მაგნიტური მასალები: თვისებები და მახასიათებლები. სხვადასხვა ტიპის მაგნეტიზმის მახასიათებლები. მაგნიტიზაციის პროცესები. ძლიერ მაგნიტური მასალების მახასიათებლები. ხელახალი მაგნიტიზაციის დანაკარგები.

რბილი მაგნიტური მასალები: კლასიფიკაცია, თვისებები, დანიშნულება.

მყარი მაგნიტური მასალები: კლასიფიკაცია, თვისებები, დანიშნულება. მაგნიტური მასალები სპეციალური მიზნებისათვის: კლასიფიკაცია, თვისებები, დანიშნულება.

ლიტერატურა

ბუნებაში არსებული ყველა ნივთიერება ურთიერთქმედებს გარე მაგნიტურ ველთან, მაგრამ თითოეული ნივთიერება განსხვავებულია.

ნივთიერებების მაგნიტური თვისებები დამოკიდებულია ელემენტარული ნაწილაკების მაგნიტურ თვისებებზე, ატომებისა და მოლეკულების სტრუქტურაზე, აგრეთვე მათ ჯგუფებზე, მაგრამ მთავარ განმსაზღვრელ გავლენას ახდენს ელექტრონები და მათი მაგნიტური მომენტები.

ყველა ნივთიერება, მაგნიტურ ველთან, მასში ქცევასთან დაკავშირებით, იყოფა შემდეგ ჯგუფებად:

დიამაგნიტები- მასალები, რომლებსაც არ აქვთ მუდმივი მაგნიტური დიპოლური მომენტი, შედარებით მაგნიტური გამტარიანობით (μ≤1) ერთიანობაზე ოდნავ ნაკლები. დიამაგნიტების ფარდობითი გამტარობა μ თითქმის დამოუკიდებელია მაგნიტური ველის სიდიდისგან (H) და არ არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე. ესენია: ინერტული აირები (Ne, Ar, Kr, Xe), წყალბადი (H 2); სპილენძი (Сu), თუთია (Zn), ვერცხლი (Аg), ოქრო (Au), ანტიმონი (Sb) და სხვ.

პარამაგნიტები- მასალები, რომლებსაც აქვთ მუდმივი დიპოლური მომენტები, მაგრამ ისინი შემთხვევით განლაგებულია, ამიტომ მათ შორის ურთიერთქმედება ძალიან სუსტია. პარამაგნიტების ფარდობითი მაგნიტური გამტარიანობა ოდნავ აღემატება ერთიანობას (μ≥1), სუსტად არის დამოკიდებული მაგნიტური ველის სიძლიერესა და ტემპერატურაზე.

პარამაგნიტები მოიცავს შემდეგ მასალებს: ჟანგბადი (O 2), ალუმინი (Al), პლატინი (Pt), ტუტე ლითონები, რკინის, ნიკელის, კობალტის მარილები და ა.შ.

ფერომაგნიტები– მასალები მუდმივი მაგნიტური დიპოლური მომენტებით, დომენის სტრუქტურა. თითოეულ დომენში ისინი ერთმანეთის პარალელურად და თანაბრად მიმართული არიან, ამიტომ მათ შორის ურთიერთქმედება ძალიან ძლიერია. ფერომაგნიტების ფარდობითი მაგნიტური გამტარიანობა დიდია (μ >> 1), ზოგიერთი შენადნობისთვის აღწევს 1500000. ეს დამოკიდებულია მაგნიტური ველის სიძლიერესა და ტემპერატურაზე.

ესენია: რკინა (Fe), ნიკელი (Ni), კობალტი (Co), მრავალი შენადნობი, იშვიათი დედამიწის ელემენტები: სამარიუმი (Sm), გადოლინიუმი (Gd) და ა.შ.

ანტიფერომაგნიტები- მასალები, რომლებსაც აქვთ მუდმივი დიპოლური მაგნიტური მომენტები, რომლებიც ერთმანეთის ანტიპარალელურია. მათი შედარებითი მაგნიტური გამტარიანობა ოდნავ აღემატება ერთიანობას (μ ≥ 1), ძალიან სუსტად არის დამოკიდებული მაგნიტური ველის სიძლიერესა და ტემპერატურაზე. ესენია: კობალტის ოქსიდები (CoO), მანგანუმის (MnO), ნიკელის ფტორიდი (NiF 2) და ა.შ.

ფერიმაგნიტები- მასალები, რომლებსაც აქვთ ანტიპარალელური მუდმივი დიპოლური მაგნიტური მომენტები, რომლებიც სრულად არ ანაზღაურებენ ერთმანეთს. რაც უფრო მცირეა ეს კომპენსაცია, მით უფრო მაღალია მათი ფერომაგნიტური თვისებები. ფერმაგნიტების ფარდობითი მაგნიტური გამტარიანობა შეიძლება ახლოს იყოს ერთიანობასთან (მომენტების თითქმის სრული კომპენსირებით) და შეიძლება მიაღწიოს ათეულ ათასობითს (მცირე კომპენსაციის შემთხვევაში).

ფერიტები არის ფერმაგნიტები, მათ შეიძლება ეწოდოს ოქსიფერები, რადგან ისინი ორვალენტიანი ლითონების ოქსიდებია Fe 2 O 3-ით. ფერიტის ზოგადი ფორმულა, სადაც Me არის ორვალენტიანი ლითონი.

ფერიტების მაგნიტური გამტარიანობა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე და მაგნიტური ველის სიძლიერეზე, მაგრამ უფრო ნაკლებად, ვიდრე ფერომაგნიტების.

ფერიტები არის კერამიკული ფერომაგნიტური მასალები დაბალი ელექტრული გამტარობით, რის შედეგადაც ისინი შეიძლება კლასიფიცირდეს ელექტრონულ ნახევარგამტარებად მაღალი მაგნიტური (μ ≈ 10 4) და მაღალი დიელექტრიკული (ε ≈ 10 3) გამტარიანობით.

დია-, პარა- და ანტიფერომაგნიტები შეიძლება გაერთიანდეს სუსტად მაგნიტური ნივთიერებების ჯგუფში, ხოლო ფერო- და ფერომაგნიტები ძლიერ მაგნიტური ნივთიერებების ჯგუფში.

რადიოელექტრონული ტექნიკის დარგში ტექნიკური გამოყენებისთვის უაღრესად მაგნიტური ნივთიერებები ყველაზე დიდ ინტერესს იწვევს (ნახ. 6.1).

ბრინჯი. 6.1. მაგნიტური მასალების სტრუქტურული დიაგრამა

მასალების მაგნიტური თვისებები განისაზღვრება ელექტრული მუხტების მოძრაობის შიდა ფარული ფორმებით, რომლებიც წარმოადგენს ელემენტარულ წრიულ დენებს. წრიული დენი ხასიათდება მაგნიტური მომენტით და შეიძლება შეიცვალოს ექვივალენტური მაგნიტური დიპოლით. მაგნიტური დიპოლები წარმოიქმნება ძირითადად ელექტრონების სპინის ბრუნვით, ხოლო ელექტრონების ორბიტალური ბრუნვა სუსტ მონაწილეობას იღებს ამ პროცესში, ისევე როგორც ბირთვული ბრუნვა.

