Реши уравнение:  5(x+12)=0. 

Ответ: x= 

2.  Линейное уравнение вида x + a = b  (1 Б.)

Вычисли корень уравнения: y+9,9=21,4. 

Ответ: y= 

3.  Линейное уравнение вида ax + b = 0  (1 Б.)

Является ли корнем уравнения 6+3y=0 число −2?  

4.  Линейное уравнение вида a — kx = c  (3 Б.)

Найди корень уравнения: −0,5b+5=10.

Ответ: b= 

5.  Линейное уравнение вида a — b + kx = c + d — mx  (4 Б.)

Реши уравнение: −3,22k+12+7=(6+7)−4,22k.

Ответ: k=

Линейное уравнение с одной переменной с примерами.

п.1. Количество корней линейного уравнения с одной переменной

Линейным уравнением с одной переменной x называют уравнение вида ax = b, где a и b — действительные числа.
a называют коэффициентом при переменной , а b — свободным членом .

При решении линейных уравнений возможны три случая.

a

b

x

Количество корней

$b \in \Bbb R$ — любой

$x = \frac{b}{a}$

$x \in \Bbb R$ — любой

Бесконечное множество корней

$x \in \Bbb \varnothing $

п.2. Примеры

Пример 1. Решите уравнение 6-5x = 8(3,5-2x)

Решение:

$ 6-5x = 8(3,5-2x) \iff 6-5x = 28-16x \iff -5x+16x = 28-6 \iff $

$ \iff 11x = 22 \iff x = 2 $

Ответ: x=2

Пример 2. Решите уравнение $\frac{2}{3} x-\frac{4}{5} = 0,6x$

Решение:

$ \frac{2}{3}x-\frac{4}{5} = 0,6x | ×15 \iff 2x∙5-4∙3 = 0,6x∙15 \iff 10x-12=9x \iff $

$ \iff 10x-9x = 12 \iff x = 12 $

Ответ: x = 12

Пример 3. Решите уравнение 8(x+7)-7(2x-3) = 2(5x-11)

Решение:

$ 8(x+7)-7(2x-3) = 2(5x-11) \iff 8x+56-14x+21 = 10x-22 \iff$

$ \iff -6x+77 = 10x-22 \iff -6x-10x = -22-77 \iff -16x=-99 \iff $

$ \iff x = \frac{-99}{-16} = 6\frac{3}{16}$

Ответ: x = $6\frac{3}{16}$

Пример 4. Найдите все значения коэффициента a, при которых корень уравнения ax=-6– целое число.

Решение:

$$ax = -6 \Rightarrow {\left\{ \begin{array}{c} a ≠ 0 \\ x=- \frac{6}{a} \end{array} \right.}$$

x будет целым при a = $\pm$6, $\pm$3, $\pm$2,$\pm$1

Ответ: a = $\pm$6, $\pm$3, $\pm$2, $\pm$1

Пример 5*. Решите уравнение $ ax = a^2 -3a $

Решение:

$$ ax = a^2-3a \iff \left[ \begin{array}{cc} {\left\{ \begin{array}{c} a≠0 \\ x = \frac{(a^2-3a)}{a} = \frac{a(a-3)}{a} = a-3 \end{array} \right.} \\ {\left\{ \begin{array}{c} a = 0 \\ 0x = 0 \end{array} \right.} \end{array} \right. \iff \left[ \begin{array}{cc} {\left\{ \begin{array}{c} a≠0 \\ x = a-3 \end{array} \right.} \\ {\left\{ \begin{array}{c} a = 0 \\ x \in \Bbb R \end{array} \right.} \end{array} \right. $$

Ответ: при a ≠ 0,x = a-3; при a = 0, $x \in \Bbb R$ — любой

Пример 6*. Решите уравнение (k+1)x = k

Решение:

$$ (k+1)x = k \iff \left[ \begin{array}{cc} {\left\{ \begin{array}{c} k+1 ≠ 0 \\ x = \frac{k}{k+1} \end{array} \right.} \\ {\left\{ \begin{array}{c} k+1 = 0 \\ 0x = -1 \end{array} \right.} \end{array} \right. \iff \left[ \begin{array}{cc} {\left\{ \begin{array}{c} k ≠ -1 \\ x = \frac{k}{k+1} \end{array} \right.} \\ {\left\{ \begin{array}{c} k = -1 \\ x \in \Bbb \varnothing — решений \quad нет \end{array} \right.} \end{array} \right. $$

Ответ: при k ≠ -1, $ x = \frac{k}{k+1} $, при k = -1 решений нет

Пример 7*. Решите уравнение ax+b = cx+d

Решение:

$$ ax+b = cx+d \iff ax-cx = d-b \iff (a-c)x = d-b \iff $$

$$ \left[ \begin{array}{cc} {\left\{ \begin{array}{c} a-c ≠ 0 \\ x = \frac{d-b}{a-c} \end{array} \right.} \\ {\left\{ \begin{array}{c} a-c = 0 \\ d-b = 0 \\ 0x = 0 \end{array} \right.} \\ {\left\{ \begin{array}{c} a-c = 0 \\ d-b ≠ 0 \\ 0x ≠ 0 \end{array} \right.} \end{array} \right. \iff \left[ \begin{array}{cc} {\left\{ \begin{array}{c} a ≠ c \\ x = \frac{d-b}{a-c} \end{array} \right.} \\ {\left\{ \begin{array}{c} a = c \\ d = b \\ x \in \Bbb R — любой \end{array} \right.} \\ {\left\{ \begin{array}{c} a = c \\ d ≠ b \\ x \in \Bbb \varnothing — решений \quad нет \end{array} \right.} \end{array} \right. $$

«Линейные уравнения с одной переменной»

2)Работа в экспертных группах по номеру: эксперты объясняют экспертам других групп с таким же порядковым номером свои типы уравнений, приводимых к линейным, которые они только что обсудили со своей группой по цвету.

Затем учащиеся снова возвращаются в сою группу по цвету, чтобы применить свои знания на практике.

3) Работа в домашних группах по цвету: учащиеся обсуждают решение уравнений, приводимых к линейным различных типов, затем каждый решает эти уравнения, определяют в группе лучшее решение и передают его соседней группе на проверку. Затем проходит взаимопроверка по эталону и выставляются баллы в оценочный лист. ( по 2 балла за каждое уравнение (всего 8 баллов).

4)Самостоятельная работа (оценка за неё выставляется отдельно. (в самостоятельной работе проверяется, как ребята потрудились в группе и дома).

4)Общий круг – подведение итогов урока, оценивание результатов и заполнение группой листа самооценки. Рефлексия

5 этап. Инструктаж домашнего задания.

6 этап. Рефлексия. Подведение итогов урока

Уравнения с одной переменной [wiki.eduVdom.com]

Уравнение с одной переменной — это равенство, содержащее переменную.

Корень уравнения — это значение переменной, при котором уравнение обращается в верное числовое равенство.

Решить уравнение означает найти все его корни или доказать, что корней нет.

Равносильные уравнения — уравнения с одними и теми же корнями.

Следующие преобразования: перенос слагаемого из одной части в другую с изменением знака этого слагаемого; умножение или деление обеих частей уравнения на одно и то же не равное нулю число приводят уравнение к равносильному ему уравнению.

Линейное уравнение с одной переменной — это уравнение вида a*x = b, где х — переменная, а и b — некоторые числа.

1. Если а = 0 и b = 0, то это уравнение имеет бесконечно много решений;

2. Если а ≠ 0, то это уравнение имеет один корень: $x = \frac{b}{a}$

3. Если а = 0 и b ≠ 0, то это уравнение не имеет корней.

—- Пример 1. Решите уравнение $\frac{2x-1}{3} — \frac{x+1}{2} = 2$

Решение:

• $\frac{2x-1}{3} — \frac{x+1}{2} = 2$

• $\frac{(2x-1)*2}{3*2} — \frac{(x+1)*3}{2*3} = 2$

• $\frac{(4x-2) — (3x+3)}{6} = 2$

• $\frac{4x-2 — 3x-3}{6} = 2$

• $\frac{x — 5}{6} = 2$

• $x — 5 = 2*6$

• $x — 5 = 12$

• $x = 12 + 5$

• $x = 17$

Ответ: 17.

Пример 2. Решите уравнение $5x + \frac{2x+3}{4} = \frac{3x-1}{2} + 4x$

Решение:

• $5x + \frac{2x+3}{4} = \frac{3x-1}{2} + 4x$

• $\frac{20x+2x+3}{4} = \frac{3x-1+8x}{2}$

• $\frac{22x+3}{4} = \frac{11x-1}{2}$

• $22x+3 = 22x-2$

• $22x-22x = -2-3$

• $0 = -5$, но такого быть не может, значит данное уравнение не имеет корней.

Ответ: нет корней.

subjects/mathematics/уравнения_с_одной_переменной.txt · Последние изменения: 2013/02/02 17:42 — ¶

Линейные уравнения (типы и примеры решения)

Линейное уравнение — это алгебраическое уравнение, в котором старший показатель переменной равен единице. Линейное уравнение имеет одну, две или три переменных, но не все линейные системы с 03 уравнениями. Обычно система линейных уравнений имеет только единственного решения , но иногда она имеет без решения или бесконечное количество решений .

Линейное уравнение с двумя переменными описывает отношения, в которых значение одной переменной, скажем, «x», зависит от значение другой переменной говорит «y».Если есть две переменные, график линейного уравнения будет прямой.

Стандартная форма линейного уравнения

Линейные уравнения имеют стандартную форму, например:

Ax + By = C

Здесь A, B и C — коэффициенты, а x и y — переменные.

Общий вид линейного уравнения с двумя переменными:

y = mx + c, m ≠ 0

Формула линейного уравнения

Некоторые общие формулы:

1. Форма перехвата откоса:
2. Форма точки:
3. Форма с двумя точками:

Примеры линейных уравнений

В приведенных выше примерах самый высокий показатель переменной равен 1.

• Уравнение с одной переменной: Уравнение с одной переменной, например
• 12x — 10 = 0
• 12x = 10
• Уравнение с двумя переменными: Уравнение с двумя переменными, например
• 12x + 10y — 10 = 0
• 12x + 23y = 20
• Уравнение с тремя Переменные: An уравнение с тремя переменными, например
• 12x + 10y -3z — 10 = 0
• 12x + 23y — 12z = 20

Решенных примеров линейных уравнений:

Пример Нет.1:

Решение:

Пример № 2:

Решение:

Пример № 3:

Решение:

В линейном уравнении знак равенства (=) делит уравнение на две стороны, такие как L.H.S. и R.H.S.

В данном уравнении значение переменной, которая заставляет Л.H.S = R.H.S называется решением линейного уравнения.

Примеры № 1

х + 6 = 8 — линейное уравнение.

Здесь L.H.S. равно x + 6 и R.H.S. равно 8

Если мы положим x = 2, то левая часть будет 2 + 6, что равно правой стороне сторона

Таким образом, решение данного линейного уравнения будет x = 2

Пример № 2

3x — 2 = 2x — 3 — линейное уравнение

Если мы положим x = -1, то левая часть будет 3 (-1) — 2, а правая часть будет 2 (-1) — 3

ср получено,

-3 — 2 = -2 — 3

-5 = -5

Следовательно, L.H.S. = R.H.S.

Итак, x = -1 — решение данного линейного уравнения.

Типы линейных уравнений:

Есть три типа линейных уравнений

1. условно Уравнение
2. Идентичность Уравнение
3. Противоречие Уравнение

1. Условное уравнение:

Условное уравнение имеет только одно решение. Например,

2. Уравнение идентичности:

Уравнение идентичности всегда верно, и каждое действительное число является решение ее, следовательно, она имеет бесконечные решения.Решение линейного уравнение, которое имеет тождество, обычно выражается как

Иногда левая сторона равна в правую часть (вероятно, получим 0 = 0), поэтому легко найти из того, что это уравнение является тождеством. Например,

3. Уравнение противоречия:

А Уравнение противоречия всегда ложно и не имеет решения. Противоречие уравнение в основном выражается как:

Например,

Линейные уравнения представляют собой линии

Уравнение представляет собой линию на графике, и мы имеем потребовалось две точки, чтобы провести линию через эти точки.На графике переменные «x» и «y» показывают координаты «x» и «y». графа. Если мы введем значение для «x», то мы сможем легко вычислить соответствующее значение «y», и эти два значения покажут точку на графике. Точно так же, если мы продолжаем помещать значения «x» и «y» в данную линейную уравнение, мы можем получить прямую линию на графике.

Графическое представление линейного уравнения

Мы можем поместить значения «x» и «y» в уравнение, чтобы построить линейное уравнение.Мы можем использовать точки «перехвата». Необходимо соблюдать несколько нижеприведенных пунктов:

• Поместите x = 0 в уравнение и решите относительно y и нанесите точку (0, y) на ось y
• Поместите y = 0 в уравнение, решите относительно x и начертите точку (x, 0) на ось x
• Наконец, проведите прямую линию между двумя точками

Чек ваши навыки поиска решений этих линейных уравнений:

См. Также: Типы математических уравнений

Линейные уравнения в одной переменной

Линейные уравнения в одной переменной

Утверждение равенства двух алгебраических выражений, включающих одну или несколько неизвестных величин, называется уравнением.
Линейное уравнение — это уравнение, которое включает линейные полиномы.
Значение переменной, которое уравнивает две части уравнения, называется решением уравнения.
Одно и то же количество может быть добавлено / вычтено к обеим частям уравнения без изменения равенства.
Обе стороны уравнения можно умножить / разделить на одно и то же ненулевое число без изменения равенства.

