- •Постоянный электрический ток
- •1.Электрический ток и его характеристики. Подвижность носителей тока.
- •2. Электродвижущая сила источника тока.
- •3. Законы Ома для неоднородного и однородного участков цепи. Напряжение. Закон Ома для замкнутой цепи.
- •4. Сопротивление и проводимость. Зависимость удельного сопротивления металлов от температуры. Сверхпроводимость. Соединение проводников.
- •5. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.
- •6. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца. Коэффициент полезного действия источника тока.
- •Природа носителей тока в металлах. Закон Ома и закон Джоуля-Ленца в дифферен-циальной форме.
- •Магнитное поле в вакууме
- •Магнитное поле. Опыты Эрстеда. Силовое действие магнитного поля. Взаимодействие токов. Магнитный момент контура с током. Индукция магнитного поля.
- •Закон Био-Савара-Лапласа. Поле движущегося заряда.
- •Магнитное поле прямого и кругового токов:
- •Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов.
- •5. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Линейная магнитная ловушка.
- •6.Движение заряженных частиц во взаимно перпендикулярных полях. Определение удельного заряда электрона. Циклотрон. Селектор скоростей. Масс-спектрометр.
- •Эффект Холла. Магнитогидродинамические генераторы.
- •Вихревой характер магнитного поля. Теорема Ампера о циркуляции индукции магнитного поля в дифференциаль-ной и интегральной форме для магнитных полей в вакууме.
- •Применение теоремы о циркуляции вектора в. Магнитное поле соленоида и тороида.
- •Работа перемещения проводника с током в магнитном поле.
- •12.Контур с током в однородном и неоднородном магнитном поле.
- •Магнитное поле в веществе
- •Вопрос 2
- •Вопрос 3
- •Вопрос 4
- •Вопрос 5
- •Вопрос 6
- •Электромагнитная индукция
- •1.Явление электромагнитной индукции. Классические опыты Фарадея. Закон Фарадея. Правило Ленца.
- •1. Явление электромагнитной индукции. Классические опыты Фарадея. Закон Фарадея. Правило Ленца.
- •2. Вывод закона электромагнитной индукции. Природа эдс электромагнитной индукции. Токи Фуко.
- •3. Явление самоиндукции. Зависимость эдс самоиндукции от скорости изменения силы тока в контуре.
- •4. Индуктивность. Индуктивность бесконечно длинного соленоида.
- •5. Взаимная индукция. Трансформаторы.
- •6. Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля.
- •Вихревое электрическое поле. Бетатрон.
- •Ток смещения. Вихревое магнитное поле.
- •Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Интегральная форма
- •Дифференциальная форма
- •Уравнения Максвелла для стационарных полей.
- •Электромагнитные колебания и волны
- •Волновая оптика
- •Полосы равной толщины
- •Кольца Ньютона
- •§ 185. Дисперсия света
- •§ 183. Разрешающая способность оптических приборов
- •§ 182. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа - Брэггов
- •§ 190. Естественный и поляризованный свет
- •§ 191. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков
- •§ 192. Двойное лучепреломление
- •§ 193. Поляризационные призмы и поляроиды
- •§ 195. Искусственная оптическая анизотропия
- •§ 196. Вращение плоскости поляризации
- •§ 185. Дисперсия света
- •§ 200. Формулы Рэлея - Джинса и Планка
- •§ 154. Фазовая скорость. Волновое уравнение
- •§ 155. Принцип суперпозиции. Групповая скорость
- •§ 187. Поглощение (абсорбция) света
- •Квантовая оптика
Вопрос 2
Классификация веществ по магнитным свойствам
По реакции на внешнее магнитное поле и характеру внутреннего магнитного упорядочения все вещества в природе можно подразделить на пять групп: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, антиферромагнетики и ферримагнетики. Перечисленным видам магнетиков соответствуют пять различных видов магнитного состояния вещества: диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм, антиферромагнетизм и ферримагнетизм.
К диамагнетикам относят вещества, у которых магнитная восприимчивость отрицательна и не зависит от напряженности внешнего магнитного поля. К диамагнетикам относятся инертные газы, водород, азот, многие жидкости (вода, нефть и ее производные), ряд металлов (медь, серебро, золото, цинк, ртуть, галлий и др.), большинство полупроводников (кремний, германий, соединения А3В5, А2В6) и органических соединений, щелочно-галоидные кристаллы, неорганические стекла и др. Диамагнетиками являются все вещества с ковалентной химической связью и вещества в сверхпроводящем состоянии.