უმეტეს მასალაში, ელექტრონების სპინის მომენტები ანადგურებს ერთმანეთს. ამიტომ ფერომაგნეტიზმი არ შეინიშნება პერიოდული ცხრილის ყველა ნივთიერებაში.

მასალა, რომელიც საჭიროა ფერომაგნიტური იყოს:

1. ელემენტარული წრიული დენების არსებობა ატომებში.

2. არაკომპენსირებული სპინის მომენტების, ელექტრონების არსებობა.

3. თანაფარდობა ელექტრონის ორბიტის დიამეტრს (D), რომელსაც აქვს არაკომპენსირებული სპინის მომენტი, და ნივთიერების (a) კრისტალური ბადის მუდმივი უნდა იყოს

. (6.1)

4. დომენის სტრუქტურის არსებობა, ე.ი. ისეთი კრისტალური რეგიონები, რომლებშიც დიპოლური მაგნიტური მომენტები პარალელურად არის ორიენტირებული.

5. მასალის (ნივთიერების) ტემპერატურა უნდა იყოს კურიის წერტილის ქვემოთ, ვინაიდან უფრო მაღალ ტემპერატურაზე დომენის სტრუქტურა ქრება, მასალა ფერომაგნიტური მდგომარეობიდან პარამაგნიტურ მდგომარეობაში გადადის.

ნივთიერების ფერომაგნიტური მდგომარეობის დამახასიათებელი თვისებაა სპონტანური მაგნიტიზაციის არსებობა გარე მაგნიტური ველის გამოყენების გარეშე. ამასთან, ასეთი სხეულის მაგნიტური ნაკადი ნულის ტოლი იქნება, რადგან ცალკეული დომენების მაგნიტური მომენტების მიმართულება განსხვავებულია (დომენის სტრუქტურა დახურული მაგნიტური წრედით).

ნივთიერების მაგნიტიზაციის ხარისხი ხასიათდება მაგნიტიზაციის სიდიდით, ანუ მაგნიტიზაციის ინტენსივობით (J), რომელიც განისაზღვრება, როგორც მიღებული მაგნიტური მომენტის Σm შეფარდების ზღვარი, რომელიც დაკავშირებულია ნივთიერების მოცულობასთან (V) როდესაც მოცულობა ნულისკენ მიისწრაფვის

. (6.2)

თუ ნივთიერებას გარე მაგნიტურ ველში მოვათავსებთ H სიძლიერით, მაშინ თანაფარდობა J-სა და H-ს შორის იქნება

ჯ = 4 πχH, (6.3)

სადაც χ (კაპა) ეწოდება მაგნიტურ სიბლანტეს.

ფარდობითი მაგნიტური გამტარიანობა μ დამოკიდებულია χ:

μ = 1 +4 πχ . (6.4)

მაგნიტიზაციის ინტენსივობა შეიძლება განისაზღვროს ცოდნით μ

μ = 1+. (6.5)

ზოგადად, ფერომაგნიტში მაგნიტური ველი იქმნება ორი კომპონენტის ჯამის სახით: გარე, რომელიც შექმნილია გარე მაგნიტური ველის სიძლიერით H და შიდა, რომელიც წარმოიქმნება მაგნიტიზაციით (J).

მთლიანი მაგნიტური ველი ხასიათდება მაგნიტური ინდუქციით B:

ბ = μ 0 (ჰ + ჯ), (6.6)

სადაც μ 0 - მაგნიტური მუდმივი (ვაკუუმის მაგნიტური გამტარიანობა)

μ 0 = 4 π ∙10 -7 , გ/მ. (6.7)

გამოვხატავთ J-ის მნიშვნელობას χ და შემდეგ μ-ში, მივიღებთ:

ბ = μ 0 ჰ(1 + 4 πχ ) ანბ = μ 0 μH. (6.8)

მაგნიტური გამტარიანობის აბსოლუტური მნიშვნელობა

μ აბს = μ 0 ∙ μ . (6.9)

მაგნიტური ინდუქციის საბოლოო ფორმულა B

ბ = μ აბს ჰ. (6.10)

ფერომაგნიტური მასალის მაგნიტიზაციის პროცესი გარე მაგნიტური ველის გავლენის ქვეშ შემდეგია:

დომენების ზრდა, რომელთა მაგნიტური მომენტები გარე ველთან ახლოსაა, და სხვა დომენების შემცირება;

ყველა დომენის მაგნიტური მომენტების ორიენტაცია გარე ველის მიმართულებით.

მაგნიტიზაციის პროცესი ხასიათდება თითოეული ფერომაგნიტისთვის მისი მთავარი მაგნიტიზაციის მრუდით B \u003d f (H).

მაგნიტური გამტარიანობა μ ასევე იცვლება მაგნიტიზაციის პროცესის დროს.

ეს ნაჩვენებია ნახ. 6.2.

ბრინჯი. 6.2. მაგნიტიზაციის მრუდები (B = f(H)) და მაგნიტური გამტარიანობა (μ = f(H))

მაგნიტურ გამტარიანობას μ სიძლიერით H ნულთან ახლოს ეწოდება საწყისი (ნაწილი 1), და როდესაც მასალა გადადის გაჯერებამდე, ის მიიღებს მაქსიმალურ მნიშვნელობას (2), H-ის შემდგომი მატებასთან ერთად, მაგნიტური გამტარიანობა μ მცირდება. (სექციები 3 და 4).

ფერომაგნიტის ციკლური მაგნიტიზაციის დროს, მაგნიტიზაციის და დემაგნიტიზაციის მრუდები ქმნიან ჰისტერეზის მარყუჟს. მასალის გაჯერების პირობებში მიღებულ ჰისტერეზის მარყუჟს შემზღუდველი ეწოდება. მაგალითად, ოსცილოსკოპის ეკრანზე მიღებული ჰისტერეზის მარყუჟიდან, შეგიძლიათ მიიღოთ საკმაოდ სრული ინფორმაცია მასალის ძირითადი მაგნიტური პარამეტრების შესახებ (ნახ. 6.3).

ბრინჯი. 6.3. ჰისტერეზის მარყუჟი

ძირითადი პარამეტრებია:

1) ნარჩენი ინდუქცია, ველის სიძლიერის მოხსნის შემდეგ - Br;

2) იძულებითი ძალა Hc - დაძაბულობა, რომელიც უნდა იქნას გამოყენებული ნიმუშზე ნარჩენი ინდუქციის მოსაშორებლად;

3) მაქსიმალური ინდუქცია B max, რომელიც მიიღწევა ნიმუშის სრულად გაჯერებისას;

4) სპეციფიკური ჰისტერეზის დანაკარგები მაგნიტიზაციის უკუქცევის ერთი ციკლისთვის, რომლებიც ხასიათდება ჰისტერეზის მარყუჟით დაფარული ფართობით.

მასალის დარჩენილი მაგნიტური პარამეტრები, ისევე როგორც დანაკარგები მაგნიტიზაციის უკუქცევის (ჰისტერეზის), მორევის დენებისაგან, ენერგია უფსკრულისთვის (მუდმივი მაგნიტისთვის) შეიძლება გამოითვალოს ზემოთ მოცემული ფორმულების გამოყენებით და მოგვიანებით იქნება მოცემული.