ОБЩАЯ ФОРМА ЛИНЕЙНОГО УРАВНЕНИЯ В ДВУХ ПЕРЕМЕННЫХ

ax + by + c = 0, a ≠ 0, b ≠ 0 или любое одно из a и b может быть равно нулю.

Подробнее:

Общая форма линейного уравнения с двумя переменными Пример Проблемы с решениями

Пример 1: Выразите следующие линейные уравнения в общей форме и определите коэффициенты x, y и постоянного члена .
Решение:

Составьте линейное уравнение с помощью следующих утверждений:

Пример 2: Стоимость 2 кг яблок и 1 кг винограда в день оказалась равной 160. Через месяц стоимость из 4 кг яблок и 2 кг винограда это 300. Представьте ситуацию алгебраически.
Решение: Пусть стоимость килограмма яблок и винограда равна x и y соответственно, тогда по первому условию:
2x + y = 160 …… (i)
и по второму условию: 4x + 2y = 300….. (ii)

Пример 3: Тренер команды по крикету покупает 3 биты и 6 мячей за 3900. Позже он покупает еще одну биту и еще 3 мяча того же типа за 1300. Представьте эту ситуацию алгебраически.
Решение: Пусть стоимость биты и мяча равна x и y соответственно. По вопросам
3x + 6y = 3900… .. (i)
& x + 3y = 1300… .. (ii)

Пример 4: 10 учеников IX класса приняли участие в викторине по математике .Если девочек на 4 больше, чем мальчиков.
Решение: Пусть нет. мальчиков и девочек — x & y, то согласно вопросу
x + y = 10 …… (i)
& y = x + 4 …… (ii)

Пример 5: Половина периметра прямоугольного сада, длина которого на 4 м больше его ширины, составляет
36 м.
Решение: Пусть длина и ширина равны x m и y m.
∴ согласно вопросу 1/2 периметра = 36
1/2 [2 (l + b)] = 36
⇒ x + y = 36….. (i)
также длина = 4 + ширина
x = 4 + y ..… (ii)

Пример 6: Разница между двумя числами равна 26, а одно число в три раза больше другого.
Решение: Пусть числа x и y & x> y
∴ x — y = 26 …… (i)
и x = 3y …… (ii)

Пример 7: Большее из двух дополнительных углы превосходит меньшие на 18 градусов.
Раствор: Sol. Пусть два дополнительных угла равны x и y & x> y
Тогда x + y = 180 ° …… (i)
и x = y + 18 ° …… (ii)

Пример 8: Дробь становится 9 / 11, если к числителю и знаменателю прибавить 2.Если к числителю и знаменателю прибавить 3, получится 5/6.
Решение: Пусть дробь равна x / y
Теперь по вопросу
⇒ 11x + 22 = 9y + 18
⇒ 11x — 9y = — 4… .. (i)
и

⇒ 6x + 18 = 5y + 15
⇒ 6x — 5y = –3…. (Ii)

Пример 9: Через пять лет возраст Сачина будет в три раза больше возраста его сына. Пять лет назад Сачин был в семь раз старше сына.
Решение: Пусть нынешний возраст Сачина и его сына составляет
x лет и y лет.
Через пять лет
возраст Сачина = (x + 5) лет и возраст его сына = (y + 5) лет
согласно вопросу (x + 5) = 3 (y + 5)
⇒ x + 5 = 3y + 15
⇒ x — 3y = 10 …… (i)
и 5 лет назад возраст обоих составлял (x — 5) лет и (y — 5) лет соответственно
согласно вопросу (x — 5) = 7 (y — 5)
⇒ x — 5 = 7y — 35
⇒ x — 7y = –30.… (Ii)

Линейные уравнения

Линейные предложения с одной переменной могут быть уравнениями или неравенствами. Их объединяет то, что переменная имеет показатель степени 1, который понимается и поэтому никогда не записывается (кроме учебных целей). Их также можно представить на графике в виде прямой линии.

Уравнение — это утверждение, в котором говорится, что два математических выражения равны. Линейное уравнение с одной переменной — это уравнение с показателем степени 1 для переменной.Они также известны как уравнений первой степени , потому что наивысший показатель переменной равен 1. Все линейные уравнения в конечном итоге могут быть записаны в форме ax + b = c , где a , b и c — действительные числа, а a ≠ 0. Предполагается, что вы знакомы со свойствами сложения и умножения уравнений.

• Свойство сложения уравнений: Если a , b и c являются действительными числами и a = b , тогда a + c = b + c.

• Свойство умножения уравнений: Если a , b и c являются действительными числами и a = b , то ac = bc .

Цель решения линейных уравнений состоит в том, чтобы изолировать переменную по обе стороны от уравнения, используя свойство сложения уравнений, а затем использовать свойство умножения уравнений, чтобы изменить коэффициент переменной на 1.

Пример 1

Решите относительно x : 6 (2 x — 5) = 4 (8 x + 7).

Чтобы изолировать x по обе стороны от уравнения, вы можете либо добавить –12 x к обеим сторонам, либо добавить –32 x к обеим сторонам.

Умножьте каждую сторону на (или разделите каждую сторону на 20).

Решение — . На это указывает размещение раствора внутри скобок для формирования набора .Этот набор называется набором решений уравнения. Вы можете проверить это решение, заменив x на в исходном уравнении. Набор решений — .

Пример 2

Решите для x : .

Это уравнение будет проще решить, предварительно очистив значения дроби. Для этого найдите наименьший общий знаменатель (LCD) для всех знаменателей в уравнении и умножьте обе части уравнения на это значение, используя свойство распределения.

Не забывайте, что –2 распределяется по и , x и 4. Упростите обе стороны, объединив одинаковые термины.

Вы можете убедиться в этом сами. Набор решений — .

Решение алгебраического линейного уравнения с одной переменной, Рон Куртус

SfC Home> Арифметика> Алгебра>

, Рон Куртус (редакция 17 августа 2012 г.)

Линейное уравнение с одной переменной состоит из чисел или констант и умножений переменной. Стандартная форма такого уравнения — ax + b = 0 , где a и b — константы, а x — переменная. Часто уравнение имеет более сложную форму.Решение уравнения находится, оперируя обеими сторонами уравнения, чтобы привести его к форме, подобной x = −b / a .

Вопросы, которые могут у вас возникнуть:

• Как вы оперируете уравнением?
• Как решить для x ?
• Что произойдет, если уравнение будет иметь более сложную форму?

Этот урок ответит на эти вопросы.

Правила решения

Когда у вас есть линейное уравнение с одной переменной, ваша цель состоит в том, чтобы манипулировать выражениями, так что вы получите переменную x слева от знака равенства и константы справа.Это решение уравнения.

Например, решение уравнения 4a = 3 — x равно x = 3 — 4a .

Основное правило

Основное правило, используемое при решении уравнений алгебры:

То, что вы делаете слева от знака равенства, вы должны делать справа.

Если вы добавляете термин с левой стороны, вы должны добавить тот же термин с правой стороны. Если вы умножаете член в левой части, вы должны умножать такой же член в правой части.

Примеры

В уравнении 4a = 3 — x вы хотите получить x слева, а остальные элементы — справа. Вы выполняете следующие операции:

Добавьте x к обеим сторонам уравнения.

4a + x = 3 — x + x

4a + x = 3

Вычтем 4a из обеих частей уравнения.

4a — 4a + x = 3 — 4a

x = 3 — 4a , что является решением уравнения.

Решение путем объединения одинаковых терминов

Вы можете решить уравнение типа 2x + 3 = −4x — 7 , получив сначала все члены x в левой части и все постоянные члены в правой части. Затем вы комбинируете похожие термины. Затем вы разделите на x , чтобы получить решение.

Пример

Рассмотрим уравнение:

2x + 3 = −4x — 7

Добавьте 4x с обеих сторон.

2x + 4x + 3 = −4x + 4x — 7

Объедините похожие термины.

6x + 3 = −7

Вычтем 3 с обеих сторон.

6x + 3 — 3 = −7 — 3

Объедините похожие термины.

6x = −10

Разделите обе стороны на 6 .

6x / 6 = −10/6

Упростите дробь.

x = −5/3 или x = −1 2/3

Примечание : Хорошая идея — идти шаг за шагом, вместо того, чтобы пытаться делать несколько дел одновременно или делать что-то в уме.

Другой пример

Рассмотрим уравнение:

2x / 3 + 3 — x = 2 (x + 2) — 5

Умножьте, чтобы избавиться от скобок.

2x / 3 + 3 — x = 2x + 4-5

2x / 3 + 3 — x = 2x — 1

Избавьтесь от дроби, умножив обе части на 3.

3 (2x / 3 + 3 — x) = 3 (2x — 1)

Умножьте, чтобы избавиться от скобок.

2x + 9 — 3x = 6x — 3

Объедините похожие термины.

9 — х = 6х — 3

Вычтем 9 с обеих сторон.

−x = 6x — 12

Вычтем 6x с обеих сторон.

−7x = −12

Разделим на −7 .

x = 12/7 или x = 1 5/7

Дробная переменная

Существуют уравнения, в которых член x является частью знаменателя уравнения. В таком случае вы должны умножить обе части уравнения на член x , чтобы оно не содержало переменных дробей. Точно так же вы хотите удалить любые дроби в уравнении, но умножая их на знаменатель уравнения.

Пример

Рассмотрим уравнение:

2x / (x + 1) = 7/12

Умножьте обе стороны на (x + 1) .

2x (x + 1) / (x + 1) = 7 (x + 1) / 12

Упростим дробь (x + 1) / (x + 1) = 1 .

2x = 7 (x + 1) / 12

Умножьте обе стороны на 12 .

24x = 7 (x + 1)

Умножьте в соответствии с законом распределения или умножьте, чтобы избавиться от скобок.

24x = 7x + 7

Вычтем 7x с обеих сторон.

24x — 7x = 7x — 7x + 7

Объедините похожие термины.

17x = 7

Разделите на 17 , чтобы получить решение уравнения.

х = 7/17

Другой пример

Рассмотрим уравнение:

1 / (5x — 3) = 3 / x

Умножьте обе стороны на (5x — 3) .

1 = 3 (5x — 3) / x

Умножьте обе стороны на x .

х = 3 (5х — 3)

Обратите внимание на , что иногда эти два шага объединяются и называются «перекрестным умножением» уравнения. Одна из проблем заключается в том, что сокращение может привести к ошибкам. Кроме того, для лучшего понимания лучше знать, что вы делаете и почему.

Умножение с законом распределения (убрать скобки).

x = 15x — 9

Вычтем 15x с обеих сторон.

−14 x = −9

Разделите обе стороны на −14 x .

х = 9/14

Сводка

Линейное уравнение с одной переменной состоит из чисел или констант и умножений переменной. Стандартная форма такого уравнения — ax + b = 0 , где a и b — константы, а x — переменная.Часто уравнение имеет более сложную форму.

Решение уравнения находится, оперируя уравнением, чтобы привести его к форме, подобной x = −b / a . Другими словами, вам нужно только x в левой части, а остальные элементы в правой части уравнения. Правило — то, что вы делаете с левой стороны, вы делаете с правой стороны.

Пошаговая инструкция

Ресурсы и ссылки

Полномочия Рона Куртуса

Сайтов

Ресурсы по алгебре

Книги

Лучшие книги по алгебре

Вопросы и комментарии

Есть ли у вас какие-либо вопросы, комментарии или мнения по этой теме? Если это так, отправьте свой отзыв по электронной почте.Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.

Поделиться страницей

Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:

Студенты и исследователи

Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/algebra/
linear_equation_one_variable.htm

Пожалуйста, включите его в качестве ссылки на свой веб-сайт или в качестве ссылки в своем отчете, документе или диссертации.

Авторские права © Ограничения

Где ты сейчас?

Школа чемпионов

Алгебра

Решение алгебраического линейного уравнения с одной переменной

Парамагнитные материалы

Хотя ферромагнетизм ответственен за большинство эффектов магнетизма, встречающихся в повседневной жизни, все другие материалы в некоторой степени подвержены влиянию поля, а также некоторых других типов магнетизма. Парамагнитные вещества, такие как алюминий и кислород, слабо притягиваются к приложенному магнитному полю. Диамагнитные вещества, такие как медь и углерод, слабо отталкиваются.

В то время как антиферромагнитные материалы, такие как хром и спиновые стекла, имеют более сложную связь с магнитным полем. Сила магнита на парамагнитных, диамагнитных и антиферромагнитных материалах обычно слишком слаба, чтобы ее можно было почувствовать, и ее можно обнаружить только лабораторными приборами, поэтому эти вещества не входят в список материалов, обладающих магнитными свойствами.

Условия

Магнитное состояние (или фаза) материала зависит от температуры и других переменных, таких как давление и приложенное магнитное поле. Материал может проявлять более чем одну форму магнетизма при изменении этих переменных.

История

Магнитные свойства материала были впервые обнаружены в древнем мире, когда люди заметили, что магниты, естественно намагниченные кусочки минералов, могут притягивать железо. Слово «магнит» происходит от греческого термина μαγνῆτις λίθος magnētis lithos, «магнезиальный камень, подножный камень».

В Древней Греции Аристотель приписал первое из того, что можно назвать научной дискуссией о магнитных свойствах материалов, философу Фалесу Милетскому, который жил с 625 г. до н. э. до 545 г. до н. э. Древний индийский медицинский текст «Сушрута самхита» описывает использование магнетита для удаления стрел, встроенных в тело человека.

