Термомагнитный эффект Эттингсгаузена.

Эффекту Холла сопутствует термомагнитный эффект Эттингсгаузена: при пропускании тока через проводник, помещенный в поперечное магнитное поле возникает градиент температур в направлении, перпендикулярном магнитному полю и току. На грани D, куда поперечным магнитным полем отклоняются носители заряда, возникает их избыточная концентрация. Здесь столкновения с кристаллической решеткой происходят чаще. Вблизи грани D выделяется тепло. Грань С охлаждается. Таким образом между гранями С и D имеется градиент температур. Для его поддержания необходим материал с малой теплопроводностью. Эффект Эттингсгаузена используется там же, где и эффект Пельтье: для охлаждения воздуха, термостатирования.

Магнитоуправляемые резисторы.

Постоянное поле, ориентируя магнитные моменты, упорядочивает внутреннюю структуру материала, в том числе изменяет удельное электрическое сопротивление. Магнетики изменяют свое сопротивление при воздействии магнитного поля в результате

- переориентации магнитных диполей и, следовательно, изменения плотности и удельного сопротивления rB:

( r_B - r₀ ) / r0 = 3.03 m² B² ,

- изменения траектории линии тока в соответствии с эффектом Холла.

Магниторезистивное отношение N_R - отношение величин сопротивлений в магнитном поле (R_B) и без него (R₀):

N_R = R_B / R₀ .

Материал	NR
Эвтектический сплав САИН из In Sb - Ni Sb	2.8 ............. 4.5
Сплав СМУ из In Sb - Ga As	3.3

Магнитоуправляемые резисторы используются в качестве датчиков положения в магнитном поле (в том числе поле Земли), распознавания образа ферромагнитных объектов.

Эффект левитации.

Левитация – это эффект парения в свободном пространстве.

Эффект электромагнитной левитации создается магнитной силой F_m, противодействующей силе тяжести Mg. Возникает так называемая «магнитная подушка». Включается электромагнит - магнитный объект отталкивается от него.

Рис. Схема электромагнитной левитации.

Рис. Скэйтборд на эффекте электромагнитной левитации.

Эффект магнитной левитации используется

- в двигателях с целью уменьшения трения,

- для поездов на «магнитной подушке» (MagLev),

- для транспортирования ферромагнитных объектов: магнитных деталей или держателей.

Малоразмерные объекты не требуют катушек индуктивности с большими токами в обмотках в отличие от макрообъектов. Именно большие токи и, следовательно, большие потери делают рациональным использование сверхпроводников для мощных магнитных систем.

Рис. Схема вагона с электромагнитной системой, в которой функции подвешивания и направления различны: 1 - статор ОЛАД; 2 - электромагнит вагона для направления; 3 - путевой феррорельс направления; 4 - электромагнит вагона для подвешивания; 5 - путевой феррорельс подвески; 6 - вагон; 7 - вторичный элемент ОЛАД; 8 - путевое полотно.

Электронный парамагнитный резонанс.

Парамагнетики обладают небольшим постоянным магнитным моментом атомов. Они мало увеличивают магнитную индукцию образца. Магнитное взаимодействие между атомами парамагнетика пренебрежимо мало, поэтому характерный для уединенного атома эффект расщепления энергетического уровня в магнитном поле на ряд подуровней не искажается. Подуровни различаются магнитными квантовыми числами m_l. Расстояние между подуровнями:

DE = g m_в m_о H_о ,

где g - множитель Ланде.

m_l

3/2

g m_в m_о H_о

Исходный уровень

1/2

g m_в m_о H_о

- 1/2

g m_в m_о H_о

-3/2

Рис. Схема разделения уровня энергии свободного атома на подуровни в магнитном поле.

Переход на более высокий энергетический уровень может вызвать поглощение энергии электромагнитного поля, квант энергии которого:

`hw = g m_в m_о H_о.

Т.е. происходит резонансное (интенсивное) поглощение энергии электромагнитного поля на частоте, кратной w. Этот эффект называют электронным парамагнитным резонансом (ЭПР).

ЭПР используется для создания парамагнитных усилителей и генераторов, для исследования электронного состояния твердых тел, биологических объектов, химических (технологических) процессов в режиме реального времени.

Рис. Схема спектрометра ЭПР: 1 - микроволновый генератор, 2 – волновод, 3 - резонатор, 4 - магнит, 5 - детектор, 6 - усилитель, 7 – регистрирующее устройство.

Магниторезонансные исследования. Микрочастицы ферромагнетиков используют для отслеживания потоков, в медицинских целях – чаще Fe, чем ядовитый кобальт (Co). Включенные в состав лекарства частицы позволяют внешним магнитом направлять лекарство в нужное место – «целевая лекарственная химиотерапия». Частицы, прикрепленные к биомолекулам, становятся «магнитными курьерами» - магнитоуправляемыми сорбентами. С их помощью можно проводить магниторезонансные исследования (МРИ), метить раковые опухоли для последующего уничтожения.

Рис. Схема прикрепления ферромагнетиков к биомолекулам.

Ферромагнитный резонанс.

При одновременном приложении постоянного и переменного магнитных полей к ферромагнетику можно получить ферромагнитный резонанс. Постоянное поле вызывает прецессию магнитного момента с ларморовой частотой w_L под углом a.

w_L = (q_e / 2 m_e ) m_o H_o.

Переменное магнитное поле, перпендикулярное постоянному, с частотой w, близкой к w_L увеличивает угол прецессии a. При совпадении частот w = w_L этот угол максимален. При этом в веществе максимально поглощается энергия. Чем выше качество кристалла, тем больше поглощается энергии и тем уже полоса ферромагнитного резонанса, т.е. выше добротность. Этот эффект используется для высокодобротных СВЧ фильтров.  

Рис. Конструкция микрополоскового модуля высокодобротного фильтра. 1 – подложка из кристалла Gd₃Ga₅O₁₂, 2 – пленка ферромагнитного железо-итриевого граната (ЖИГ).

Изменение кристаллографической ориентации намагничивающего поля H_exосуществлялось поворотом образца.