დანაკარგები ფერომაგნიტურშიმასალები - ეს არის ენერგეტიკული ხარჯები, რომლებიც მიდის ფერომაგნიტების ხელახლა მაგნიტიზაციამდე, მორევის დენების გაჩენამდე ალტერნატიულ მაგნიტურ ველში, მასალის მაგნიტურ სიბლანტემდე - ისინი ქმნიან ეგრეთ წოდებულ დანაკარგებს, რომლებიც შეიძლება დაიყოს შემდეგ ტიპებად:

ა) ჰისტერეზის დანაკარგები Рg, პროპორციულია ჰისტერეზის მარყუჟის ფართობისა

Rg = η∙ვ∙
∙ ვ, W (6.11)

სადაც η არის ჰისტერეზის კოეფიციენტი მოცემული მასალისთვის;

ვარის ველის სიხშირე, Hz;

AT მაქს– მაქსიმალური ინდუქცია, T;

ვარის ნიმუშის მოცულობა, m3;

ნ≈ 1.6...2 - მაჩვენებლის მნიშვნელობა;

ბ) მორევის დენის დანაკარგები

რვ.ტ. = ξ∙ვ 2 ∙B მაქს ∙ ვ, W (6.12)

სადაც ξ არის კოეფიციენტი, რომელიც დამოკიდებულია მასალის სპეციფიკურ ელექტრულ წინააღმდეგობასა და ნიმუშის ფორმაზე;

გ) ეფექტის შემდგომი დანაკარგები Pp.s. ფორმულის მიხედვით

Rp.s. \u003d P - Rg - Pv.t. (6.13)

მორევის დენის დანაკარგები შეიძლება შემცირდეს ფერომაგნიტის ელექტრული წინააღმდეგობის გაზრდით. ამისათვის მაგნიტური წრე, მაგალითად, ტრანსფორმატორებისთვის, გროვდება ერთმანეთისგან იზოლირებული ცალკეული თხელი ფერომაგნიტური ფირფიტებიდან.

პრაქტიკაში ზოგჯერ გამოიყენება ფერომაგნიტები ღია მაგნიტური წრედით, ე.ი. აქვს, მაგალითად, ჰაერის უფსკრული მაღალი მაგნიტური წინააღმდეგობით. ჰაერის უფსკრულის მქონე სხეულში ჩნდება თავისუფალი ბოძები, რომლებიც ქმნიან დემაგნიტიზებელ ველს, რომელიც მიმართულია გარე მაგნიტიზებული ველისკენ. რაც უფრო დიდია, მით უფრო ფართოა ჰაერის უფსკრული ინდუქციის შემცირება. ეს გამოიხატება ელექტრო მანქანებში, მაგნიტურ ამწევ მოწყობილობებში და ა.შ.

უფსკრულის ენერგია (W L), მაგალითად, მუდმივი მაგნიტი, გამოიხატება ფორმულით

, ჯ/მ 3, (6.14)

სადაც AT ლდა ჰ ლარის რეალური ინდუქცია და ველის სიძლიერე ჰაერის უფსკრულის მოცემული სიგრძისთვის.

ფერომაგნიტზე გამოყენებული დაძაბულობის შეცვლით შესაძლებელია მოცემულ უფსკრულის მაქსიმალური ენერგიის მიღება.

W max-ის საპოვნელად გამოიყენება დიაგრამა, რომელშიც მეორე კვადრატში მდებარე მაგნიტური მასალის დემაგნიტიზაციის მრუდის მიხედვით (ჰისტერეზისის მარყუჟის მონაკვეთი), გამოსახულია ენერგიის მრუდი უფსკრულით, რომელიც მოცემულია სხვადასხვა მნიშვნელობებით. B (ან H). W L-ის დამოკიდებულება B L-ზე და H L-ზე ნაჩვენებია ნახ. 6.4.

ბრინჯი. 6.4. ენერგია ფერომაგნიტის ჰაერის უფსკრულში

H ველის სიძლიერის დასადგენად, რომლის დროსაც იქნება მაქსიმალური ენერგია მაგნიტის უფსკრულის დროს, აუცილებელია დავხატოთ ტანგენსი მაქსიმალურ ენერგიაზე (A წერტილში) და მისგან ჰორიზონტალური ხაზი გავავლოთ, სანამ ის არ გადაიკვეთება ჰისტერეზთან. მარყუჟი მეორე კვადრატში. შემდეგ ჩამოწიეთ პერპენდიკულარი გადაკვეთაზე H კოორდინატთან. წერტილი H L 2 განსაზღვრავს მაგნიტური ველის სასურველ სიძლიერეს.

ძირითადი მაგნიტური პარამეტრების მიხედვით, ფერომაგნიტური მასალები შეიძლება იყოს კლასიფიცირება შემდეგ ჯგუფებად;

მაგნიტურად რბილი -მასალები დაბალი იძულებითი ძალით Hc (100 ა/მ-მდე), მაღალი მაგნიტური გამტარიანობით და დაბალი ჰისტერეზის დანაკარგებით. ისინი გამოიყენება როგორც DC მაგნიტური სქემები (ტრანსფორმატორების ბირთვები, საზომი ხელსაწყოები, ინდუქტორები და ა.შ.)

რომრბილი მაგნიტური მასალები ეხება:

ტექნიკურად სუფთა რკინა, კარბონილის რკინა;

ელექტრო ფოლადი;

მუდმივი შენადნობი;

ალსიფერა;

ფერიტები (სპილენძ-მანგანუმი);

თერმომაგნიტური შენადნობები (Ni-Cr-Fe) და სხვ.

2. მაგნიტურად მძიმე -მასალები დიდი იძულებითი ძალით (Hc > 100 ა/მ) (იხ. სურ. 4.5, გ).

მყარი მაგნიტური მასალები გამოიყენება მუდმივი მაგნიტების დასამზადებლად, რომლებიც იყენებენ მაგნიტურ ენერგიას ჰაერის უფსკრულის პოლუსებს შორის.

რომ მყარი მაგნიტური მასალებიეხება:

ჩამოსხმული ალნის შენადნობები (Al-Ni-Fe);

ალნიკო (Al-Ni-Co-Fe);

მაგნიკო;

შენადნობი ფოლადები გამაგრებული მარტენზიტამდე და ა.შ.

განსაკუთრებით საინტერესოა იშვიათ ნიადაგზე დაფუძნებული შენადნობები (YCo, CeCo, SmCo და ა.შ.), რომლებსაც აქვთ მაღალი მნიშვნელობა Hc და w max.

3. ფერიტები -მასალები, რომლებიც არის ორმაგი რკინის ოქსიდები ორვალენტიანი ლითონების ოქსიდებით (MeO∙Fe 2 O 3). ფერიტები შეიძლება იყოს მაგნიტურად რბილი და მაგნიტურად მყარი, მათი კრისტალური სტრუქტურის მიხედვით, მაგალითად, სპინელის ტიპი - (MgAl 3 O 4), გაუსმაგნიტი (Mn 3 O 4), გარნიტი Ga 3 Al 2 (SiO 4) 3 და ა.შ. მათი ელექტრული წინაღობა მაღალია (10-1-დან 10 10 Ohm∙m-მდე), შესაბამისად, მორევის დენის დანაკარგები, განსაკუთრებით მაღალ სიხშირეებზე, მცირეა.