Древний Китай

В древнем Китае самая ранняя литературная ссылка на электрические и магнитные свойства материалов содержится в книге IV века до нашей эры, названной в честь ее автора, «Мудрец Долины Призраков». Самое раннее упоминание о притягивании иглы — в работе I века Луньхэн («Сбалансированные запросы»): «Магнит притягивает иголку».

Китайский ученый XI века Шэнь Куо был первым человеком, который описал — в «Эссе пула снов» — магнитный компас с иглой и то, что он улучшил точность навигации с помощью астрономических методов. Концепция истинного севера. К 12-му веку китайцы, как было известно, использовали компас-магнит для навигации. Они вылепили направляющую ложку из камня так, что ручка ложки всегда указывала на юг.

Средневековье

Александр Неккам, к 1187 году, был первым в Европе, кто описал компас и его использование для навигации. Этот исследователь впервые в Европе досконально установил, какими свойствами обладают магнитные материалы. В 1269 году Питер Перегрин де Марикур написал Epistola de magnete, первый сохранившийся трактат, описывающий свойства магнитов. В 1282 году свойства компасов и материалов с особыми магнитными свойствами описал аль-Ашраф, йеменский физик, астроном и географ.

Ренессанс

В 1600 году Уильям Гилберт опубликовал свои «Магнетический корпус» и «Магнитное теллур» («О магните и магнитных телах, а также о Великом магните Земли»). В этой работе он описывает многие из своих экспериментов со своей модельной землей, называемой терреллой, с помощью которой он проводил исследование свойств магнитных материалов.

Из своих экспериментов он пришел к выводу, что Земля сама по себе является магнитной и что именно поэтому компасы указывали на север (ранее некоторые полагали, что именно полярная звезда (Polaris) или большой магнитный остров на Северном полюсе притягивал компас).

Новое время

Понимание взаимосвязи между электричеством и материалами со специальными магнитными свойствами появилось в 1819 году в работе Ханса Кристиана Эрстеда, профессора в Копенгагенском университете, который обнаружил в результате случайного подергивания стрелки компаса возле провода, что электрический ток может создать магнитное поле. Этот знаменательный эксперимент известен как Эксперимент Эрстеда. Несколько других экспериментов последовали с Андре-Мари Ампера, который в 1820 году обнаружил, что магнитное поле, циркулирующее по замкнутому пути, было связано с током, протекающим по периметру пути.

Карл Фридрих Гаусс занимался исследованием магнетизма. Жан-Батист Био и Феликс Савар в 1820 году придумали закон Био-Савара, дающий нужное уравнение. Майкл Фарадей, который в 1831 году обнаружил, что изменяющийся во времени магнитный поток через петлю провода вызывал напряжение. А другие ученые находили дальнейшие связи между магнетизмом и электричеством.

ХХ век и наше время

Джеймс Клерк Максвелл синтезировал и расширил это понимание уравнений Максвелла, объединив электричество, магнетизм и оптику в области электромагнетизма. В 1905 году Эйнштейн использовал эти законы, мотивируя свою теорию специальной теории относительности, требуя, чтобы законы сохранялись во всех инерциальных системах отсчета.

Электромагнетизм продолжал развиваться в XXI веке, будучи включенным в более фундаментальные теории калибровочной теории, квантовой электродинамики, электрослабой теории и, наконец, в стандартную модель. В наше время ученые уже вовсю изучают магнитные свойства наноструктурных материалов. Но самые великие и удивительные открытия в этой области, вероятно, все еще ждут нас впереди.

Суть

Магнитные свойства материалов в основном обусловлены магнитными моментами орбитальных электронов их атомов. Магнитные моменты ядер атомов обычно в тысячи раз меньше, чем у электронов, а посему они незначительны в контексте намагничивания материалов. Ядерные магнитные моменты тем не менее очень важны в других контекстах, особенно в ядерно-магнитном резонансе (ЯМР) и магнитно-резонансной томографии (МРТ).

Обычно огромное количество электронов в материале устроено так, что их магнитные моменты (как орбитальные, так и внутренние) сводятся на нет. В некоторой степени это связано с тем, что электроны объединяются в пары с противоположными собственными магнитными моментами в результате принципа Паули (см. Конфигурацию электронов) и объединяются в заполненные подоболочки с нулевым суммарным орбитальным движением.

В обоих случаях электроны преимущественно используют схемы, в которых магнитный момент каждого электрона нейтрализуется противоположным моментом другого электрона. Более того, даже когда конфигурация электронов такова, что существуют неспаренные электроны и / или незаполненные подоболочки, часто бывает так, что различные электроны в твердом теле будут вносить магнитные моменты, которые указывают в разных, случайных направлениях, так что материал не будет магнитным.

Иногда, либо самопроизвольно, либо из-за приложенного внешнего магнитного поля — каждый из магнитных моментов электронов будет в среднем выстроен в линию. Подходящий материал может затем создать сильное чистое магнитное поле.

Магнитное поведение материала зависит от его структуры, в частности от электронной конфигурации, по причинам, указанным выше, а также от температуры. При высоких температурах случайное тепловое движение затрудняет выравнивание электронов.

Диамагнетизм

Диамагнетизм проявляется во всех материалах и представляет собой тенденцию материала противостоять приложенному магнитному полю и, следовательно, отталкиваться от магнитного поля. Однако в материале с парамагнитными свойствами (то есть с тенденцией усиливать внешнее магнитное поле) доминирует парамагнитное поведение. Таким образом, несмотря на универсальное возникновение, диамагнитное поведение наблюдается только в чисто диамагнитном материале. В диамагнитном материале нет неспаренных электронов, поэтому собственные магнитные моменты электронов не могут создавать какого-либо объемного эффекта.

Обратите внимание, что это описание подразумевается только как эвристический вариант. Теорема Бора-Ван Леувена показывает, что диамагнетизм невозможен в соответствии с классической физикой, и что правильное понимание требует квантово-механического описания.

Обратите внимание, что все материалы проходят этот орбитальный ответ. Однако в парамагнитных и ферромагнитных веществах диамагнитный эффект подавляется гораздо более сильными эффектами, вызванными неспаренными электронами.

В парамагнитном материале есть неспаренные электроны; то есть атомные или молекулярные орбитали с ровно одним электроном в них. В то время как для принципа исключения Паули требуется, чтобы спаренные электроны имели свои собственные («спиновые») магнитные моменты, указывающие в противоположных направлениях, в результате чего их магнитные поля компенсируются, неспаренный электрон может выровнять свой магнитный момент в любом направлении. Когда приложено внешнее поле, эти моменты будут стремиться совмещаться в том же направлении, что и приложенное поле, усиливая его.

Ферромагнетики

Ферромагнетик, как парамагнитное вещество, имеет неспаренные электроны. Однако, в дополнение к тенденции собственного магнитного момента электронов быть параллельной приложенному полю, в этих материалах также существует тенденция для этих магнитных моментов ориентироваться параллельно друг другу, чтобы поддерживать состояние пониженной энергии. Таким образом, даже в отсутствие приложенного поля магнитные моменты электронов в материале спонтанно выстраиваются параллельно друг другу.

Каждое ферромагнитное вещество имеет свою индивидуальную температуру, называемую температурой Кюри, или точкой Кюри, выше которой оно теряет свои ферромагнитные свойства. Это связано с тем, что тепловая тенденция к беспорядку подавляет снижение энергии из-за ферромагнитного порядка.

Ферромагнетизм встречается только в нескольких веществах; распространенными являются железо, никель, кобальт, их сплавы и некоторые сплавы редкоземельных металлов.

Магнитные моменты атомов в ферромагнитном материале заставляют их вести себя как крошечные постоянные магниты. Они слипаются и объединяются в небольшие области более или менее равномерного выравнивания, называемые магнитными доменами или доменами Вейсса. Магнитные домены можно наблюдать с помощью магнитно-силового микроскопа, чтобы выявить границы магнитных доменов, которые напоминают белые линии на эскизе. Есть много научных экспериментов, которые могут физически показать магнитные поля.

Роль доменов

Когда домен содержит слишком много молекул, он становится нестабильным и делится на два домена, выровненных в противоположных направлениях, чтобы они более стабильно слипались, как показано справа.

При воздействии магнитного поля границы доменов перемещаются, так что домены, выровненные по магнитному полю, растут и доминируют в структуре (пунктирная желтая область), как показано слева. Когда намагничивающее поле удалено, домены могут не вернуться в ненамагниченное состояние. Это приводит к тому, что ферромагнитный материал намагничивается, образуя постоянный магнит.

При достаточно сильном намагничивании, чтобы преобладающий домен перекрывал все остальные, приводя к образованию только одного отдельного домена, материал магнитно насыщался. Когда намагниченный ферромагнитный материал нагревают до температуры точки Кюри, молекулы перемешиваются до такой степени, что магнитные домены теряют организацию, а магнитные свойства, которые они вызывают, прекращаются. Когда материал охлаждается, эта структура выравнивания доменов самопроизвольно возвращается, примерно аналогично тому, как жидкость может замерзнуть в кристаллическое твердое вещество.

Антиферромагнетика

В антиферромагнетике, в отличие от ферромагнетика, собственные магнитные моменты соседних валентных электронов имеют тенденцию указывать в противоположных направлениях. Когда все атомы расположены в веществе так, что каждый сосед антипараллелен, вещество является антиферромагнитным. Антиферромагнетики имеют нулевой суммарный магнитный момент, что означает, что они не создают поля.

Антиферромагнетики встречаются реже по сравнению с другими типами поведения и чаще всего наблюдаются при низких температурах. При различных температурах антиферромагнетики проявляют диамагнитные и ферромагнитные свойства.

В некоторых материалах соседние электроны предпочитают указывать в противоположных направлениях, но нет геометрического расположения, в котором каждая пара соседей является анти-выровненной. Это называется спин-стекло и является примером геометрического разочарования.

Магнитные свойства ферромагнитных материалов

Как и ферромагнетизм, ферримагнетики сохраняют свою намагниченность в отсутствие поля. Однако, как и антиферромагнетики, соседние пары электронных спинов имеют тенденцию указывать в противоположных направлениях. Эти два свойства не противоречат друг другу, потому что в оптимальном геометрическом расположении магнитный момент от подрешетки электронов, которые указывают в одном направлении, больше, чем от подрешетки, которая указывает в противоположном направлении.

Большинство ферритов являются ферримагнитными. Магнитные свойства ферромагнитных материалов на сегодняшний день считаются неоспоримыми. Первое обнаруженное магнитное вещество, магнетит, является ферритом и первоначально считалось ферромагнетиком. Однако Луи Неэль опроверг это, открыв ферримагнетизм.

Когда ферромагнетик или ферримагнетик достаточно мал, он действует как один магнитный спин, который подвержен броуновскому движению. Его реакция на магнитное поле качественно аналогична реакции парамагнетика, но намного больше.

Электромагниты

Электромагнит — это магнит, в котором магнитное поле создается электрическим током. Магнитное поле исчезает, когда ток отключается. Электромагниты обычно состоят из большого количества близко расположенных витков провода, которые создают магнитное поле. Проволочные витки часто наматываются вокруг магнитного сердечника, изготовленного из ферромагнитного или ферримагнитного материала, такого как железо; магнитный сердечник концентрирует магнитный поток и создает более мощный магнит.

Основным преимуществом электромагнита перед постоянным магнитом является то, что магнитное поле можно быстро изменить, контролируя величину электрического тока в обмотке. Однако, в отличие от постоянного магнита, который не требует питания, электромагнит требует непрерывной подачи тока для поддержания магнитного поля.

Электромагниты широко используются в качестве компонентов других электрических устройств, таких как двигатели, генераторы, реле, соленоиды, громкоговорители, жесткие диски, МРТ-аппараты, научные приборы и оборудование для магнитной сепарации. Электромагниты также используются в промышленности для захвата и перемещения тяжелых железных предметов, таких как металлолом и сталь. Электромагнетизм был открыт в 1820 году. Тогда же вышла первая классификация материалов по магнитным свойствам.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА — Студопедия

Магнитное поле создается не только электрическими токами, но и постоянными магнитами.

Намагничивание вещества. Постоянные магниты могут быть изготовлены лишь из сравнительно немногих веществ, но все вещества, помещенные в магнитное поле, намагничеваются т. е. сами становятся источниками магнитного поля. В результате этого вектор магнитной индукции при наличии вещества отличается от вектора магнитной индукции в вакууме.

Гипотеза Ампера. Причина, вследствие которой тела обладают магнитными свойствами, была установлена французским ученым Ампером. Сначала, под непосредственным впечатлением от наблюдения за поворачивающейся вблизи проводника с током магнитной стрелкой в опытах Эрстеда Лмиер предположил, что магнетизм Земли вызван токами, проходящими внутри земного шара. Главный шаг был сделан: магнитные свойства тела можно объяснить циркулирующими внутри него токами. Далее Ампер пришел к общему заключению: магнитные свойства любого тела определяются замкнутыми электрическими токами внутри него. Этот решающий шаг от возможности объяснения магнитных свойств тела токами к категорическому утверждению, что магнитные взаимодействия — это взаимодействия токов, — свидетельство большой научной смелости Ампера.

Согласно гипотезе Ампера внутри молекул и атомов циркулируют элементарные электрические токи. (Теперь мы хорошо знаем, что эти токи образуются вследствие движения электронов в атомах.) Если плоскости, в которых циркулируют эти токи, расположены беспорядочно по отношению друг к другу из-за теплового движения молекул (рис. 1.28, а), то их действия взаимно компенсируются, и никаких магнитных свойств тело не обнаруживает. В намагниченном состоянии элементарные токи в теле ориентированы так, что их действия складываются (рис. 1.28, б). Гипотеза Ампера объясняет, почему магнитная стрелка и рамка (контур) с током в магнитном поле ведут себя одинаково (см. § 2). Стрелку можно рассматривать как совокупность маленьких контуров с током, ориентированных одинаково. Наиболее сильные магнитные поля создают вещества, называемые ферромагнетиками. Магнитные поля создаются ферромагнетиками не только вследствие обращения электронов вокруг ядер, но и вследствие их собственного вращения.

