14. Электрические и магнитные свойства вещества

На рисунке показана зависимость магнитной проницаемости  от напряженности внешнего магнитного поля Н для …

			ферромагнетика
			диамагнетика
			парамагнетика
			любого магнетика

Решение: Отличительной особенностью ферромагнетиков является зависимость магнитной проницаемости  от напряженности внешнего поля. Для парамагнетиков и диамагнетиков величина  – постоянная для данного вещества.

Верным для неполярных диэлектриков является утверждение …

			Диэлектрическая проницаемость неполярных газообразных диэлектриков зависит от поляризуемости атома (молекулы), зависящей только от объема атома (молекулы) и от их концентрации
			Диэлектрическая восприимчивость неполярных диэлектриков обратно пропорциональна температуре
			Диэлектрическая восприимчивость неполярных диэлектриков прямо пропорциональна напряженности внешнего электрического поля
			Диэлектрическая проницаемость неполярных диэлектриков

Решение: Диэлектрическая проницаемость  где – диэлектрическая восприимчивость, которая вместе с электрической постоянной является коэффициентом пропорциональности между поляризованностью (вектором поляризации)  и напряженностью электрического поля :  Для неполярных диэлектриков характерна электронная (деформационная) поляризация: во внешнем электрическом поле происходит деформация электронных оболочек атомов и молекул, в результате которой молекула приобретает индуцированный (наведенный) электрический дипольный момент , пропорциональный напряженности внешнего поля . Здесь – поляризуемость атома (молекулы), зависящая только от объема атома (молекулы). Тепловое движение неполярных молекул никак не влияет на возникновение у них индуцированных дипольных моментов: векторы  всегда совпадают по направлению с вектором , а поляризуемость  не зависит от температуры. Поэтому диэлектрическая восприимчивость, а следовательно, и диэлектрическая проницаемость не зависят от температуры при условии, что концентрация атомов (молекул) остается постоянной. Поскольку поляризованность  имеет смысл дипольного момента единицы объема,  а следовательно, и  зависят от концентрации атомов (молекул) и от поляризуемости атома (молекулы). Так как поляризованность (вектор поляризации)  совпадает по направлению с вектором  напряженности электрического поля,  следовательно

На рисунке представлены графики, отражающие характер зависимости поляризованности Р диэлектрика от напряженности внешнего электрического поля Е. Неполярным диэлектрикам соответствует кривая …

			4
			1
			2
			3

Решение: К неполярным диэлектрикам относятся диэлектрики, в молекулах (атомах) которых в отсутствие внешнего электрического поля «центры тяжести» положительных и отрицательных зарядов совпадают и дипольные моменты таких молекул равны нулю. При внесении неполярного диэлектрика во внешнее электрическое поле происходит деформация электронных оболочек атомов и молекул. «Центры тяжести» положительных и отрицательных зарядов смещаются друг относительно друга. Вследствие этого неполярная молекула приобретает во внешнем электрическом поле индуцированный дипольный момент, направленный вдоль поля и пропорциональный напряженности  внешнего поля (этот механизм поляризации диэлектриков получил название электронной или деформационной поляризации). Тепловое движение неполярных молекул не влияет на возникновение у них индуцированных электрических дипольных моментов. Таким образом, для неполярных диэлектриков характерна прямо пропорциональная зависимость поляризованности от напряженности внешнего электрического поля, что отражает кривая 4.

Неверным для ферромагнетиков является утверждение …

			Магнитная проницаемость ферромагнетика – постоянная величина, характеризующая его магнитные свойства.
			Ферромагнетиками называются твердые вещества, которые могут обладать спонтанной намагниченностью, то есть могут быть намагничены в отсутствие внешнего магнитного поля.
			Для ферромагнетиков характерно явление магнитного гистерезиса: связь между магнитной индукцией (намагниченностью) и напряженностью внешнего магнитного поля оказывается неоднозначной и определяется предшествующей историей намагничивания ферромагнетика.
			Для каждого ферромагнетика имеется температура, называемая температурой или точкой Кюри, при которой ферромагнитные свойства исчезают.

