2954

В зависимости от значения коэрцитивной силы раз-

личают магнитомягкие и магнитотвердые материалы.

Первые отличаются малым значением Hк и малыми потерями энергии при перемагничивании. Эти материалы используются для изготовления сердечников трансформаторов. Магнитотвердые материалы, характеризующиеся широкой петлей гистерезиса (Hк – велико), используются для изготовления постоянных магнитов.

Ответственными за магнитные свойства ферромагнетиков являются нескомпенсированные спиновые магнитные моменты электронов, взаимодействие которых приводит к возникно-

вению областей спонтанного намагничивания, называемых

доменами. Линейные размеры доменов порядка

10 3 10 2 см. В пределах каждого домена ферромагнетик

намагничен до насыщения и обладает определенным маг-

нитным моментом. Направления этих моментов различны, так что в отсутствие внешнего поля суммарный момент ферромагнетика может быть равен нулю.

При постепенном увеличении напряженности внешнего

магнитного поля H происходит рост благоприятно ориентированных доменов, т. е. тех доменов моменты которых состав-

60

ляют с H небольшой угол. На начальной стадии намагничивания этот процесс носит плавный и обратимый характер. В дальнейшем, из-за наличия в образцах различных дефектов, мешающих плавному смещению доменных границ, наблюдаются скачкообразные изменения J (эффект Баркгаузена). Наконец, в области близкой к насыщению, наблюдается поворот магнитных доменов в направлении поля (рис.1.43). Последние

процессы являются необратимыми, что и служит при-

чиной гистерезиса.

Для каждого ферромагнетика имеется определенная тем-

пература Tс , при которой области спонтанного намагничивания распадаются и вещество утрачивает ферро-

магнитные свойства. Эта температура называется точкой

Кюри.

При температуре выше точки Кюри ферромагнетик становится обычным парамагнетиком, магнитная восприимчивость которого подчиняется закону Кюри-Вейса

При охлаждении ферромагнетика ниже точки Кюри его магнитные свойства восстанавливаются.

61

Примеры решения задач.

него треугольника. Какой отрицательный заряд q0 нужно по-

местить в центре треугольника, чтобы сила притяжения с его стороны уравновесила силы взаимного отталкивания зарядов, находящихся в вершинах (3.20).

Решение.

Все три заряда, расположенные в вершинах треугольника, находятся в одинаковых условиях, поэтому достаточно рассмотреть условие равновесия одного из трех зарядов, например q3 .

В соответствии с принципом суперпозиции на заряд q3 действует каждый заряд независимо от остальных. Поэтому

заряд q3 будет находиться в равновесии, если векторная сумма действующих на него сил равна нулю:

векторное равенство (3.45) можно заменить скалярной суммой:

q2

r

Из геометрических построений в равностороннем треугольнике следует, что

С учетом этого формула (3.46) примет вид

q0 q 3 .

После подстановки числовых значений получим

q0 0,58 нКл.

Задача 2. Какую работу надо совершить, чтобы пере-

находящуюся на расстоянии l=10 см от поверхности металлического шарика? Потенциал шарика 0 200 В, радиус его R=2 см. Шарик находится в воздухе.

Решение.

Искомая работа с учетом того, что потенциал в бесконечности равен нулю, определяется по формуле

A q() q ,

где – потенциал поля в данной точке.

Этот потенциал найдем по формуле для поля точечного заряда как если бы заряд Q, находящийся на поверхности шара, был расположен в центре шара

Совместим начало координат с точкой, где находился электрон в момент влета его в конденсатор. Движение электрона в конденсаторе можно представить как результат сложения двух прямолинейных движений: равномерного движения со скоростью Vx V0 в горизонтальном направлении и равно-

ускоренного движения с некоторым ускорением a вдоль оси ОУ. Ускорение вдоль оси ОУ создает электростатическая сила (силой тяжести по сравнению с электростатической пренебрегаем)

a eEm ,

где е – заряд электрона, Е – напряженность поля. Тогда уравнения, определяющие зависимость коорди-

нат х и у и проекций скорости Vx и Vy от времени, будут иметь вид:

l

В момент вылета из конденсатора x l , y=h, t t1 . На основании уравнений (3.45) и (3.46) получим:

2.ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

2.1ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Цель работы: построить совокупности эквипотенциальных и силовых линий электростатического поля.

Принадлежности: установка, состоящая из источника

постоянного напряжения 5-10 В, цифрового вольтметра, электрического зонда, набора пластин с токопроводящей поверхностью и закрепленными в них электродами различной конфигурации.

Описание метода измерения

Электрическое поле характеризуется в каждой точке

пространства вектором напряженности E и потенциалом .

Картину распределения указанных характеристик поля можно сделать особенно наглядной, пользуясь понятием силовых линий и эквипотенциальных поверхностей. Силовые линии электростатического поля нормальны к эквипотенциальным поверхностям. Это свойство существенно облегчает изучение электростатического поля.

Практически легче вести измерения и расчет потенциалов электрического поля, чем его напряженности. Теоретический расчет скалярной величины сложного поля проще расчета

векторной величины E . Кроме того, большинство электроизмерительных приборов регистрирует разность потенциалов между различными точками поля, а не его напряженность. Поэтому при экспериментальном исследовании электростатического поля изучается распределение потенциалов, а силовые линии исследуемых полей проводятся на основании полученного семейства эквипотенциальных линий с учетом их взаимной перпендикулярности.

62

В данной работе исследуется электрическое поле не неподвижных зарядов (макроскопических), а постоянного электрического тока, структура которого аналогична структуре соответствующего электростатического поля. Ставится задача

изучить электрическое поле токов на поверхности проводящей графитизированной бумаги между двумя электро-