Собственный вращательный момент (момент импульса) электрона называется спином. Электроны всегда как бы вращаются вокруг своей оси и, обладая зарядом, создают магнитное поле наряду с полем, появляющимся за счет их орбитального движения вокруг ядер. В ферромагнетиках существуют области с параллельными ориентациями спинов, называемые доменами; размеры доменов порядка 0,5 мкм. Параллельная ориентация спинов обеспечивает минимум потенциальной энергии. Если ферромагнетик не намагничен, то ориентация доменов хаотична, и суммарное магнитное поле, создаваемое доменами, равно нулю. При включении внешнего магнитного поля домены ориентируются вдоль линий магнитной индукции этого поля, и индукция магнитного поля в ферромагнетиках увеличивается, становясь в тысячи и даже миллионы раз больше индукции внешнего поля.

Температура Кюри. При температурах, больших некоторой определенной для данного ферромагнетика, его ферромагнитные свойства исчезают. Эту температуру называют температурой Кюри по имени открывшего данное явление французского ученого. Если достаточно сильно нагреть намагниченный гвоздь, то он потеряет способность притягивать к себе железные предметы. Температура Кюри для железа 753 °С, для никеля 365 °С, а для кобальта 1000 °С. Существуют ферромагнитные сплавы, у которых температура Кюри меньше 100 °С. Первые детальные исследования магнитных свойств ферромагнетиков были выполнены выдающимся русским физиком А. Г. Столетовым (1839—1896).

Ферромагнетики и их применение. Хотя ферромагнитных тел в природе не так уж много, именно их магнитные свойства получили наибольшее практическое применение. Железный или стальной сердечник в катушке во много раз усиливает создаваемое ею магнитное поле, не увеличивая силу тока в катушке. Это экономит электроэнергию. Сердечники трансформаторов, генераторов, электродвигателей и т. д. изготовляют из ферромагнетиков. При выключении внешнего магнитного поля ферромагнетик остается намагниченным, т. е. создает магнитное поле в окружающем пространстве. Это объясняется тем, что домены не возвращаются в прежнее положение и их ориентация частично сохраняется. Благодаря этому существуют постоянные магниты. Постоянные магниты находят широкое применение в электроизмерительных приборах, громкоговорителях и телефонах, звукозаписывающих аппаратах, магнитных компасах и т. д. Большое применение получили ферриты ферромагнитные материалы, не проводящие электрического тока. Они представляют собой химические соединения оксидов железа с оксидами других веществ. Один из известных ферромагнитных материалов — магнитный железняк — является ферритом.

Магнитная запись информации. Из ферромагнегикои изготовляют магнитные ленты и тонкие магнитные пленки. Магнитные ленты широко используют для звукозаписи в магнитофонах и для видеозаписи в видеомагнитофонах.

Магнитная лента представляет собой гибкую основу из полихлорвинила или других веществ. На нее наносится рабочий слой в виде магнитного лака, состоящего из очень мелких игольчатых частиц железа или другого ферромагнетика и связующих веществ. Запись звука производят на ленту с помощью электромагнита, магнитное поле которого изменяется в такт со звуковыми колебаниями. При движении ленты вблизи магнитной головки различные участки пленки намагничиваются. Схема магнитной индукционной головки показана на рисунке 1.29, а, где 1 — сердечник электромагнита; 2 — магнитная лента; 3 — рабочий зазор; 4 — обмотка электромагнита.

При воспроизведении звука наблюдается обратный процесс: намагниченная лента возбуждает в магнитной головке электрические сигналы, которые после усиления поступают на динамик магнитофона. Тонкие магнитные пленки состоят из слоя ферромагнитного материала толщиной от 0,03 до 10 мкм.

Их применяют в запоминающих устройствах электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Магнитные пленки предназначены для записи, хранения и воспроизведения информации. Их наносят на тонкий алюминиевый диск или барабан. Информацию записывают и воспроизводят примерно так же, как и в обычном магнитофоне. Запись информации в ЭВМ можно производить и на магнитные ленты. Развитие технологии магнитной записи привело к появлению магнитных микроголовок, которые используются в ЭВМ, позволяющих создавать немыслимую ранее плотность магнитной записи. На ферромагнитном жестком диске диаметром меньше 8 см хранится до нескольких терабайт (10 12 байт) информации. Считывание и запись информации на таком диске осуществляется с помощью микроголовки, расположенной на поворотном рычаге (рис. 1.29, б). Сам диск вращается с огромной скоростью, и головка плавает над ним в потоке воздуха, что предотвращает возможность механического повреждения диска. Все вещества, помещенные в магнитное поле, создают собственное поле. Наиболее сильные поля создают ферромагнетики. Из них делают постоянные магниты, так как поле ферромагнетика не исчезает после выключения намагничивающего поля. Ферромагнетики широко применяются на практике.

Магнитные поля создаются либо постоянными магнитами, либо токами. В 1820 г. А. Ампер выдвинул смелую гипотезу, согласно которой магнитные свойства вещества (в том числе и постоянных магнитов) возникают за счет молекулярных токов, циркулирующих в молекулах вещества. Дальнейшее развитие науки подтвердило эту идею Ампера. Однако теорию магнитных свойств вещества удалось построить лишь после того, как было изучено строение атома. У большинства веществ внутри атомов магнитные поля отдельных электронов, а также магнитные поля отдельных атомов и молекул полностью или почти полностью скомпенсированы. Поэтому их магнитные свойства очень слабы они называются немагнитными. Однако существует ряд веществ, например железо, кобальт, никель и некоторые редкоземельные элементы (лантаноиды), а также некоторые сплавы, которые обладают сильными магнитными свойствами. Эти вещества назвали ферромагнетиками. (Слово «ферромагнетик» образовано от латинского слова ferrum — железо). Ферромагнетики очень сильно влияют на магнитное поле. Если в катушку с током внести ферромагнитный сердечник, то магнитное поле усиливается в сотни и даже тысячи раз. Этим широко пользуются в технике: сердечники электромагнитов, реле и многие другие устройства изготовляются из ферромагнетиков, а чаще всего — из специальных сортов стали. Ферромагнетики подразделяются на два класса: магнитомягкие и магнитотвердые материалы. Современная теория ферромагнетизма была создана примерно 50 лет тому назад. Большой вклад в создание этой теории внесли отечественные ученые Я. И. Френкель, Л. Д. Ландау, Е. М. Лившиц. Для каждого ферромагнетика характерна определенная температура, выше которой у него пропадают способности к сильному намагничиванию и его магнитные свойства оказываются такими же, как у немагнитных веществ. Эта температура называется точкой Кюри в честь Пьера Кюри, который в 1895 г. открыл это явление. Точка Кюри у железа равна 770 °С, у никеля 358 °С, у редкоземельного элемента гадолиния 16 °С, у сплава пермаллой около 400 °С, у сплава пермендюр около 900 °С и т. д. Ферромагнитные свойства не наблюдаются ни у жидкостей, ни у газов. Они характерны только для некоторых кристаллов при температурах ниже точки Кюри.

Магни́тное по́ле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения^[1], магнитная составляющая электромагнитного поля^[2]. Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (и магнитными моментами других частиц, хотя в заметно меньшей степени) (постоянные магниты). Кроме этого, оно появляется при наличии изменяющегося во времени электрического поля. Основной силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции (вектор индукции магнитного поля)^[3][4]. С математической точки зрения — векторное поле, определяющее и конкретизирующее физическое понятие магнитного поля. Нередко вектор магнитной индукции называется для краткости просто магнитным полем (хотя, наверное, это не самое строгое употребление термина). Ещё одной фундаментальной характеристикой магнитного поля (альтернативной магнитной индукции и тесно с ней взаимосвязанной, практически равной ей по физическому значению) является векторный потенциал. Нередко в литературе в качестве основной характеристики магнитного поля в вакууме (то есть в отсутствие магнитной среды) выбирают не вектор магнитной индукции а вектор напряжённости магнитного поля , что формально можно сделать, так как в вакууме эти два вектора совпадают^[5]; однако в магнитной среде вектор не несет уже того же физического смысла^[6], являясь важной, но всё же вспомогательной величиной. Поэтому при формальной эквивалентности обоих подходов для вакуума, с систематической точки зрения следует считать основной характеристикой магнитного поля именно Магнитное поле можно назвать особым видом материи, посредством которого осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами или телами, обладающими магнитным моментом. Магнитные поля являются необходимым (в контексте специальной теории относительности) следствием существования электрических полей. Вместе, магнитное и электрическое поля образуют электромагнитное поле, проявлениями которого являются, в частности, свет и все другие электромагнитные волны. С точки зрения квантовой теории поля магнитное взаимодействие — как частный случай электромагнитного взаимодействия переносится фундаментальным безмассовым бозоном — фотоном (частицей, которую можно представить как квантовое возбуждение электромагнитного поля), часто (например, во всех случаях статических полей) — виртуальным.

МАГНИТЫ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА

где F — сила в ньютонах, I — ток в амперах, l — длина в метрах. Единицей измерения магнитной индукции является тесла (Тл)

(см. также

).

Гальванометр — чувствительный прибор для измерения слабых токов. В гальванометре используется вращающий момент, возникающий при взаимодействии подковообразного постоянного магнита с небольшой токонесущей катушкой (слабым электромагнитом), подвешенной в зазоре между полюсами магнита. Вращающий момент, а следовательно, и отклонение катушки пропорциональны току и полной магнитной индукции в воздушном зазоре, так что шкала прибора при небольших отклонениях катушки почти линейна. Намагничивающая сила и напряженность магнитного поля. Далее следует ввести еще одну величину, характеризующую магнитное действие электрического тока. Предположим, что ток проходит по проводу длинной катушки, внутри которой расположен намагничиваемый материал. Намагничивающей силой называется произведение электрического тока в катушке на число ее витков (эта сила измеряется в амперах, так как число витков — величина безразмерная). Напряженность магнитного поля Н равна намагничивающей силе, приходящейся на единицу длины катушки. Таким образом, величина Н измеряется в амперах на метр; ею определяется намагниченность, приобретаемая материалом внутри катушки. В вакууме магнитная индукция B пропорциональна напряженности магнитного поля Н:

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество. 2000.

• СВЕТ
• МЕХАНИКА

Смотреть что такое «МАГНИТЫ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА» в других словарях:

• СВЕРХСИЛЬНЫЕ МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ — поля с напряжённостью Н?0,5=1,0 МЭ (граница условна). Нижнее значение С. м. п. соответствует макс. значению стационарного поля =500 кЭ, к рое может быть доступно средствам совр. техники, верхнее полю 1 МЭ, даже кратковрем. воздействие к рого… …   Физическая энциклопедия

• ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА — раздел физики, изучающий структуру и свойства твердых тел. Научные данные о микроструктуре твердых веществ и о физических и химических свойствах составляющих их атомов необходимы для разработки новых материалов и технических устройств. Физика… …   Энциклопедия Кольера

• ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ — раздел физики, охватывающий знания о статическом электричестве, электрических токах и магнитных явлениях. ЭЛЕКТРОСТАТИКА В электростатике рассматриваются явления, связанные с покоящимися электрическими зарядами. Наличие сил, действующих между… …   Энциклопедия Кольера

• ФИЗИКА — (от древнегреч. physis природа). Древние называли физикой любое исследование окружающего мира и явлений природы. Такое понимание термина физика сохранилось до конца 17 в. Позднее появился ряд специальных дисциплин: химия, исследующая свойства… …   Энциклопедия Кольера

• МОМЕНТЫ АТОМОВ И ЯДЕР — Термин момент применительно к атомам и атомным ядрам может означать следующее: 1) спиновый момент, или спин, 2) магнитный дипольный момент, 3) электрический квадрупольный момент, 4) прочие электрические и магнитные моменты. Различные типы… …   Энциклопедия Кольера

• СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСТВО — электрический аналог ферромагнетизма. Подобно тому как в ферромагнитных веществах при помещении их в магнитное поле проявляется остаточная магнитная поляризация (момент), в сегнетоэлектрических диэлектриках, помещенных в электрическое поле,… …   Энциклопедия Кольера

• МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС — резонансное (избирательное) поглощение радиочастотного излучения некоторыми атомными частицами, помещенными в постоянное магнитное поле. Большинство элементарных частиц, подобно волчкам, вращаются вокруг собственной оси. Если частица обладает… …   Энциклопедия Кольера

• МАГНИТНАЯ ГИДРОДИНАМИКА — (сокращенно МГД), раздел науки, занимающийся взаимодействием электропроводящих потоков с электрическим и магнитным полями. Когда в поперечном магнитном поле движется текучая среда, проводящая электричество, в ней наводятся токи. Эти токи вызывают …   Энциклопедия Кольера

• МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЕ — применение физических принципов и экспериментальных методов для изучения и целенаправленного улучшения характеристик металлов и сплавов. Среди экспериментальных методов, применяемых к металлам и сплавам, ведущим является микроскопия.… …   Энциклопедия Кольера

• магнитотвёрдые материалы — (магнитожёсткие материалы), намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в сравнительно сильных магнитных полях напряжённостью в тысячи и десятки тысяч А/м. Характеризуются высокими значениями коэрцитивной силы, остаточной магнитной индукции …   Энциклопедический словарь

Магнитные свойства вещества

Всякое вещество является магнетиком, т.е. способно под действием магнитного поля приобретать магнитный момент (намагничиваться). По величине и направлению этого момента, а также по причинам, его породившим, все вещества делятся на группы. Основные из них – диа- и парамагнетики.