4. მაგნიტოდიელექტრიკა -მასალები, რომლებიც შედგება ფერომაგნიტური ფხვნილისგან დიელექტრიკული შემკვრელით. ფხვნილს, როგორც წესი, იღებენ მაგნიტურად რბილი მასალის - კარბონილის რკინის, ალსიფერის საფუძველზე, ხოლო დაბალი დიელექტრიკული დანაკარგების მქონე მასალა - პოლისტირონი, ბაკელიტი და ა.შ., ემსახურება შემკვრელის დიელექტრიკულს.

კითხვები თვითშემოწმებისთვის:

ნივთიერებების კლასიფიკაცია მაგნიტური თვისებების მიხედვით.

ძლიერ მაგნიტური ნივთიერებების მახასიათებლები (დომენები, ანიზოტროპია, მაგნიტიზაციის მრუდი, მაგნიტოსტრიქცია, მაგნიტური გამტარიანობა, ჰისტერეზი და ა.შ.)

ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ მაგნიტურ თვისებებზე

დანაკარგები მაგნიტურ მასალებში

მაღალი მაგნიტური მასალების კლასიფიკაცია

დაბალი სიხშირის რბილი მაგნიტური მასალები

მაღალი სიხშირის რბილი მაგნიტური მასალები

მყარი მაგნიტური მასალები

მაგნიტური მასალები სპეციალური დანიშნულებისთვის

აპლიკაციები

გამტარი მასალები ცხრილი A.1

დირიჟორი		Ohm∙mm 2 /მ	კონკრეტული წინააღმდეგობა -		სითბოს გადაცემა წყლის შემცველობა ვ/მ∙ გრადუსი	განსაკუთრებით სპილენძი,	ელექტრონის სამუშაო ფუნქცია	დაფის ტემპერატურა,
სუფთა ლითონები
ალუმინის
მოლიბდენი
ვოლფრამი
პოლიკრისტალი
მანგანინი			(5…30)∙10 -6
კონსტანტინე			(5…20)∙10 -6
ნიკელის ვერცხლი
თერმოწყვილები
სპილენძ-კონსტანტინი				ტიზმი 350 °С-მდე
ქრომელ-ალუმელი				ტიზმი 1000 °С-მდე
პლატინა-პლატინი-როდიუმი				ტიზმი 1600 °С-მდე

ნახევარგამტარული მასალები ცხრილი A.2

	სახელი ნახევარგამტარი კოვი მასალა			საკუთარი მატარებლები	მობილურობა მატარებლები შენ,
არაორგანული კრისტალი. ელემენტარული (ატომური)
	გერმანიუმი
კრისტალი. კავშირები
	Სილიკონის კარბიდი						სუბლიმაცია
	ანტიმონის ინდიუმი
	გალიუმის არსენიდი
	გალიუმის ფოსფიდი
	ინდიუმის არსენიდი
	ბისმუტის ტელურიდი
	ტყვიის სულფიდი
მინისებრი
	ქალკოგენიდები	როგორც 2 Te 2 Se, როგორც 2 Se 3 ∙ Al 2 Se 3
ორგანული
	ანტრაცინი
	ნაფტალინი
	საღებავები და პიგმენტები სპილენძის ფტალოციანინი
	მოლეკულური კომპლექსები იოდის პირენი
	პოლიმერები პოლიაკრილონიტრილი

დიელექტრიკული მასალები ცხრილი A.3

აგრეგაციის მდგომარეობა	Დედის სახელი ალოვი (დიელექტრიკა)	დიელექტრიკული მუდმივი, ფარდობითი E	მოცულობა - წინააღმდეგობა , ომ მ	დიელექტრიკის დაკარგვის კუთხე	სიძლიერე (ელექტრო) E pr, MV/m	სპეციფიკური სითბო სიმკვრივე λ, ვ/მ ºK
	SF6
თხევადი ძვლები	ტრანსფორმატორის ზეთი
მყარი მასალები	ორგანული ა) პარაფინი ჰოლოვაქსი
	ბ) ბაკელის ფისი როზინი პოლივინილი - პოლისტირონი პოლიეთილენი პოლიმეთილ მეთაკრილატი ეპოქსიდური ფისი
	ნაერთი
	დ) ფენოლ-ფენა (FAS)
	ე) ლაქის ქსოვილი
	ელექტრო მუყაო (EVT)
	ზ) ბუტადიენური რეზინი
	რეზინის საიზოლაციო
	თ) ფტორ-პლასტ-4 ფტოროპლასტი-3
	არაორგანული ა) ელექტრო მინა.
	ბ) სტეატიტი (კერამიკული) ელექტრო საინჟინრო ფაიფური
	გ) მოსკოვური მიკა მიქალექსი
	დ) ფეროკერამიკა VK-1 პიეზოკვარცი
	ე) ფტორის იზოლაცია (AlF 3)
	ვ) აზბესტი
	ელემენტის ორგანო. ა) სილიკონის ორგ. ფისი
	ბ) სილიკონის ორგანო. რეზინის

მაგნიტური მასალები ცხრილი A.4

მაგნიტური მასალის დასახელება	ქიმიური შემადგენლობა ან ბრენდი	ფარდობითი მაგნიტური გამტარიანობა, μ		მაგნიტური ინდუქცია B, T		იძულებითი- ძალის Ns, A/m	Კონკრეტული ელ წინააღმდეგობა ρ, μOhm∙m	ენერგია უფსკრული , ჯ/მ 3
		საწყისი, μ n	maxi-პატარა, μ max	ზუსტი რჩება, ვ	maxi-პატარა, V max
მაგნიტურად რბილი
ელექტრო ტექნიკა. ფოლადი
პერმალოი დაბალი ნიკელის
პერმალოიდი მაღალი ნიკელის
სუპერმალოი
ალციფერი
ფერიტები
ნიკელ-თუთიის ფერიტი
ფერიტი მანგანუმ-თუთია
მაგნიტური მძიმე
ბარიუმი
ბარიუმი
მაგნიტოელექტრიკა
კარბონილის რკინაზე დაფუძნებული

ბიბლიოგრაფიული სია

1. პასინკოვი, ვ.ვ. ელექტრონული ტექნოლოგიების მასალები: სახელმძღვანელო უნივერსიტეტებისთვის / V.V. Pasynkov, V.S. Sorokin - სანკტ-პეტერბურგი: Lan, 2003. - 367გვ.

2. რადიომასალები და რადიო კომპონენტები: მეთოდი. ინსტრუქციები / კომპ. ᲕᲐᲠ. Khadykin A.M. - ომსკი: OmGTU-ს გამომცემლობა, 2007. - 44 გვ.

3. რადიო მასალები და რადიო კომპონენტები: ლექციის ჩანაწერები / რედ. A. M. ხადიკინი. - Omsk: OmGTU Publishing House, 2008. - 91გვ.

4. ელექტრონული ტექნოლოგიის მასალები და ელემენტები: მეთოდი. ინსტრუქციები / კომპ. A. M. ხადიკინი. - ომსკი: OmGTU-ს გამომცემლობა, 2005.-34s.