Решение: Ферромагнетиками называются твердые вещества, которые могут обладать самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий – магнитного поля, деформации, изменения температуры. Характерной особенностью ферромагнетиков является сложная нелинейная зависимость или . Ввиду нелинейной зависимости  для ферромагнетиков нельзя ввести магнитную проницаемость как определенную постоянную величину, характеризующую магнитные свойства данного ферромагнетика. Однако, как и для других магнитных материалов , но при этом  является функцией напряженности магнитного поля Н. Максимальное значение магнитной проницаемости для ферромагнетиков может достигать очень больших значений, например для чистого железа . У ферромагнетиков наблюдается явление магнитного гистерезиса – неоднозначной зависимости магнитной индукции и намагниченности от напряженности внешнего магнитного поля. Для каждого ферромагнетика существует точка Кюри – температура, при которой ферромагнетик теряет свои ферромагнитные свойства. Таким образом, неверным является утверждение «Магнитная проницаемость ферромагнетика – постоянная величина, характеризующая его магнитные свойства».

14. Точка Кюри для кобальта равна 1403 К. При температуре 1150°С кобальт ведет себя во внешнем магнитном поле как …

парамагнетик

диамагнетик

ферромагнетик

ферроэлектрик

Решение: Для каждого ферромагнетика имеется определенная температура, называемая точкой Кюри, при которой вещество утрачивает ферромагнитные свойства. При температуре выше точки Кюри ферромагнетик ведет себя во внешнем магнитном поле как парамагнетик.

15. На рисунке приведена петля гистерезиса. Здесь B – магнитная индукция поля в веществе, H – напряженность внешнего магнитного поля. Коэрцитивной силе на графике соответствует отрезок …

Решение: Для ферромагнетиков характерно явление магнитного гистерезиса: зависимость В = В(Н) является неоднозначной, а определяется предшествующей историей намагничивания ферромагнетика. Коэрцитивной силой называется значение напряженности магнитного поля обратного направления, при котором величина индукции поля В обращается в нуль. Поэтому коэрцитивной силе соответствует отрезок ОМ.

16. На рисунке представлены графики, отражающие характер зависимости поляризованности Р диэлектрика от напряженности внешнего электрического поля Е. Полярным диэлектрикам соответствует кривая …

Решение: К полярным диэлектрикам относятся диэлектрики, молекулы (атомы) которых обладают отличным от нуля дипольным моментом в отсутствие внешнего электрического поля. Однако в результате теплового движения молекул векторы их дипольных моментов ориентированы беспорядочно, и поляризованность Р = 0. При внесении полярного диэлектрика во внешнее электрическое поле наблюдается ориентационная поляризация: внешнее электрическое поле стремится ориентировать дипольные моменты полярных молекул по направлению вектора напряженности поля. Этому препятствует хаотическое тепловое движение молекул. В итоге совместного действия поля и теплового движения молекул имеет место преимущественная ориентация дипольных моментов в направлении поля, возрастающая с увеличением напряженности поля (и уменьшением температуры). В очень сильном электрическом поле (и при достаточно низкой температуре) дипольные моменты всех молекул располагаются практически параллельно полю. При этом поляризованность полярного диэлектрика достигает максимального значения (но существенно меньшего по сравнению с сегнетоэлектриками). Все указанные особенности поляризованности полярных диэлектриков отражает кривая 3.

17. Вещество является однородным изотропным диамагнетиком, если …

	магнитная восприимчивость мала, вектор намагниченности направлен в сторону, противоположную направлению внешнего магнитного поля
	магнитная восприимчивость мала, вектор намагниченности направлен в ту же сторону, что и внешнее магнитное поле
	магнитная восприимчивость велика, вектор намагниченности направлен в ту же сторону, что и внешнее магнитное поле
	магнитная восприимчивость велика, вектор намагниченности направлен в сторону, противоположную направлению внешнего магнитного поля

Решение: К диамагнетикам относятся вещества, магнитные моменты атомов, молекул или ионов которых в отсутствие внешнего магнитного поля равны нулю. При внесении диамагнетика во внешнее магнитное поле атомы (молекулы) вещества приобретают наведенные магнитные моменты, направленные в сторону, противоположную внешнему полю (диамагнитный эффект). Поэтому магнитная восприимчивость  диамагнетиков отрицательна и  ~ , то есть значительно меньше единицы.