряженности определяется выражением

,

где n₀ – концентрация молекул;

–дипольный момент одной молекулы.

Дипольные моменты неполярных молекул в отсутствии внешнего электрического поля равны нулю. Под действием внешнего электрического поля в молекулах этого типа диэлектриков возникают индуцированные (наведенные) дипольные моменты, пропорциональные напряженности поля и направленные вдоль поля.

Следовательно, поляризованность неполярного диэлектрика тоже пропорциональна напряженности поля , и эта зависимость, представлена на графике под номером 4.

Ответ: 4)

Задание 3. Зависимость намагниченности ферромагнетиков J от напряженности внешнего магнитного поля H правильно представлена на рисунке номер …

1)

2)

3)

4)

Выполнение задания. Ферромагнетики – это твердые вещества, обладающие при не слишком высоких температурах самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью.

О сновное отличие магнитных свойств ферромагнетика – это нелинейная зависимость намагниченности ферромагнетиков J от напряженности внешнего магнитного поля H. По мере возрастания H намагниченность J сначала растет быстро, затем медленнее, а при Н > Н_Н наблюдается магнитное насыщение, т. е. J = J_н = const независимо от значения Н.

Следовательно, зависимость намагниченности ферромагнетиков J от напряженности внешнего магнитного поля H правильно представлена на рисунке номер 1.

Ответ: 1)