Молекулы диамагнетика собственного магнитного момента не имеют. Он возникает у них только под действием внешнего магнитного поля и направлен против него. Таким образом, результирующее магнитное поле в диамагнетике меньше, чем внешнее поле, правда, на очень малую величину. Это приводит к тому, что при помещении диамагнетика в неоднородное магнитное поле он стремится сместиться в ту область, где напряжение магнитного поля меньше.

Молекулы (или атомы) парамагнетика имеют собственные магнитные моменты, которые под действием внешних полей ориентируются по полю и тем самым создают результирующее поле, превышающее внешнее. Парамагнетики втягиваются в магнитное поле. Так, например, жидкий кислород — парамагнетик, он притягивается к магниту.

Магнитная проницаемость конкретного вещества зависит от многих факторов: напряженности магнитного поля, формы рассматриваемого поля (так как конечные размеры любого магнетика приводят к появлению встречного поля, уменьшающего первоначальное), температуры, частоты изменения магнитного поля, наличия дефектов структуры и т.д.

Существует ряд веществ, в которых квантовые эффекты межатомных взаимодействий приводят к появлению специфических магнитных свойств.

Наиболее интересное свойство — ферромагнетизм. Оно характерно для группы веществ в твердом кристаллическом состоянии (ферромагнетиков), характеризующихся параллельной ориентацией магнитных моментов атомных носителей магнетизма.

Параллельная ориентация магнитных моментов существует в довольно больших участках вещества — доменах. Суммарные магнитные моменты отдельных доменов имеют очень большую величину, однако сами домены обычно ориентированы в веществе хаотично. При наложении магнитного поля происходит ориентация доменов, что приводит к возникновению суммарного магнитного момента у всего объема ферромагнетика, и, как следствие, к его намагничиванию.

Естественно, что ферромагнетики, как и парамагнетики, перемещаются в ту точку поля, где напряженность максимальная (втягиваются в магнитное поле). Из-за большой величины магнитной проницаемости сила, действующая на них, гораздо больше.

Существование доменов в ферромагнетиках возможны только ниже определенной температуры (точка Кюри). Выше точки Кюри тепловое движение нарушает упорядоченную структуру доменов и ферромагнетик становится обычным парамагнетиком.

Диапазон температур Кюри для ферромагнетиков очень широк: у радолиния температура Кюри 20⁰ C, для чистого железа — 1043 К. Практически всегда можно подобрать вещество с нужной температурой Кюри.

При понижении температуры все парамагнетики, кроме тех, у которых парамагнетизм обусловлен электронами проводимости, переходят либо в ферромагнитное, либо в антиферромагнитное состояние.

У некоторых веществ (хром, марганец) собственные магнитные моменты электронов ориентированы антипараллельно (навстречу) друг другу. Такая ориентация охватывает соседние атомы, и их магнитные моменты компенсируют друг друга. В результате антиферромагнетики обладают крайне малой магнитной восприимчивостью и ведут себя как очень слабые парамагнетики.

Для антиферромагнетиков также существует температура, при которой антипараллельная ориентация спинов исчезает. Эта температура называется антиферромагнитной точкой Кюри или точкой Нееля.

У некоторых ферромагнетиков (эрбин, диоброзин, сплавов марганца и меди) таких температур две (верхняя и нижняя точка Нееля), причем антиферромагнитные свойства наблюдаются только при промежуточных температурах. Выше верхней точки вещество ведет себя как парамагнетик, а при температурах, меньших нижней точки Нееля, становится ферромагнетиком.

Необратимое изменение намагниченности ферромагнитного образца, находящегося в слабом постоянном магнитном поле, при циклическом изменении температуры называется температурным магнитным гистерезисом. Наблюдается два вида гистерезиса, вызванных изменением доменной и кристаллической структуры. Во втором случае точка Кюри при нагреве лежит выше, чем при охлаждении.

Ферримагнетизм — (или антиферромагнетизм нескомпенсированный) совокупность магнитных свойств веществ (ферромагнетиков) в твердом состоянии, обусловленных наличием внутри тела межэлектронного обменного взаимодействия, стремящегося создать антипараллельную ориентацию соседних атомных магнитных моментов. В отличие от антиферромагнетиков, соседние противоположно направленные магнитные моменты в силу каких-либо причин не полностью компенсируют друг друга. Поведение ферримагнетика во внешнем поле во многом аналогично ферромагнетику, но температурная зависимость свойств имеет иной вид: иногда существует точка компенсации суммарного магнитного момента при температуре ниже точки Нееля. По электрическим свойствам ферромагнетики — диэлектрики или полупроводники.

Суперпарамагнетизм — квазипарамагнитное поведение систем, состоящих из совокупности экстремально малых ферро- или ферримагнитных частиц. Частицы этих веществ при определенно малых размерах переходят в однодоменное состояние с однородной самопроизвольной намагниченностью по всему объему частицы. Совокупность таких веществ ведет себя по отношению к воздействию внешнего магнитного поля и температуры подобно парамагнитному газу (сплавы меди с кобальтом, тонкие порошки никеля и т.д.).

Очень малые частицы антиферромагнетиков также обладают особыми свойствами, похожими на суперпарамагнетизм, поскольку в них происходит нарушение полной компенсации магнитных моментов. Аналогичными свойствами обладают и тонкие ферромагнитные пленки.

Суперпарамагнетизм применяется в тонких структурных исследованиях, в методах неразрушающего определения размеров, форм, количества и состава магнитной фазы и т.п.

Пьезомагнетики — вещества, у которых при наложении упругих напряжений возникает спонтанный магнитный эффект, пропорциональный первой степени величины напряжений. Этот эффект весьма мал и легче всего его обнаружить в антиферромагнетиках.

Магнитоэлектрики — вещества, у которых при помещении их в электрическое поле возникает магнитный момент, пропорциональный значению поля.

Магнитные свойства вещества — Мегаобучалка

Магнитные моменты электрона, атома и молекулы.

Магнитный момент — векторная величина, характеризующая магнитные свойства тел и частиц веществ.

Величину Р_М = I × S — называют магнитным моментом контура с током, где I — сила тока, протекающего по контуру, S — площадь, охватываемая контуром. Для плоского контура с током вектор Р_М направлен перпендикулярно плоскости S контура и связан с направлением тока I правилом правого винта (рисунок).

Единицей магнитного момента является ампер на квадратный метр ( А×м²) в “СИ”.

Магнитный момент является характеристикой не только контура с током, но и многих элементарных частиц (протонов, нейтронов, электронов и др.), ядер, атомов и молекул, определяя их поведение в магнитном поле.

Магнетон — единица магнитного момента, применяемая в атомной и ядерной физике. При измерении магнитных моментов электронов, атомов и молекул пользуются магнетоном Бора:

9,27× 10^-24 А×м² (Дж/Тл),

где “е” — заряд электрона, h — постоянная Планка, m_e — масса электрона.

При измерении магнитных моментов нуклонов (протонов и нейтронов) и атомных ядер пользуются ядерным магнетоном:

5,05× 10^-27 А×м² (Дж/Тл),

где m_p — масса протона.

Магнитные моменты атомов и молекул обусловлены пространственным движением электронов (так называемые орбитальные токи и соответствующие им орбитальные магнитные моменты электронов), силовыми магнитными моментами электронов, соответствующими их собственным моментам импульса, вращательным движением молекул (вращательный магнитный момент), а также магнитными моментами атомных ядер. Магнитный момент ядра обусловлен спиновыми моментами протона и нейтрона, а также орбитальным моментом движения протона внутри ядра. Магнитным моментом обладают все ядра, у которых результирующий механический момент отличен от нуля. Магнитные моменты ядер на несколько порядков меньше орбитального и спинового магнитного моментов электрона.

Магнитный момент тела равен векторной сумме магнитных моментов всех частиц, образующих тело. Магнитный момент вещества обычно относят к единице объёма (СИ — ; намагниченность).

, где j — намагниченность.

Магнитные свойства вещества.

Все вещества, помещенные в магнитное поле, приобретают магнитные свойства, то есть намагничиваются, и поэтому в некоторой мере изменяют внешнее (первоначальное) поле. Магнетиками называют все вещества при рассмотрении их магнитных свойств. При этом оказывается, что одни вещества ослабляют внешнее поле, а другие — усиливают его; первые называются диамагнитными, вторые — парамагнитными веществами, или, короче, диамагнетиками и парамагнетиками. Ферромагнетиками называют вещества, вызывающие очень большое усилие внешнего поля (кристаллическое железо, никель, кобальт, гадолиний и дисирозий, а также некоторые сплавы и окислы этих металлов и некоторые сплавы марганца и хрома).

Подавляющее большинство веществ относится к диамагнетикам. Диамагнетиками являются такие элементы как фосфор, сера, сурьма, углерод, многие металлы (висмут, ртуть, золото, серебро, медь и др.), большинство химических соединений (вода, почти все органические соединения). К парамагнетикам относятся некоторые газы (кислород, азот) и металлы (алюминий, вольфрам, платина, щелочные и щелочноземельные металлы).

У диамагнитных веществ суммарный магнитный момент атома (молекулы) равен нулю, так как имеющиеся в атоме орбитальные, спиновые и ядерные магнитные моменты взаимно компенсируются. Однако под влияним внешнего магнитного поля у этих атомов возникает (индуцируется) магнитный момент, направленный всегда противоположно внешнему полю. В результате диамагнитная среда намагничиваеся и создает собственное магнитное поле, направленное противоположно внешнему полю и поэтому ослабляющее его (рисунок).

Индуцированные магнитные моменты атомов диамагнетика сохраняется до тех пор, пока существует внешнее поле. При ликвидации внешнего поля индуцированные магнитные моменты атомов исчезают и диамагнетик рамагничивается.

У атома (молекулы) парамагнитных веществ орбитальные, спиновые и ядерные магнитные моменты не компенсируют друг друга. Поэтому атомы парамагнетика всегда обладают магнитным моментом, являясь как бы элементарными магнитами. Однако атомные магнитные моменты расположены беспорядочно и поэтому парамагнитная среда в целом не обнаруживает магнитных свойств. Внешнее магнитное поле поворачивает атомы парамагнетика так, что их магнитные моменты устанавливаются преимущественно в направлении поля; полной ориентации препятствует тепловое движение атомов. В результате парамагнетик намагничивается и создает собственное магнитное поле, всегда совпадающее по направлению с внешним полем и поэтому усиливающее его (рисунок).

При ликвидации внешнего поля тепловое движение сразу же разрушает ориентацию атомных магнитных моментов и парамагнетик размагничивается.

У ферромагнетиков имеется множество сравнительно крупных самопроизвольно намагниченных до насыщения областей, называемых доменами. Линейные размеры домена имеют порядок 10^-2 см. Домен объединяет многие миллиарды атомов; в пределах одного домена магнитные моменты свех атомов ориентированы одинаково (спиновые магнитные моменты электронов свех атомов точнее). Однако ориентация самих доменов разнообразна. Поэтому в отсутствие внешнего магнитного поля ферромагнетик в целом оказывается ненамагниченным.

С появлением внешнего поля домены, ориентированные своим магнитным моментом в направлении этого поля, начинают увеличиваться в объёме за счет соседних доменов, имеющих иные ориентации магнитного момента; ферромагнетик намагничивается.. При достаточно сильном поле все домены целиком поворачиваются в направлении поля и ферромагнетик быстро намагничивается до насыщения.

При ликвидации внешнего поля ферромагнетики полностью не размагничиваются, а сохраняют остаточную магнитную индукцию, так как тепловое движение не в состоянии быстро дезориентировать столь крупные совокупности атомов, какими являются домены.

Ткани организма в значительной степени диамагнитны, подобно воде. Однако в организме имеются и парамагнитные вещества, молекулы и ионы. Ферромагнитных частиц в организме нет.

Первичными физическим или физико-химическими процессами при действии магнитного поля на биологические системы могут быть: ориентация молекул, изменение концентрации молекул или ионов в неднородном магнитном поле, силовое воздействие (сила Лоренца) на ионы, перемещающиеся вместе с биологической жидкостью, эффект Холла, возникающий в магнитном поле при распостранении электрического импульса вобуждения и др.

Эффект Холла — возникновение в проводнике, помещенном в магнитное поле, электрического поля (поля Холла), направленного перпендикулярно Н и j (плотности тока).

В настоящее время физическая природа воздействия магнитного поля на биологические объекты ещё не установлена.

Магнитотерапия— метод физиотерапии, в основе которого лежит дйствие на организм низкочастотного переменного или постоянного магнитного поля.

Магнитные поля по направлению силовых линий могут быть постоянными и переменными и генерироваться в непрерывном или прерывистом (импульсном) режимах с раличной частотой, формой и длительностью импульсов. Магнитное поле, возникающее между северным и южным полюсами магнита, может быть однородным и неоднородным.

Магнитные свойства вещества

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Костанайский Государственный Университет им. Ахмета Байтурсынова

Реферат по теме:

«Магнитные свойства вещества»

Выполнил: студент группы 08-101-31

Специальности 050718

Литвиненко Р.В.

Проверил: Сапа В.Ю.

Костанай 2009-2010год.

План.

1)    Классификация веществ по магнитным свойствам.

2)    Классификация магнитных материалов.

