Ферромагнетики и их применение.

Движение заряженных частиц в однородном магнитном поле.

Рассмотрим движение частицы с зарядом q в однородном магнитном поле В, направленном перпендикулярно к начальной скорости частицы →υ. Сила Лоренца зависит от модулей скорости частицы и индукции магнитного поля. Т.к., магнитное поле не меняет модуль скорости движущейся частицы, то остается неизменным и модуль силы Лоренца. Эта сила перпендикулярна скорости и, следовательно, определяет центростремительное ускорение частицы. Неизменность по модулю центростремительного ускорения частицы, движущейся с постоянной по модулю скоростью, означает, что частицы равномерно движутся по окружности радиусом r.

Применение силы Лоренца: действие магнитного поля на движущийся заряд широко используют в современной технике. Достаточно упомянуть телевизионные трубки (кинескопы), в которых летящие к экрану электроны отклоняются с помощью магнитного поля, создаваемого особыми катушками. Другое применение действие магнитного поля нашло в приборах, позволяющих разделять заряженные частицы по их удельным зарядам, т.е. по отношениям заряда частицы к ее массе, и по полученным результатам точно определять массы частиц. Такие приборы получили название масс-спектрографов.

МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ – физическая величина, характеризующая магнитные свойства вещества. Магнитная постоянная равна 12.56 * 10-7 Г/м.

Магнитная проницаемость среды (В / Во = μ)

Гипотеза Ампера: внутри молекул и атомов циркулируют элементарные электрические токи. Если плоскости, в которых циркулируют эти токи, расположены беспорядочно по отношению друг к другу вследствие теплового движения молекул, составляющих тело, то их взаимодействия взаимно компенсируются и никаких магнитных свойств тело не обнаруживает. В намагниченном состоянии элементарные токи в теле ориентированы так, что их действия складываются.

Температура Кюри: при температуре, большей некоторой определенной для данного ферромагнетика, ферромагнитные свойства его исчезают. Если сильно нагреть намагниченный гвоздь, то он потеряет способность притягивать к себе железные предметы. Температура для железа 753 ºС, для никеля 365 ºС, для кобальта 1000 ºС. Существуют ферромагнитные сплавы, у которых температура Кюри меньше 100 ºС.

Ферромагнетики и их применение.

Вставляя железный или стальной сердечник в катушку, можно во много раз усилить создаваемое ею магнитное поле, не увеличивая силу тока в катушке. Это экономит электроэнергию. Сердечники трансформаторов, генераторов, электродвигателей и т.д., изготовляют из ферромагнетиков. Магнитная проницаемость ферромагнетиков непостоянна. Она зависит от вектора магнитной индукции. При выключении внешнего магнитного поля ферромагнетик остается намагниченным, т.е. создает магнитное поле в окружающем пространстве. Упорядоченная ориентация элементарных токов не исчезает при выключении внешнего магнитного поля. 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 хим.соединения оксидов железа с оксидами других веществ. Первый ферромагнитный материал – магнитный железняк – является ферритом.

51) Электрический ток в металлах: экспериментальное доказательство существования свободных электронов в металлах.

Экспериментальное доказательство того, что проводимость металлов обусловлена движением свободных электронов, было дано в опытах Л.И.Мандельштама и Н.Д.Папалекси (1913), Б.Стюартом и Р.Толменом (1916). Схема этих опытов такова:

на катушку наматывают проволоку, концы которой припаивают к двум металлическим дискам, изолированным друг от друга. К концам дисков при помощи скользящих контактов присоединяют гальванометр. Катушку приводят в быстрое движение, а затем резко останавливают. После резкой остановки катушки свободные заряженные частицы некоторое время движутся относительно проводника по инерции, и, следовательно, в катушке возникнет электрический ток. Ток существует незначительное время, так как из-за сопротивления проводника заряженные частицы тормозятся и упорядоченное движение частиц, образующее ток, прекращается. Направление тока говорит о том, что он создается движением отрицательно заряженных частиц. Переносимый при этом заряд пропорционален отношению заряда частиц, создающих ток, к их массе, т.е.

.Поэтому, измеряя заряд, проходящий через гальванометр за все время существования тока в цепи, удалось определить отношение. Оно оказалось равным 1,8·10(11) Кл/кг. Эта величина совпадает с отношением заряда электрона к его массе, найденным ранее из других опытов.