5. კლიკუშინი იუ.ნ. მასალების მეცნიერება ხელსაწყოებში. ელექტროტექნიკური მასალები: პროკ. სახელმძღვანელო უნივერსიტეტებისთვის / Yu. N. Klikushin, A. I. Cheredov, I. L. Zakharov; OmSTU. - Omsk: Publishing House of OmGTU, 2005. - 79გვ.

6. Sorokin V. S. ელექტრონული ტექნოლოგიის მასალები და ელემენტები. 2 ტომად: სახელმძღვანელო უნივერსიტეტის სტუდენტებისთვის, რომლებიც სწავლობენ ბაკალავრიატის, მაგისტრისა და სპეციალისტების მომზადების მიმართულებით 210100 "ელექტრონიკა და მიკროელექტრონიკა" / V. S. Sorokin, B. L. Antipov, N. P. Lazareva. V.1: გამტარები, ნახევარგამტარები, დიელექტრიკები. - მ.: საგამომცემლო ცენტრი "აკადემია", 2006. - 448გვ.

7. Sorokin V. S. ელექტრონული ტექნოლოგიის მასალები და ელემენტები. 2 ტომად: სახელმძღვანელო უნივერსიტეტის სტუდენტებისთვის, რომლებიც სწავლობენ ტრენინგის და სპეციალობების "ელექტრონიკა და მიკროელექტრონიკა" / V. S. Sorokin, B. L. Antipov, N. P. Lazareva. T.2. - მ.: საგამომცემლო ცენტრი "აკადემია", 2006. - 384გვ.

8. ალიევი ი.ი. ელექტროტექნიკური მასალები და პროდუქტები. დირექტორია. - M.: IP RadioSoft, 2007. - 352 გვ.

9. ა.ი. სიდოროვი, ნ.ვ. ნიკონოროვი "ინტეგრირებული მასალები და ტექნოლოგიები

ოპტიკა". სახელმძღვანელო, ლექციების კურსი. სანქტ-პეტერბურგი: პეტერბურგის სახელმწიფო უნივერსიტეტი ITMO, 2009 - 107

10. ბონდარენკო ი.ბ., გაჩინი იუ.ა., ივანოვა ნ.იუ., შილკინი დ.ა. კონექტორები და გადართვის მოწყობილობები. სახელმძღვანელო. პეტერბურგი: SPbGU ITMO, 2007. 151 გვ.

11. როშჩინი ვ.მ. მასალების ტექნოლოგია მიკრო, ოპტო- და ნანოელექტრონიკისთვის: სახელმძღვანელო. ჩ 2 / ვ.მ. როშჩინი, მ.ვ. სილიბინი. – M.: BINOM. ცოდნის ლაბორატორია, 2010. - 180გვ.

12. სადჩენკოვი დ.ა. საშინაო და უცხოური რადიოს კომპონენტების მარკირება. საცნობარო სახელმძღვანელო. ტომი 1. - M.: SOLON-R, 2002. - 208 გვ.

13. პეტროვი კ.ს. რადიო მასალები, რადიო კომპონენტები და ელექტრონიკა. სახელმძღვანელო უნივერსიტეტებისთვის. - პეტერბურგი.: პეტრე, 2006 - 522 გვ.

14. ულიანინა ი.იუ. მასალების სტრუქტურა: სახელმძღვანელო. შემწეობა / I. Yu. Ulyanina, T. Yu. Skakova. - M. : MGIU, 2006. - 55გვ.

15. ულიანინა ი.იუ. მასალათმცოდნეობა დიაგრამებში-რვეულებში: სახელმძღვანელო. შემწეობა / I. Yu. Ulyanina. - M. : MGIU Publishing House, 2006. - 139გვ.

16. მიშინი დ.დ. მაგნიტური მასალები. - M.: Vyssh.shk., 1991. - 384გვ.

17. ხარლამოვა თ.ე. ელექტრო მასალების მეცნიერება. ელექტროტექნიკური მასალები: პროკ. სარგებელი. - პეტერბურგი: SZPI, 1998. - 82გვ.

18. შკარუბა მ.ვ., ტიხონოვი ს.ა. ელექტრონული ტექნოლოგიის მასალები და ელემენტები: სახელმძღვანელო. - Omsk: Omgtu Publishing House, 2006. - 120გვ.

19. კომპონენტები და ტექნოლოგიები: ყოველთვიური. სრულიად რუსული ჟურნალი - M .: სარედაქციო ჟურნალი. Finestreet Publishing - გამოქვეყნებულია ყოველთვიურად.

20.ინტერნეტი: www.wieland– electric.com

21.ინტერნეტი: www.platan.ru

22.ინტერნეტი: www.promelec.ru

23.ინტერნეტი: www.chipdip.ru

აბსოლუტური მაგნიტური გამტარიანობა -ეს არის პროპორციულობის ფაქტორი, რომელიც ითვალისწინებს იმ გარემოს გავლენას, რომელშიც მავთულები მდებარეობს.

გარემოს მაგნიტურ თვისებებზე წარმოდგენის მიზნით, ჩვენ შევადარეთ მავთულის გარშემო არსებული მაგნიტური ველი მოცემულ გარემოში არსებულ დენთან და იმავე მავთულის გარშემო არსებულ მაგნიტურ ველთან, მაგრამ ვაკუუმში. აღმოჩნდა, რომ ზოგ შემთხვევაში ველი უფრო ინტენსიურია, ვიდრე ვაკუუმში, ზოგ შემთხვევაში ნაკლები.

განასხვავებენ:

v პარამაგნიტური მასალები და საშუალებები, რომლებშიც მიიღება უფრო ძლიერი მაგნიტური ველი (ნატრიუმი, კალიუმი, ალუმინი, პლატინი, მანგანუმი, ჰაერი);

v დიამაგნიტური მასალები და საშუალებები, რომლებშიც მაგნიტური ველი სუსტია (ვერცხლი, ვერცხლისწყალი, წყალი, მინა, სპილენძი);

v ფერომაგნიტური მასალები, რომლებშიც იქმნება უძლიერესი მაგნიტური ველი (რკინა, ნიკელი, კობალტი, თუჯი და მათი შენადნობები).

სხვადასხვა ნივთიერებისთვის აბსოლუტურ მაგნიტურ გამტარიანობას განსხვავებული მნიშვნელობა აქვს.

მაგნიტური მუდმივი - არის ვაკუუმის აბსოლუტური მაგნიტური გამტარიანობა.

გარემოს შედარებითი მაგნიტური გამტარიანობა- განზომილებიანი სიდიდე, რომელიც გვიჩვენებს რამდენჯერ არის ნივთიერების აბსოლუტური მაგნიტური გამტარიანობა მაგნიტურ მუდმივზე დიდი ან ნაკლები:

დიამაგნიტური ნივთიერებებისთვის - , პარამაგნიტურისთვის - (დიამაგნიტური და პარამაგნიტური სხეულების ტექნიკური გამოთვლებისთვის მიღებულია ერთობის ტოლი), ფერომაგნიტური მასალებისთვის - .