3)    Основные требования к материалам.

4)    Ферромагнетики.

5)    Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле.

6)    Литература.

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 А_ЗВ₅, 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 (Се, Nd, Sm, Тm 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.

Классификация магнитных материалов

Применяемые в электронной технике магнитные материалы подразделяют на две основные группы: магнитотвердые и магнитомягкие. В отдельную группу выделяют материалы специального назначения.

К магнитотвердым относят материалы с большой коэрцитивной силой Н_с. Они перемагничиваются лишь в очень сильных магнитных полях и служат для изготовления постоянных магнитов.

К магнитомягким относят материалы с малой коэрцитивной силой и высокой магнитной проницаемостью. Они обладают способностью намагничиваться до насыщения в слабых магнитных полях, характеризуются узкой петлей гистерезиса и малыми потерями на перемагничивание. Магнитомягкие материалы используются в основном в качестве различных магнитопроводов: сердечников дросселей, трансформаторов, электромагнитов, магнитных систем электроизмерительных приборов и т. п.

Условно магнитомягкими считают материалы, у которых Н_с с > 4 кА/м. Необходимо, однако, отметить, что у лучших магнитомягких материалов коэрцитивная сила может составлять менее 1 А/м, а лучших магнитотвердых материалах ее значение превышает 500 кА/м. По масштабам применения в электронной технике среди материалов специального назначения следует выделить материалы с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ), ферриты для устройств сверхвысокочастотного диапазона и магнитострикционные материалы.

Внутри каждой группы деление магнитных материалов по родам и видам отражает различия в их строении и химическом составе, учитывает технологические особенности и некоторые специфические свойства.

Свойства магнитных материалов определяются формой кривой намагничивания и петли гистерезиса. Магнитомягкие материалы применяются для получения больших значений магнитного потока. Величина магнитного потока ограничена магнитным насыщением материала, а потому основным требованием к магнитным материалам сильноточной электротехники и электроники является высокая индукция насыщения. Свойства магнитных материалов зависят от их химического состава, от чистоты используемого исходного сырья и технологии производства. В зависимости от исходного сырья и технологии производства магнитомягкие материалы делятся на три группы: монолитные металлические материалы, порошковые металлические материалы (магнитодиэлектрические) и оксидные магнитные материалы, кратко называемые ферритами.

Основные требования к материалам

Помимо высокой магнитной проницаемости и малой коэрцитивной силы магнитомягкие материалы должны обладать большой индукцией насыщения, т.е. пропускать максимальный магнитный поток через заданную площадь поперечного сечения магнитопровода. Выполнение этого требования позволяет уменьшить габаритные размеры и массу магнитной системы.

Магнитный материал, используемый в переменных полях, должен иметь, возможно, меньшие потери на перемагничивание, которые складываются в основном из потерь на гистерезис и вихревые токи.

Для уменьшения потерь на вихревые токи в трансформаторах выбирают магнитомягкие материалы с повышенным удельным сопротивлением. Обычно магнитопроводы собирают из отдельных изолированных друг от друга тонких листов. Широкое применение получили ленточные сердечники, навиваемые из тонкой ленты с межвитковой изоляцией из диэлектрического лака. К листовым и ленточным материалам предъявляется требование высокой пластичности, благодаря которой облегчается процесс изготовления изделий из них.

Важным требованием к магнитомягким материалам является обеспечение стабильности их свойств, как во времени, так и по отношению к внешним воздействиям, таким, как температура и механические напряжения. Из всех магнитных характеристик наибольшим изменениям в процессе эксплуатации материала подвержены магнитная проницаемость (особенно в слабых полях) и коэрцитивная сила.

Ферромагнетики.

Разделение веществ на диа-, пара- и ферромагнетики носит в значительной степени условный характер, т.к. первые два вида веществ отличаются по магнитным свойствам от вакуума менее чем на 0,05%. На практике все вещества обычно разделяют на ферромагнитные (ферромагнетики) и неферромагнитные, для которых относительная магнитная проницаемость m может быть принятой равной 1,0.

К ферромагнетикам относятся железо, кобальт, никель и сплавы на их основе. Они имеют магнитную проницаемость, превышающую проницаемость вакуума в несколько тысяч раз. Поэтому все электротехнические устройства, использующие магнитные поля для преобразования энергии, обязательно имеют конструктивные элементы, изготовленные из ферромагнитного материала и предназначенные для проведения магнитного потока. Такие элементы называются магнитопроводы.

Кроме высокой магнитной проницаемости ферромагнетики обладают сильно выраженной нелинейной зависимостью индукции B от напряженности магнитного поля H, а при перемагничивании связь между B и H становится неоднозначной. Функции B(H) имеют особое значение, т.к. только с их помощью можно исследовать электромагнитные процессы в цепях, содержащих элементы, в которых магнитный поток проходит в ферромагнитной среде. Эти функции бывают двух видов: кривые намагничивания и петли гистерезиса.

Рассмотрим процесс перемагничивания ферромагнетика. Пусть первоначально он был полностью размагничен. Сначала индукция быстро возрастает за счет того, что магнитные диполи ориентируются по силовым линиям поля, добавляя свой магнитный поток к внешнему. Затем ее рост замедляется по мере того, как количество неориентированных диполей уменьшается и, наконец, когда практически все они ориентируются по внешнему полю рост индукции прекращается и наступает режим насыщения (рис. 1).

Если в процессе намагничивания довести напряженность поля до некоторого значения, а затем начать уменьшать, то уменьшение индукции будет происходить медленнее, чем при намагничивании и новая кривая будет отличаться от первоначальной. Кривая изменения индукции при увеличении напряженности поля для предварительно полностью размагниченного вещества называется начальной кривой намагничивания. На рис. 1 она показана утолщенной линией.

После нескольких (около 10) циклов изменения напряженности от положительного до отрицательного максимальных значений зависимость B=f(H) начнет повторяться и приобретет характерный вид симметричной замкнутой кривой, называемой петлей гистерезиса. Гистерезисом называют отставание изменения индукции от напряженности магнитного поля. Явление гистерезиса характерно вообще для всех процессов, в которых наблюдается зависимость какой-либо величины от значения другой не только в текущем, но и в предыдущем состоянии, т.е. B₂=f(H₂, H₁) — где H₂ и H₁ — соответственно текущее и предыдущее значения напряженности.

Петли гистерезиса можно получить при различных значениях максимальной напряженности внешнего поля H_m (рис. 2). Геометрическое место точек вершин симметричных циклов гистерезиса называется основной кривой намагничивания. Основная кривая намагничивания практически совпадает с начальной кривой.

Симметричная петля гистерезиса, полученная при максимальной напряженности поля H_m (рис. 2), соответствующей насыщению ферромагнетика , называется предельным циклом.

Для предельного цикла устанавливают также значения индукции B_r при H = 0, которое называется остаточной индукцией, и значение H_c при B = 0, называемое коэрцитивной силой. Коэрцитивная (удерживающая) сила показывает, какую напряженность внешнего поля следует приложить к веществу, чтобы уменьшить остаточную индукцию до нуля.

Форма и характерные точки предельного цикла определяют свойства ферромагнетика. Вещества с большой остаточной индукцией, коэрцитивной силой и площадью петли гистерезиса (кривая 1 рис. 3) называются магнитнотвердыми. Они используются для изготовления постоянных магнитов. Вещества с малой остаточной индукцией и площадью петли гистерезиса (кривая 2 рис. 3) называются магнитномягкими и используются для изготовления магнитопроводов электротехнических устройств, в особенности работающих при периодически изменяющемся магнитном потоке.

При перемагничивании ферромагнетика в нем происходят необратимые преобразования энергии в тепло.

Пусть магнитное поле создается обмоткой, по которой протекает ток i. Тогда работа источника питания обмотки, затрачиваемая на элементарное изменение магнитного потока равна

Если отнести эту работу на единицу объема вещества, получим

Графически эта работа представляет собой площадь элементарной полоски петли гистерезиса (рис. 4 а)).

Полная работа по перемагничиванию единицы объема вещества определится в виде интеграла по контуру петли гистерезиса

.

Контур интегрирования можно разделить на два участка, соответствующих изменению индукции от —B_m до B_m и изменению от B_m до —B_m. Интегралы на этих участках соответствуют заштрихованным площадям рис. 4 а) и б). На каждом участке часть площади соответствует отрицательной работе и после вычитания ее из положительной части мы на обоих участках получим площадь, ограниченную кривой петли гистерезиса (рис. 4 в)).

Обозначая энергию, отнесенную к единице объема вещества, затрачиваемую на перемагничивание за один полный симметричный цикл, через W’_h=A’ получим

.

Существует эмпирическая зависимость для вычисления удельных потерь энергии на перемагничивание

,

где h — коэффициент, зависящий от вещества; B_m — максимальное значение индукции; n — показатель степени, зависящий от B_m и обычно принимаемый

n=1,6 при 0,1Тл B_m n=2 при 0 B_m B_m

Явление гистерезиса и связанные с ним потери энергии могут быть объяснены гипотезой элементарных магнитиков. Элементарными магнитиками в веществе являются частицы, обладающие магнитным моментом. Это могут быть магнитные поля вращающихся по орбитам электронов, а также их спиновые магнитные моменты. Причем последние играют в магнитных явлениях наиболее существенную роль.

При нормальной температуре вещество ферромагнетика состоит из самопроизвольно намагниченных в определенном направлении областей (доменов), в которых элементарные магнитики расположены почти параллельно один другому и удерживаются в таком положении магнитными силами и силами электрического взаимодействия.

Магнитные поля отдельных областей не обнаруживаются во внешнем пространстве, т.к. все они намагничены в разных направлениях. Интенсивность самопроизвольного намагничивания доменов J зависит от температуры и при абсолютном нуле равна интенсивности полного насыщения. Тепловое движение разрушает упорядоченную структуру и при некоторой температуре q , характерной для данного вещества, упорядоченное расположение полностью разрушается. Эта температура называется точкой Кюри. Выше точки Кюри вещество обладает свойствами парамагнетика.

Под влиянием внешнего поля состояние вещества может изменяться двумя способами. Намагниченность может меняться либо за счет переориентации доменов, либо за счет смещения их границ в направлении области с меньшей составляющей намагниченности, совпадающей по направлению с внешним полем. Смещение границы домена совершается обратимо только до определенного предела, после чего часть или вся область необратимо переориентируется. При быстрой скачкообразной переориентации домена создаются вихревые токи, вызывающие потери энергии при перемагничивании.

Исследования показывают, что второй способ изменения ориентации характерен для крутого участка кривой намагничивания, а первый — для участка области насыщения.

После уменьшения напряженности внешнего магнитного поля до нуля часть доменов сохраняет новое направление преимущественного намагничивания, что проявляется как остаточная намагниченность.

Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле

 Микроскопические плотности токов в намагниченном веществе чрезвычайно сложны и сильно изменяются даже в пределах одного атома. Но во многих практических задачах столь детальное описание является излишним, и нас интересуют средние магнитные поля, созданные большим числом атомов.

      Как мы уже говорили, магнетики можно разделить на три основные группы: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

      Диамагнетизм (от греч. dia – расхождение и магнетизм) — свойство веществ намагничиваться навстречу приложенному магнитному полю.

      Диамагнетиками называются вещества, магнитные моменты атомов которых в отсутствии внешнего поля равны нулю, т.к. магнитные моменты всех электронов атома взаимно скомпенсированы (например инертные газы, водород, азот, NaCl и др.).

      При внесении диамагнитного вещества в магнитное поле его атомы приобретают наведенные магнитные моменты. В пределах малого объема ΔV изотропного диамагнетика наведенные магнитные моменты  всех атомов одинаковы и направлены противоположно вектору .

      Вектор намагниченности диамагнетика равен:

где n₀ – концентрация атомов,  – магнитная постоянная,  –магнитная восприимчивость среды.

      Для всех диамагнетиков   Таким образом, вектор  магнитной индукции собственного магнитного поля, создаваемого диамагнетиком при его намагничивании во внешнем поле  направлен в сторону, противоположную . (В отличие от диэлектрика в электрическом поле).

      У диамагнетиков

Парамагнетизм (от греч. para – возле, рядом и магнетизм) — свойство веществ во внешнем магнитном поле намагничиваться в направлении этого поля, поэтому внутри парамагнетика к действию внешнего поля прибавляется действие наведенного внутреннего поля.

      Парамагнетиками называются вещества, атомы которых имеют, в отсутствие внешнего магнитного поля, отличный от нуля магнитный момент .

      Эти вещества намагничиваются в направлении вектора .

      К парамагнетикам относятся многие щелочные металлы, кислород , оксид азота NO, хлорное железо  и др.

      В отсутствие внешнего магнитного поля намагниченность парамагнетика , так как векторы  разных атомов ориентированы беспорядочно.

      При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле происходит преимущественная ориентация собственных магнитных моментов атомов по направлению поля, так что парамагнетик намагничивается. Значения  для парамагнетиков положительны ( ) и находятся в пределах , то есть примерно как и у диамагнетиков.

Литература:

интернет сайты

http://ens.tpu.ru/POSOBIE_FIS_KUSN

www.BestReferat.ru

www.normalizator.com

www.akademout.ru/lectures/3/1.php

Учебная литература

Магнитные свойства твердых тел — диамагнитные, парамагнитные, ферромагнитные и др.