К парамагнетикам относят вещества с положительной магнитной восприимчивостью, не зависящей от напряженности внешнего магнитного поля. К числу парамагнетиков относят кислород, окись азота, щелочные и щелочноземельные металлы, некоторые переходные металлы, соли железа, кобальта, никеля и редкоземельных элементов.
К ферромагнетикам относят вещества с большой положительной магнитной восприимчивостью (до 106), которая сильно зависит от напряженности магнитного поля и температуры.
Антиферромагнетиками являются вещества, в которых ниже некоторой температуры спонтанно возникает антипараллельная ориентация элементарных магнитных моментов одинаковых атомов или ионов кристаллической решетки. При нагревании антиферромагнетик испытывает фазовый переход в парамагнитное состояние. Антиферромагнетизм обнаружен у хрома, марганца и ряда редкоземельных элементов (Ce, Nd, Sm, Tm и др.). Типичными антиферромагнетиками являются простейшие химические соединения на основе металлов переходной группы типа окислов, галогенидов, сульфидов, карбонатов и т.п.
К ферримагнетикам относят вещества, магнитные свойства которых обусловлены нескомпенсированным антиферромагнетизмом. Подобно ферромагнетикам они обладают высокой магнитной восприимчивостью, которая существенно зависит от напряженности магнитного поля и температуры. Наряду с этим ферримагнетики характеризуются и рядом существенных отличий от ферромагнитных материалов.Свойствами ферримагнетиков обладают некоторые упорядоченные металлические сплавы, но, главным образом, - различные оксидные соединения, среди которых наибольший практический интерес представляют ферриты.
МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ , величина, характеризующая связь намагниченности вещества с магнитным полем в этом веществе. М. в. в статич. полях равна отношению намагниченности вещества М к напряжённости Н намагничивающего поля: ; - величина безразмерная. М. в., рассчитанная на 1 кг (или 1 г) вещества, наз. удельной (, где р - плотность вещества), а М. в. одного моля - молярной (или атомной): , где т - молекулярная масса вещества. С магнитной проницаемостью . в. в статич. полях (статич. М. в.) связана соотношениями: (в ед. СГС), (в ед. СИ). М. в. может быть как положительной, так и отрицательной. Отрицательной М. в. обладают диамагнетики (ДМ), они намагничиваются против поля; положительной - парамагнетики (ПМ) и ферромагнетики (ФМ), они намагничиваются по полю. М. в. ДМ и ПМ мала по абс. величине , она слабо зависит от Н и то лишь в области очень сильных полей (и низких темп-р).
Магнитная же индукция определяется как напряженностью, так и свойствами среды (вещества), характеризующимися относительной магнитной проницаемостью m , (или просто магнитной проницаемостью), которая показывает, во сколько раз проницаемость вещества больше или меньше проницаемости вакуума.
Магнитная индукция в среде (веществе)
В = m m 0 Н , где m m 0 = m а – абсолютная магнитная проницаемость вещества.
Чтобы понять магнитные свойства различных веществ, характеризуемые значением m , и, в частности, материалов, которые применяют для изготовления сердечников электромагнитных элементов разных типов, необходимо знать строение атомов и кристаллов твердых тел. Как известно, атом состоит из ядра и электронов, вращающихся вокруг ядра по орбитам. Круговой ток создает магнитный момент, (А× м2), определяемый формулой m = i S ,
где i — сила тока, А; S — площадь, обтекаемая током, м 2; поэтому вращающийся по орбите электрон обладает некоторым орбитальным магнитным моментом. Кроме того, при движении по орбите каждый электрон обладает свойством, близким к свойствам заряженного тела, вращающегося вокруг своей оси. Это свойство называют спином электрона. Спин электрона, эквивалентный круговому току, обусловливает спиновый магнитный момент. Протоны и нейтроны, входящие в ядро атома, тоже имеют некоторые магнитные моменты, но в сотни раз меньшие, чем электроны. Поэтому можно считать, что магнитные свойства атома определяются в основном магнитными свойствами его электронов (рисунок 1, а). В случае нескольких электронов полный, или собственный, магнитный момент атома определяется векторной суммой орбитальных и спиновых моментов с учетом их направления.
Орбитальные и спиновые магнитные моменты могут иметь лишь одно из двух возможных направлений (согласное или противоположное). В том случае, если они направлены в противоположные стороны, магнитные моменты пары электронов взаимно компенсируются. Это имеет место в любой полностью заполненной оболочке, например, у атома гелия, изображенного на рисунок 1, б. Собственный магнитный момент такого атома в отсутствие внешнего поля равен нулю.