დეპუტატის დაძაბულობა ნახასიათებს MF-ის აგზნების პირობებს. ინტენსივობა ერთგვაროვან გარემოში არ არის დამოკიდებული ნივთიერების მაგნიტურ თვისებებზე, რომელშიც იქმნება ველი, მაგრამ ითვალისწინებს დენის სიდიდის და გამტარების ფორმის გავლენას მაგნიტური ველის ინტენსივობაზე მოცემული წერტილი.

MP დაძაბულობა არის ვექტორული სიდიდე. ვექტორის მიმართულება ჰ იზოტროპული მედიისთვის (ერთნაირი მაგნიტური თვისებების მქონე მედია ყველა მიმართულებით) , ემთხვევა მაგნიტური ველის ან ვექტორის მიმართულებას მოცემულ წერტილში.

სხვადასხვა წყაროების მიერ შექმნილი მაგნიტური ველის ინტენსივობა ნაჩვენებია ნახ. ცამეტი.

მაგნიტური ნაკადი არის მაგნიტური ხაზების მთლიანი რაოდენობა, რომელიც გადის მთელ განხილულ ზედაპირზე.მაგნიტური ნაკადი ფ ან MI-ის ნაკადი ზონაში ს მაგნიტური ხაზების პერპენდიკულარული ტოლია მაგნიტური ინდუქციის სიდიდის ნამრავლის AT იმ ფართობის ზომით, რომელსაც ეს მაგნიტური ნაკადი შეაღწევს.

42) როდესაც რკინის ბირთვი შედის ხვეულში, მაგნიტური ველი იზრდება და ბირთვი მაგნიტირდება. ეს ეფექტი ამპერმა აღმოაჩინა. მან ასევე აღმოაჩინა, რომ ნივთიერებაში მაგნიტური ველის ინდუქცია შეიძლება იყოს უფრო დიდი ან ნაკლები, ვიდრე თავად ველის ინდუქცია. ასეთი ნივთიერებები ცნობილი გახდა, როგორც მაგნიტები.

მაგნიტიკაარის ნივთიერებები, რომლებსაც შეუძლიათ შეცვალონ გარე მაგნიტური ველის თვისებები.

მაგნიტური გამტარიანობანივთიერებები განისაზღვრება თანაფარდობით:

B 0 - გარე მაგნიტური ველის ინდუქცია, B - ინდუქცია ნივთიერების შიგნით.

B და B 0 თანაფარდობიდან გამომდინარე, ნივთიერებები იყოფა სამ ტიპად:

1) დიამაგნიტები(მ<1), к ним относятся химические элементы: Cu, Ag, Au, Hg. Магнитная проницаемость m=1-(10 -5 - 10 -6) очень незначительно отличается от единицы.

ნივთიერებების ეს კლასი ფარადეიმ აღმოაჩინა. ეს ნივთიერებები მაგნიტური ველიდან „გამოძვრებიან“. თუ ძლიერი ელექტრომაგნიტის ბოძთან დიამაგნიტურ ღეროს ჩამოკიდებთ, ის მისგან მოგერიდებათ. ამრიგად, ველისა და მაგნიტის ინდუქციის ხაზები მიმართულია სხვადასხვა მიმართულებით.

2) პარამაგნიტებიაქვთ მაგნიტური გამტარიანობა m>1 და ამ შემთხვევაშიც ოდნავ აღემატება ერთიანობას: m=1+(10 -5 - 10 -6). ამ ტიპის მაგნიტები მოიცავს ქიმიურ ელემენტებს Na, Mg, K, Al.

პარამაგნიტების მაგნიტური გამტარიანობა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე და მცირდება მისი მატებასთან ერთად. მაგნიტური ველის გარეშე, პარამაგნიტები არ ქმნიან საკუთარ მაგნიტურ ველს. ბუნებაში არ არსებობს მუდმივი პარამაგნიტები.

3) ფერომაგნიტები(m>>1): Fe, Co, Ni, Cd.

ეს ნივთიერებები შეიძლება იყოს მაგნიტიზებულ მდგომარეობაში გარე ველის გარეშე. Არსებობა ნარჩენი მაგნეტიზმიფერომაგნიტების ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი თვისება. მაღალ ტემპერატურაზე გაცხელებისას ნივთიერების ფერომაგნიტური თვისებები ქრება. ტემპერატურა, რომლის დროსაც ეს თვისებები ქრება ეწოდება კურიის ტემპერატურა(მაგალითად, რკინისთვის T Curie = 1043 K).

კიურის წერტილის ქვემოთ ტემპერატურაზე ფერომაგნიტი შედგება დომენებისგან. დომენები- ეს არის სპონტანური სპონტანური მაგნიტიზაციის სფეროები (სურ. 9.21). დომენის ზომა არის დაახლოებით 10 -4 -10 -7 მ. სუბსტანციაში სპონტანური მაგნიტიზაციის რეგიონების გაჩენა განპირობებულია მაგნიტების არსებობით. რკინის მაგნიტს შეუძლია შეინარჩუნოს თავისი მაგნიტური თვისებები დიდი ხნის განმავლობაში, რადგან მასში არსებული დომენები მოწესრიგებულად არის განლაგებული (ერთი მიმართულება ჭარბობს). მაგნიტური თვისებები გაქრება, თუ მაგნიტი ძლიერად მოხვდება ან ძლიერად გაცხელდება. ამ გავლენის შედეგად დომენები „მოწესრიგებულია“.

სურ.9.21. დომენის ფორმა: ა) მაგნიტური ველის არარსებობის შემთხვევაში, ბ) გარე მაგნიტური ველის არსებობისას.

დომენები შეიძლება წარმოდგენილი იყოს დახურული დენების სახით მაგნიტების მიკრომოცულობებში. დომენი კარგად არის ილუსტრირებული ნახ. 9.21-ში, რომელიც აჩვენებს, რომ დომენში დენი მოძრაობს გატეხილი დახურული მარყუჟის გასწვრივ. ელექტრონების დახურული დენები იწვევს მაგნიტური ველის გამოჩენას ელექტრონის ორბიტის სიბრტყის პერპენდიკულარულად. გარე მაგნიტური ველის არარსებობის შემთხვევაში დომენების მაგნიტური ველი ქაოტურად არის მიმართული. ეს მაგნიტური ველი იცვლის მიმართულებას გარე მაგნიტური ველის მოქმედებით. მაგნიტები, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, იყოფა ჯგუფებად იმისდა მიხედვით, თუ როგორ რეაგირებს დომენის მაგნიტური ველი გარე მაგნიტური ველის მოქმედებაზე. დიამაგნიტებში, უფრო დიდი რაოდენობის დომენების მაგნიტური ველი მიმართულია გარე მაგნიტური ველის მოქმედების საპირისპირო მიმართულებით, ხოლო პარამაგნიტებში, პირიქით, გარე მაგნიტური ველის მიმართულებით. ამასთან, დომენების რაოდენობა, რომელთა მაგნიტური ველები მიმართულია საპირისპირო მიმართულებით, ძალიან მცირე რაოდენობით განსხვავდება. ამრიგად, მაგნიტური გამტარიანობა m დია- და პარამაგნიტებში განსხვავდება ერთიანობისგან 10 -5 - 10 -6 რიგის მნიშვნელობით. ფერომაგნიტებში გარე ველის მიმართულებით მაგნიტური ველის მქონე დომენების რაოდენობა ბევრჯერ აღემატება მაგნიტური ველის საპირისპირო მიმართულების დომენების რაოდენობას.