• • Классы
    • Класс 1-3
    • Класс 4-5
    • Класс 6-10
    • Класс 11-12
  • КОНКУРСНЫЙ ЭКЗАМЕН
    • BNAT 000 NC
      • 000 NC Книги
        • Книги NCERT для класса 5
        • Книги NCERT для класса 6
        • Книги NCERT для класса 7
        • Книги NCERT для класса 8
        • Книги NCERT для класса 9
        • Книги NCERT для класса 10
        • Книги NCERT для класса 11
        • Книги NCERT для класса 12
      • NCERT Exemplar
        • NCERT Exemplar Class 8
        • NCERT Exemplar Class 9
        • NCERT Exemplar Class 10
        • NCERT Exemplar Class 11
        • NCERT 9000 9000
        • NCERT Exemplar Class
          • Решения RS Aggarwal, класс 12
          • Решения RS Aggarwal, класс 11
          • Решения RS Aggarwal, класс 10
          90 003 Решения RS Aggarwal класса 9
          • Решения RS Aggarwal класса 8
          • Решения RS Aggarwal класса 7
          • Решения RS Aggarwal класса 6
        • Решения RD Sharma
          • RD Sharma Class 6 Решения
          • Решения RD Sharma
          Решения RD Sharma класса 8
          • Решения RD Sharma класса 9
          • Решения RD Sharma класса 10
          • Решения RD Sharma класса 11
          • Решения RD Sharma класса 12
        • PHYSICS
          • Механика
          • Оптика
          • Термодинамика Электромагнетизм
        • ХИМИЯ
          • Органическая химия
          • Неорганическая химия
          • Периодическая таблица
        • MATHS
          • Теорема Пифагора
          0004
          • 000300030004
          • Простые числа
          • Взаимосвязи и функции
          • Последовательности и серии
          • Таблицы умножения
          • Детерминанты и матрицы
          • Прибыль и убыток
          • Полиномиальные уравнения
          • Деление фракций
        • 000
        • 000
        • 000
        • 000
        • 000
        • 000 Microology
        • 000
        • 000 Microology
        • 000 BIOG3000
          FORMULAS
          • Математические формулы
          • Алгебраические формулы
          • Тригонометрические формулы
          • Геометрические формулы
          • КАЛЬКУЛЯТОРЫ
            • Математические калькуляторы
            • 0003000 PBS4000
            • 000300030002 Примеры калькуляторов химии
            Класс 6
            • Образцы документов CBSE для класса 7
            • Образцы документов CBSE для класса 8
            • Образцы документов CBSE для класса 9
            • Образцы документов CBSE для класса 10
            • Образцы документов CBSE для класса 11
            • Образцы документов CBSE чел для класса 12
          • CBSE Контрольный документ за предыдущий год
            • CBSE Контрольный документ за предыдущий год Класс 10
            • Контрольный документ за предыдущий год CBSE, класс 12
          • HC Verma Solutions
            • HC Verma Solutions Class 11 Physics
            • Решения HC Verma, класс 12, физика
          • Решения Лакмира Сингха
            • Решения Лакмира Сингха, класс 9
            • Решения Лакмира Сингха, класс 10
            • Решения Лакмира Сингха, класс 8
          • Заметки CBSE
          • , класс
            CBSE Notes
            Примечания CBSE класса 7
            • Примечания CBSE класса 8
            • Примечания CBSE класса 9
            • Примечания CBSE класса 10
            • Примечания CBSE класса 11
            • Примечания CBSE класса 12
            • Примечания к редакции CBSE
              • Примечания к редакции
                • CBSE Class
                  • Примечания к редакции класса 10 CBSE
                  • Примечания к редакции класса 11 CBSE 9000 4
                  • Примечания к редакции класса 12 CBSE
                • Дополнительные вопросы CBSE
                  • Дополнительные вопросы по математике класса 8 CBSE
                  • Дополнительные вопросы по науке 8 класса CBSE
                  • Дополнительные вопросы по математике класса 9 CBSE
                  • Дополнительные вопросы по науке класса 9 CBSE
                  Дополнительные вопросы по математике для класса 10
                  • Дополнительные вопросы по науке, класс 10 по CBSE
                • CBSE, класс
                  • , класс 3
                  • , класс 4
                  • , класс 5
                  • , класс 6
                  • , класс 7
                  • , класс 8
                  • , класс 9 Класс 10
                  • Класс 11
                  • Класс 12
                • Учебные решения
              • Решения NCERT
                • Решения NCERT для класса 11
                  • Решения NCERT для класса 11 по физике
                  • Решения NCERT для класса 11 Химия
                  Решения для биологии класса 11
                  • Решения NCERT для математики класса 11
                  9 0003 NCERT Solutions Class 11 Accountancy
                  • NCERT Solutions Class 11 Business Studies
                  • NCERT Solutions Class 11 Economics
                  • NCERT Solutions Class 11 Statistics
                  • NCERT Solutions Class 11 Commerce
                • NCERT Solutions For Class 12
                  • NCERT Solutions For Класс 12 по физике
                  • Решения NCERT для химии класса 12
                  • Решения NCERT для класса 12 по биологии
                  • Решения NCERT для класса 12 по математике
                  • Решения NCERT Класс 12 Бухгалтерия
                  • Решения NCERT, класс 12, бизнес-исследования
                  • Решения NCERT, класс 12 Экономика
                  • NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 1
                  • NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 2
                  • NCERT Solutions Class 12 Micro-Economics
                  • NCERT Solutions Class 12 Commerce
                  • NCERT Solutions Class 12 Macro-Economics
                • NCERT Solutions For Класс 4
                  • Решения NCERT для математики класса 4
                  • Решения NCERT для класса 4 EVS
                • Решения NCERT для класса 5
                  • Решения NCERT для математики класса 5
                  • Решения NCERT для класса 5 EVS
                • Решения NCERT для класса 6
                  • Решения NCERT для математики класса 6
                  • Решения NCERT для науки класса 6
                  • Решения NCERT для социальных наук класса 6
                  • Решения NCERT для класса 6 Английский
                • Решения NCERT для класса 7
                  • Решения NCERT для класса 7 Математика
                  • Решения NCERT для класса 7 Наука
                  • Решения NCERT для класса 7 по социальным наукам
                  • Решения NCERT для класса 7 Английский
                • Решения NCERT для класса 8
                  • Решения NCERT для класса 8 Математика
                  • Решения NCERT для класса 8 Science
                  • Решения NCERT для социальных наук 8 класса
                  • Решение NCERT ns для класса 8 Английский
                • Решения NCERT для класса 9
                  • Решения NCERT для социальных наук класса 9
                • Решения NCERT для математики класса 9
                  • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 1
                  • Решения NCERT для Математика класса 9 Глава 2
                  • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 3
                  • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 4
                  Решения NCERT
                  • для математики класса 9 Глава 5
                  • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 6
                  • Решения NCERT для Математика класса 9 Глава 7
                  • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 8
                  Решения NCERT
                  • для математики класса 9 Глава 9
                  Решения NCERT
                  • для математики класса 9 Глава 10
                  • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 11
                  • Решения NCERT для Математика класса 9 Глава 12
                  • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 13
                  Решения
                  • NCERT для математики класса 9 Глава 14
                  • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 15
                • Решения NCERT для науки класса 9
                  • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 1
                  • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 2
                  • Решения NCERT для класса 9 Наука Глава 3
                  • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 4
                  • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 5
                  • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 6
                  • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 7
                  • Решения NCERT для Класса 9 Наука Глава 8
                  • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 9
                  • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 10
                  • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 12
                  • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 11
                  • Решения NCERT для Класса 9 Наука Глава 13
                  • Решения NCERT для класса 9 Наука Глава 14
                  • Решения NCERT для класса 9 по науке Глава 15
                • Решения NCERT для класса 10
                  • Решения NCERT для класса 10 по социальным наукам
                • Решения NCERT для математики класса 10
                  • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 1
                  • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 2
                  • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 3
                  • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 4
                  • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 5
                  • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 6
                  • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 7
                  • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 8
                  • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 9
                  Решения NCERT
                  • для математики класса 10 Глава 10
                  Решения
                  • NCERT для математики класса 10 Глава 11
                  • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 12
                  • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 13
                  • NCERT Sol Решения NCERT для математики класса 10 Глава 14
                  • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 15
                • Решения NCERT для науки класса 10
                  • Решения NCERT для науки класса 10 Глава 1
                  • Решения NCERT для науки класса 10 Глава 2
                  • Решения NCERT для науки класса 10, глава 3
                  • Решения NCERT для науки класса 10, глава 4
                  • Решения NCERT для науки класса 10, глава 5
                  • Решения NCERT для науки класса 10, глава 6
                  • Решения NCERT для науки класса 10, глава 7
                  • Решения NCERT для науки 10 класса, глава 8
                  • Решения NCERT для науки класса 10 Глава 9
                  • Решения NCERT для науки класса 10 Глава 10
                  • Решения NCERT для науки класса 10 Глава 11
                  • Решения NCERT для науки класса 10 Глава 12
                  • Решения NCERT для науки 10 класса Глава 13
                  • Решения NCERT для науки 10 класса Глава 14
                  • Решения NCERT для науки 10 класса Глава 15
                  • Решения NCERT для науки 10 класса Глава 16
                • Учебный план NCERT
                • NCERT
              • Commerce
                • Class 11 Commerce Syllabus
                  ancy Account
                  • Учебный план по бизнесу, класс 11
                  • Учебный план по экономике, класс 11
                • Учебный план по коммерции, класс 12
                  • Учебный план по бухгалтерии, класс 12
                  • Учебный план по бизнесу, класс 12
                  • Учебный план по экономике, класс 12 9000 9000
                    • Образцы документов по коммерции класса 11
                    • Образцы документов по коммерции класса 12
                    • TS Grewal Solutions
                      • TS Grewal Solutions Class 12 Accountancy
                      • TS Grewal Solutions Class 11 Accountancy
                    • Отчет о движении денежных средств
                    • Что такое Entry eurship
                    • Защита прав потребителей
                    • Что такое основной актив
                    • Что такое баланс
                    • Формат баланса
                    • Что такое акции
                    • Разница между продажами и маркетингом
                  • ICSE
                    • Документы
                    • ICSE
                    • Вопросы ICSE
                    • ML Aggarwal Solutions
                      • ML Aggarwal Solutions Class 10 Maths
                      • ML Aggarwal Solutions Class 9 Maths
                      • ML Aggarwal Solutions Class 8 Maths
                      • ML Aggarwal Solutions Class 7 Maths
                      • ML 6 Maths
                      • ML 6 Maths
                    • Selina Solutions
                      • Selina Solutions для класса 8
                      • Selina Solutions для Class 10
                      • Selina Solutions для Class 9
                    • Frank Solutions
                      • Frank Solutions для математики класса 10
                      • Frank Solutions для математики класса 9
                    • Класс ICSE 9000 2
                    • ICSE Class 6
                    • ICSE Class 7
                    • ICSE Class 8
                    • ICSE Class 9
                    • ICSE Class 10
                    • ISC Class 11
                    • ISC Class 12
                • IAS
                  Exam
                  • IAS
                  • Civil
                  • Сервисный экзамен
                  • Программа UPSC
                  • Бесплатная подготовка к IAS
                  • Текущие события
                  • Список статей IAS
                  • Пробный тест IAS 2019
                    • Пробный тест IAS 2019 1
                    • Пробный тест IAS 2019 2
                • Экзамен KPSC KAS
                • Экзамен UPPSC PCS
                • Экзамен MPSC
                • Экзамен RPSC RAS ​​
                • TNPSC Group 1
                • APPSC Group 1
                • Экзамен BPSC
                • WBPS3000 Экзамен 9000 MPC 9000 9000 MPC4000 Jam
                • Вопросник UPSC 2019
                  • Ключ ответов UPSC 2019
                • Коучинг IAS
                  • IA S Coaching Бангалор
                  • IAS Coaching Дели
                  • IAS Coaching Ченнаи
                  • IAS Coaching Хайдарабад
                  • IAS Coaching Mumbai
              • JEE
                • BYJU’SEE
                • 9000 JEE 9000 Основной документ JEE 9000 JEE 9000
                • Вопросник JEE
                • Биномиальная теорема
                • Статьи JEE
                • Квадратичное уравнение
              • NEET
                • Программа BYJU NEET
                • NEET 2020
                • NEET Приемлемость 9000 Критерии 9000 NEET4 9000 Пример 9000 NEET 9000 9000 NEET
                • Поддержка
                  • Разрешение жалоб
                  • Служба поддержки
                  • Центр поддержки
              • Государственные советы
                • GSEB
                  • GSEB Syllabus
                  • GSEB4
                  • GSEB3 Образец статьи
                  GSEB3 004
                  • MSBSHSE
                    • MSBSHSE Syllabus
                    • MSBSHSE Учебники
                    • Образцы статей MSBSHSE
                    • Вопросники MSBSHSE
                  • AP Board
                    • APSCERT
                    • Syll
                    • AP 9000SC4
                    • Syll
                    • AP
                    • Syll 9000SC4
                    • Syll
                    • Syll
                  • MP Board
                    • MP Board Syllabus
                    • MP Board Образцы документов
                    • Учебники MP Board
                  • Assam Board
                    • Assam Board Syllabus
                    • Assam Board Учебники 9000 9000 Board4 BSEB
                      • Bihar Board Syllabus
                      • Bihar Board Учебники
                      • Bihar Board Question Papers
                      • Bihar Board Model Papers
                    • BSE Odisha
                      • Odisha Board Syllabus
                      • Odisha Board Syllabus
                      • Odisha Board Syllabus
                      • Программа PSEB
                      • Учебники PSEB
                      • Вопросы PSEB
                    • RBSE
                      • Rajasthan Board Syllabus
                      • RBSE Учебники
                      • RBSE Question Papers
                    • HPBOSE
                    • HPBOSE
                    • HPBOSE
                    • JKBOSE
                      • Программа обучения JKBOSE
                      • Образцы документов JKBOSE
                      • Шаблон экзамена JKBOSE
                    • TN Board
                      • TN Board Syllabus
                      • TN Board 9000 Papers 9000 TN Board 9000 Papers 9000 9000 Paper Papers 9000 TN Board 9000 4 JAC
                        • Программа JAC
                        • Учебники JAC
                        • Вопросники JAC
                      • Telangana Board
                        • Telangana Board Syllabus
                        • Telangana Board Учебники
                        • Papers Telangana Board Учебники
                        • Учебный план KSEEB
                        • Типовой вопросник KSEEB
                      • KBPE
                        • Учебный план KBPE
                        • Учебники KBPE
                        • Документы по KBPE
                      • 9000 Доска UPMSP 9000 Доска UPMSP 9000 Доска UPMSP 9000
                    • Совет по Западной Бенгалии
                      • Учебный план Совета по Западной Бенгалии
                      • Учебники для Совета по Западной Бенгалии
                      • Вопросы для Совета по Западной Бенгалии
                    • UBSE
                    • TBSE
                    • Гоа Совет
                    • 000
                    • NBSE0003 Board
                    • Manipur Board
                    • Haryana Board
                  • Государственные экзамены
                    • Банковские экзамены
                      • Экзамены SBI
                      • Экзамены IBPS
                      • Экзамены RBI
                      • IBPS