მაგნიტიზაციის მრუდი. ჰისტერეზის მარყუჟი.მაგნიტიზაციის ფენომენი განპირობებულია ნივთიერების გარე მაგნიტური ველის მოქმედებით ნარჩენი მაგნიტიზმის არსებობით.

მაგნიტური ჰისტერეზიფერომაგნიტში მაგნიტური ინდუქციის ცვლილების შეფერხების ფენომენს გარე მაგნიტური ველის სიძლიერის ცვლილებასთან შედარებით ეწოდება.

ნახაზზე 9.22 ნაჩვენებია ნივთიერების მაგნიტური ველის დამოკიდებულება გარე მაგნიტურ ველზე B=B(B 0). უფრო მეტიც, გარე ველი გამოსახულია Ox ღერძის გასწვრივ, ხოლო ნივთიერების მაგნიტიზაცია გამოსახულია Oy ღერძის გასწვრივ. გარე მაგნიტური ველის ზრდა იწვევს მაგნიტური ველის ზრდას ნივთიერებაში ხაზის გასწვრივ მნიშვნელობამდე. გარე მაგნიტური ველის ნულამდე შემცირება იწვევს ნივთიერებაში მაგნიტური ველის შემცირებას (პუნქტში თან) მდე ოსტში(ნარჩენი მაგნიტიზაცია, რომლის მნიშვნელობა ნულზე მეტია). ეს ეფექტი არის ნიმუშის მაგნიტიზაციის შეფერხების შედეგი.

გარე მაგნიტური ველის ინდუქციის მნიშვნელობა, რომელიც აუცილებელია ნივთიერების სრული დემაგნიტიზაციისთვის (დ წერტილი ნახ. 9.21) ე.წ. იძულებითი ძალა. ნიმუშის მაგნიტიზაციის ნულოვანი მნიშვნელობა მიიღება გარე მაგნიტური ველის მიმართულების მნიშვნელობის შეცვლით. ვაგრძელებთ გარე მაგნიტური ველის გაზრდას მაქსიმალური მნიშვნელობის საპირისპირო მიმართულებით, ჩვენ მივყავართ მას მნიშვნელობამდე. შემდეგ, ჩვენ ვცვლით მაგნიტური ველის მიმართულებას, გავზრდით მას მნიშვნელობამდე. ამ შემთხვევაში ჩვენი მატერია მაგნიტიზირებული რჩება. მხოლოდ მაგნიტური ველის ინდუქციის სიდიდეს აქვს საპირისპირო მიმართულება წერტილის მნიშვნელობასთან შედარებით. განვაგრძობთ მაგნიტური ინდუქციის მნიშვნელობის გაზრდას იმავე მიმართულებით, ჩვენ მივაღწევთ ნივთიერების სრულ დემაგნიტიზაციას წერტილში და შემდგომში კვლავ აღმოვჩნდებით წერტილში. ამრიგად, ჩვენ ვიღებთ დახურულ ფუნქციას, რომელიც აღწერს სრული ხელახალი მაგნიტიზაციის ციკლს. ნიმუშის მაგნიტური ველის ინდუქციის სრული დამაგნიტიზაციის შებრუნების ციკლის ასეთი დამოკიდებულება გარე მაგნიტური ველის სიდიდეზე ე.წ. ჰისტერეზის მარყუჟი. ჰისტერეზის მარყუჟის ფორმა ნებისმიერი ფერომაგნიტური ნივთიერების ერთ-ერთი მთავარი მახასიათებელია. თუმცა, ამ გზით აზრამდე მისვლა შეუძლებელია.

ამჟამად საკმაოდ მარტივია ძლიერი მაგნიტური ველების მიღება. დიდი რაოდენობით დანადგარები და მოწყობილობები მუშაობს მუდმივ მაგნიტებზე. მათში ოთახის ტემპერატურაზე მიიღწევა 1–2 ტ ველები. მცირე მოცულობით, ფიზიკოსებმა ისწავლეს, თუ როგორ მიიღონ მუდმივი მაგნიტური ველები 4 ტ-მდე, ამ მიზნით სპეციალური შენადნობების გამოყენებით. დაბალ ტემპერატურაზე, თხევადი ჰელიუმის ტემპერატურის რიგითობით, მიიღება 10 ტ-ზე მეტი მაგნიტური ველები.

43) ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი (ზ. ფარადეი-მაქსველი). ლენცის წესები

ექსპერიმენტების შედეგების შეჯამებით ფარადეიმ ჩამოაყალიბა ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი. მან აჩვენა, რომ დახურულ გამტარ წრეში მაგნიტური ნაკადის ნებისმიერი ცვლილებისას ინდუქციური დენი აღგზნებულია. ამრიგად, ინდუქციური ემფ ხდება წრედში.

ინდუქციური ემფ პირდაპირპროპორციულია მაგნიტური ნაკადის ცვლილების სიჩქარის დროთა განმავლობაში. ამ კანონის მათემატიკური ჩანაწერი შეიმუშავა მაქსველმა და ამიტომ მას ფარადეი-მაქსველის კანონს (ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი) უწოდებენ.

მაგნიტური გამტარიანობა. ნივთიერებების მაგნიტური თვისებები

ნივთიერებების მაგნიტური თვისებები

როგორც ნივთიერების ელექტრული თვისებები ხასიათდება გამტარიანობით, ასევე ნივთიერების მაგნიტური თვისებები ხასიათდება მაგნიტური გამტარიანობა.

გამომდინარე იქიდან, რომ მაგნიტურ ველში ყველა ნივთიერება ქმნის საკუთარ მაგნიტურ ველს, მაგნიტური ინდუქციის ვექტორი ერთგვაროვან გარემოში განსხვავდება ვექტორისგან იმავე წერტილში სივრცეში საშუალო არარსებობის პირობებში, ანუ ვაკუუმში.

კავშირს ჰქვია საშუალების მაგნიტური გამტარიანობა.

ასე რომ, ერთგვაროვან გარემოში, მაგნიტური ინდუქცია უდრის:

მ-ის მნიშვნელობა რკინისთვის ძალიან დიდია. ეს შეიძლება დადასტურდეს გამოცდილებით. თუ რკინის ბირთვი ჩასმულია გრძელ ხვეულში, მაშინ მაგნიტური ინდუქცია, ფორმულის მიხედვით (12.1), გაიზრდება m-ჯერ. შესაბამისად, მაგნიტური ინდუქციის ნაკადი გაიზრდება იმავე რაოდენობით. როდესაც იხსნება წრე, რომელიც კვებავს მაგნიტიზებელ ხვეულს პირდაპირი დენით, ჩნდება ინდუქციური დენი მეორე, პატარა ხვეულში, რომელიც დახვეულია მთავარზე, რომელიც აღირიცხება გალვანომეტრით (ნახ. 12.1).