                        03

                        Экзамены SSC

                        9SC2

                      • SSC GD
                      • SSC CPO 900 04
                      • SSC CHSL
                      • SSC CGL
                    • Экзамены RRB
                      • RRB JE
                      • RRB NTPC
                      • RRB ALP
                    • O Экзамены на страхование
                    • LIC4
                    • LIC4 9000 ADF UPSC CAPF
                    • Список статей государственных экзаменов
                  • Обучение детей
                    • Класс 1
                    • Класс 2
                    • Класс 3
                  • Академические вопросы
                    • Вопросы по физике
                    • Вопросы по химии
                    • Вопросы по биологии
              .

              магнетизм | Определение, примеры, физика и факты

              Магнетизм , явление, связанное с магнитными полями, возникающими в результате движения электрических зарядов. Это движение может принимать разные формы. Это может быть электрический ток в проводнике или заряженные частицы, движущиеся в пространстве, или это может быть движение электрона по атомной орбитали. Магнетизм также связан с элементарными частицами, такими как электрон, которые обладают свойством, называемым спином.

              Основы

              В основе магнетизма лежат магнитные поля и их влияние на материю, как, например, отклонение движущихся зарядов и крутящих моментов на другие магнитные объекты.Свидетельством наличия магнитного поля является магнитная сила, действующая на заряды, движущиеся в этом поле; сила направлена ​​под прямым углом как к полю, так и к скорости заряда. Эта сила отклоняет частицы, не меняя их скорости. Отклонение можно наблюдать в крутящем моменте стрелки компаса, который выравнивает стрелку с магнитным полем Земли. Игла представляет собой тонкий кусок железа, намагниченный, то есть небольшой стержневой магнит. Один конец магнита называется северным полюсом, а другой — южным.Сила между северным и южным полюсами притягательна, тогда как сила между такими же полюсами отталкивает. Магнитное поле иногда называют магнитной индукцией или плотностью магнитного потока; он всегда обозначается B . Магнитные поля измеряются в единицах тесла (Тл). (Другой единицей измерения, обычно используемой для B , является гаусс, хотя он больше не считается стандартной единицей измерения. Один гаусс равен 10 ⁻⁴ тесла.)

              Основным свойством магнитного поля является то, что его поток через любую замкнутую поверхность равен нулю.(Замкнутая поверхность — это поверхность, которая полностью окружает объем.) Математически это выражается как div B = 0 и может быть понято физически в терминах линий поля, представляющих B . Эти линии всегда замыкаются сами по себе, поэтому, если они входят в определенный объем в какой-то момент, они также должны покинуть этот объем. В этом отношении магнитное поле сильно отличается от электрического поля. Силовые линии электрического поля могут начинаться и заканчиваться на заряде, но, несмотря на многочисленные поиски так называемых магнитных монополей, не было найдено эквивалентного магнитного заряда.

              Наиболее распространенным источником магнитных полей является электрическая петля. Это может быть электрический ток в круглом проводнике или движение вращающегося электрона в атоме. С обоими этими типами токовых петель связан магнитный дипольный момент, значение которого составляет i A , произведение тока i и площади контура A . Кроме того, электроны, протоны и нейтроны в атомах имеют магнитный дипольный момент, связанный с их собственным спином; такие магнитные дипольные моменты представляют собой еще один важный источник магнитных полей.Частицу с магнитным дипольным моментом часто называют магнитным диполем. (Магнитный диполь можно представить как крошечный стержневой магнит. Он имеет такое же магнитное поле, что и такой магнит, и ведет себя таким же образом во внешних магнитных полях.) При помещении во внешнее магнитное поле магнитный диполь может подвергаться воздействию крутящий момент, который стремится выровнять его с полем; если внешнее поле неоднородно, на диполь также может действовать сила.

              Britannica Premium: удовлетворение растущих потребностей искателей знаний.Получите 30% подписки сегодня. Подпишись сейчас

              Все вещества в той или иной степени проявляют магнитные свойства. При помещении в неоднородное поле материя либо притягивается, либо отталкивается в направлении градиента поля. Это свойство описывается магнитной восприимчивостью вещества и зависит от степени намагниченности вещества в поле. Намагниченность зависит от размера дипольных моментов атомов в веществе и степени выравнивания дипольных моментов относительно друг друга.Определенные материалы, такие как железо, демонстрируют очень сильные магнитные свойства из-за выравнивания магнитных моментов их атомов в определенных небольших областях, называемых доменами. В нормальных условиях различные домены имеют компенсирующие поля, но их можно выровнять друг с другом для создания чрезвычайно сильных магнитных полей. Различные сплавы, такие как NdFeB (сплав неодима, железа и бора), поддерживают выравнивание своих доменов и используются для изготовления постоянных магнитов. Сильное магнитное поле, создаваемое типичным магнитом из этого материала толщиной три миллиметра, сравнимо с электромагнитом, сделанным из медной петли, по которой проходит ток в несколько тысяч ампер.Для сравнения, ток в обычной лампочке составляет 0,5 ампера. Поскольку выравнивание доменов материала создает магнит, нарушение упорядоченного выравнивания разрушает магнитные свойства материала. Тепловое перемешивание, возникающее в результате нагрева магнита до высокой температуры, разрушает его магнитные свойства.

              Магнитные поля сильно различаются по силе. Некоторые типичные значения приведены в таблице.

              Типичные магнитные поля
              внутри атомных ядер	10 11 т
              в сверхпроводящих соленоидах	20 т
              в циклотроне со сверхпроводящей катушкой	5 т
              возле небольшого керамического магнита	0.1 т
              Поле Земли на экваторе	4 (10 −5 ) т
              в межзвездном пространстве	2 (10 −10 ) т

              .

              Влияние различных концентраций поверхностно-активных веществ на магнитные свойства наночастиц гетита

              [1] А.А. Новакова, А. Савилов, А. Антонов, Т. Гендлер, Явления твердого тела 170 (2011) 160-164.

              [2] Т.С. Гендлер, А. Антонов,. А.А. Новакова, 2010, 11, Международная конференция по проблемам Геокосмоса, Автореф. Санкт-Петербург, 20-24 сентября, 119.

              [3] Р.М. Корнелл, У. Швертманн, Оксиды железа. Структура, свойства, реакции, встречаемость и использование, Wiley-VCH, Weinheim, (2003).

              [4] Д.Э. Мадсен, Л. Сервера-Гонтард, Т. Касама и др. J. Phys .: Condens. Вопрос 21 (2009) 016007.

              [5] Т.С. Berquo, R.A.L. Имбернон, А.Блот, Д. Франко, M.C.M. Толедо, C.S.M. Partiti, Phys. Chem. Минералы, 34 (2007) 287-294.

              [6] С. Боке :. J. Phys. Конденс.Материя, 8 (1996) 111.

              [7] S. Morup, E. Tronc: Phys. Rev. Lett. 72 (1994) №20, 3278.

              [8] Д.E. Vandenberghe и E. De Grave, Clays and Clay Minerals, 34, 3 (1986) 275-280. Э. Р. Э. ВАНДЕНБЕРГ, Э. ДЕ ГРАВЕВАНДЕНБЕРГ, Э. ДЕ ГРАВ.

              .

              магнетизм | Определение, примеры, физика и факты

              Магнетизм , явление, связанное с магнитными полями, возникающими в результате движения электрических зарядов. Это движение может принимать разные формы. Это может быть электрический ток в проводнике или заряженные частицы, движущиеся в пространстве, или это может быть движение электрона по атомной орбитали. Магнетизм также связан с элементарными частицами, такими как электрон, которые обладают свойством, называемым спином.

              Основы

              В основе магнетизма лежат магнитные поля и их влияние на материю, как, например, отклонение движущихся зарядов и крутящих моментов на другие магнитные объекты.Свидетельством наличия магнитного поля является магнитная сила, действующая на заряды, движущиеся в этом поле; сила направлена ​​под прямым углом как к полю, так и к скорости заряда. Эта сила отклоняет частицы, не меняя их скорости. Отклонение можно наблюдать в крутящем моменте стрелки компаса, который выравнивает стрелку с магнитным полем Земли. Игла представляет собой тонкий кусок железа, намагниченный, то есть небольшой стержневой магнит. Один конец магнита называется северным полюсом, а другой — южным.Сила между северным и южным полюсами притягательна, тогда как сила между такими же полюсами отталкивает. Магнитное поле иногда называют магнитной индукцией или плотностью магнитного потока; он всегда обозначается B . Магнитные поля измеряются в единицах тесла (Тл). (Другой единицей измерения, обычно используемой для B , является гаусс, хотя он больше не считается стандартной единицей измерения. Один гаусс равен 10 ⁻⁴ тесла.)

              Основным свойством магнитного поля является то, что его поток через любую замкнутую поверхность равен нулю.(Замкнутая поверхность — это поверхность, которая полностью окружает объем.) Математически это выражается как div B = 0 и может быть понято физически в терминах линий поля, представляющих B . Эти линии всегда замыкаются сами по себе, поэтому, если они входят в определенный объем в какой-то момент, они также должны покинуть этот объем. В этом отношении магнитное поле сильно отличается от электрического поля. Силовые линии электрического поля могут начинаться и заканчиваться на заряде, но, несмотря на многочисленные поиски так называемых магнитных монополей, не было найдено эквивалентного магнитного заряда.

              Наиболее распространенным источником магнитных полей является электрическая петля. Это может быть электрический ток в круглом проводнике или движение вращающегося электрона в атоме. С обоими этими типами токовых петель связан магнитный дипольный момент, значение которого составляет i A , произведение тока i и площади контура A . Кроме того, электроны, протоны и нейтроны в атомах имеют магнитный дипольный момент, связанный с их собственным спином; такие магнитные дипольные моменты представляют собой еще один важный источник магнитных полей.Частицу с магнитным дипольным моментом часто называют магнитным диполем. (Магнитный диполь можно представить как крошечный стержневой магнит. Он имеет такое же магнитное поле, что и такой магнит, и ведет себя таким же образом во внешних магнитных полях.) При помещении во внешнее магнитное поле магнитный диполь может подвергаться воздействию крутящий момент, который стремится выровнять его с полем; если внешнее поле неоднородно, на диполь также может действовать сила.

              Britannica Premium: удовлетворение растущих потребностей искателей знаний.Получите 30% подписки сегодня. Подпишись сейчас

              Все вещества в той или иной степени проявляют магнитные свойства. При помещении в неоднородное поле материя либо притягивается, либо отталкивается в направлении градиента поля. Это свойство описывается магнитной восприимчивостью вещества и зависит от степени намагниченности вещества в поле. Намагниченность зависит от размера дипольных моментов атомов в веществе и степени выравнивания дипольных моментов относительно друг друга.Определенные материалы, такие как железо, демонстрируют очень сильные магнитные свойства из-за выравнивания магнитных моментов их атомов в определенных небольших областях, называемых доменами. В нормальных условиях различные домены имеют компенсирующие поля, но их можно выровнять друг с другом для создания чрезвычайно сильных магнитных полей. Различные сплавы, такие как NdFeB (сплав неодима, железа и бора), поддерживают выравнивание своих доменов и используются для изготовления постоянных магнитов. Сильное магнитное поле, создаваемое типичным магнитом из этого материала толщиной три миллиметра, сравнимо с электромагнитом, сделанным из медной петли, по которой проходит ток в несколько тысяч ампер.Для сравнения, ток в обычной лампочке составляет 0,5 ампера. Поскольку выравнивание доменов материала создает магнит, нарушение упорядоченного выравнивания разрушает магнитные свойства материала. Тепловое перемешивание, возникающее в результате нагрева магнита до высокой температуры, разрушает его магнитные свойства.

              Магнитные поля сильно различаются по силе. Некоторые типичные значения приведены в таблице.

              Типичные магнитные поля
              внутри атомных ядер	10 11 т
              в сверхпроводящих соленоидах	20 т
              в циклотроне со сверхпроводящей катушкой	5 т
              возле небольшого керамического магнита	0.1 т
              Поле Земли на экваторе	4 (10 −5 ) т
              в межзвездном пространстве	2 (10 −10 ) т

              .