თუ ხვეულში ჩასმულია რკინის ბირთვი, მაშინ წრედის გახსნისას გალვანომეტრის ნემსის გადახრა იქნება m-ჯერ მეტი. გაზომვები აჩვენებს, რომ მაგნიტური ნაკადი, როდესაც რკინის ბირთვი შედის კოჭში, შეიძლება გაიზარდოს ათასობით ჯერ. ამიტომ, რკინის მაგნიტური გამტარიანობა უზარმაზარია.

არსებობს ნივთიერებების სამი ძირითადი კლასი მკვეთრად განსხვავებული მაგნიტური თვისებებით: ფერომაგნიტები, პარამაგნიტები და დიამაგნიტები.

ფერომაგნიტები

ნივთიერებებს, რომლებშიც, ისევე როგორც რკინას, m >> 1, ეწოდება ფერომაგნიტები. რკინის გარდა, ფერომაგნიტებია კობალტი და ნიკელი, ისევე როგორც იშვიათი დედამიწის ელემენტები და მრავალი შენადნობი. ფერომაგნიტების ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებაა ნარჩენი მაგნეტიზმის არსებობა. ფერომაგნიტური ნივთიერება შეიძლება იყოს მაგნიტიზებულ მდგომარეობაში გარე მაგნიტური ველის გარეშე.

ცნობილია, რომ რკინის ობიექტი (მაგალითად, ღერო) იწევს მაგნიტურ ველში, ანუ ის მოძრაობს იმ მხარეში, სადაც მაგნიტური ინდუქცია უფრო დიდია. შესაბამისად, მას იზიდავს მაგნიტი ან ელექტრომაგნიტი. ეს იმიტომ ხდება, რომ რკინაში ელემენტარული დენები ორიენტირებულია ისე, რომ მათი ველის მაგნიტური ინდუქციის მიმართულება ემთხვევა მაგნიტირების ველის ინდუქციის მიმართულებას. შედეგად, რკინის ღერო იქცევა მაგნიტად, რომლის უახლოესი პოლუსი ელექტრომაგნიტის პოლუსის საპირისპიროა. იზიდავს მაგნიტების საპირისპირო პოლუსები (სურ. 12.2).

ბრინჯი. 12.2

გაჩერდი! თავად გადაწყვიტეთ: A1-A3, B1, B3.

პარამაგნიტები

არის ნივთიერებები, რომლებიც იქცევიან რკინასავით, ანუ იწევენ მაგნიტურ ველში. ამ ნივთიერებებს ე.წ პარამაგნიტური. მათ შორისაა ზოგიერთი ლითონი (ალუმინი, ნატრიუმი, კალიუმი, მანგანუმი, პლატინი და ა.შ.), ჟანგბადი და მრავალი სხვა ელემენტი, აგრეთვე სხვადასხვა ელექტროლიტური ხსნარები.

ვინაიდან პარამაგნიტები ველშია ჩასმული, მათ მიერ შექმნილი საკუთარი მაგნიტური ველის ინდუქციის ხაზები და მაგნიტიზებული ველი ერთნაირად არის მიმართული, ამიტომ ველი ძლიერდება. ამრიგად, მათ აქვთ m > 1. მაგრამ m განსხვავდება ერთიანობისგან ძალიან მცირედ, მხოლოდ 10 -5 ... 10 -6 რიგის მნიშვნელობით. ამიტომ, პარამაგნიტურ ფენომენებზე დასაკვირვებლად საჭიროა ძლიერი მაგნიტური ველები.

დიამაგნიტები

ნივთიერებების განსაკუთრებული კლასია დიამაგნიტებიფარადეიმ აღმოაჩინა. ისინი გამოდევნილი არიან მაგნიტური ველიდან. თუ ძლიერი ელექტრომაგნიტის ბოძთან დიამაგნიტურ ღეროს ჩამოკიდებთ, ის მისგან მოგერიდებათ. შესაბამისად, მის მიერ შექმნილი ველის ინდუქციის ხაზები მიმართულია მაგნიტიზებული ველის ინდუქციის ხაზების საპირისპიროდ, ანუ ველი სუსტდება (სურ. 12.3). შესაბამისად, დიამაგნიტებისთვის მ< 1, причем отличается от единицы на вели­чину порядка 10 –6 . Магнитные свойства у диамагнетиков вы­ражены слабее, чем у парамагнетиков.

თუ ზემოთ აღწერილ ექსპერიმენტებში, რკინის ბირთვის ნაცვლად, სხვა მასალების ბირთვები იქნა აღებული, მაშინ მაგნიტური ნაკადის ცვლილებაც შეიძლება გამოვლინდეს. ყველაზე ბუნებრივია იმის მოლოდინი, რომ ყველაზე შესამჩნევ ეფექტს გამოიმუშავებს მასალები, რომლებიც მაგნიტური თვისებებით მსგავსება რკინას, ანუ ნიკელს, კობალტს და ზოგიერთ მაგნიტურ შენადნობს. მართლაც, როდესაც ამ მასალების ბირთვი შედის ხვეულში, მაგნიტური ნაკადის ზრდა საკმაოდ მნიშვნელოვანი აღმოჩნდება. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ მათი მაგნიტური გამტარიანობა მაღალია; მაგალითად, ნიკელისთვის მას შეუძლია მიაღწიოს 50-ს, კობალტისთვის 100-ს. ყველა ეს დიდი ღირებულების მასალა გაერთიანებულია ფერომაგნიტური მასალების ერთ ჯგუფში.

თუმცა, ყველა სხვა „არამაგნიტური“ მასალაც გარკვეულ გავლენას ახდენს მაგნიტურ ნაკადზე, თუმცა ეს ეფექტი გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე ფერომაგნიტური მასალების. ძალიან ფრთხილად გაზომვებით შესაძლებელია ამ ცვლილების გამოვლენა და სხვადასხვა მასალის მაგნიტური გამტარიანობის დადგენა. თუმცა, გასათვალისწინებელია, რომ ზემოთ აღწერილ ექსპერიმენტში ჩვენ შევადარეთ ხვეულში არსებული მაგნიტური ნაკადი, რომლის ღრუ ივსება რკინით, ნაკადს ხვეულში, რომლის შიგნით არის ჰაერი. სანამ ჩვენ ვსაუბრობდით ისეთ ძლიერ მაგნიტურ მასალებზე, როგორიცაა რკინა, ნიკელი, კობალტი, ამას მნიშვნელობა არ ჰქონდა, რადგან ჰაერის არსებობა ძალიან მცირე გავლენას ახდენს მაგნიტურ ნაკადზე. მაგრამ სხვა ნივთიერებების მაგნიტური თვისებების შესწავლისას, განსაკუთრებით ჰაერის, ჩვენ, რა თქმა უნდა, უნდა შევადაროთ ხვეულს, რომელსაც შიგნით ჰაერი არ აქვს (ვაკუუმი). ამრიგად, მაგნიტური გამტარიანობისთვის ვიღებთ მაგნიტური ნაკადების თანაფარდობას შესწავლილ ნივთიერებაში და ვაკუუმში. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ჩვენ ვიღებთ ვაკუუმის მაგნიტურ გამტარიანობას, როგორც ერთეულს (თუ , მაშინ).

გაზომვები აჩვენებს, რომ ყველა ნივთიერების მაგნიტური გამტარიანობა განსხვავდება ერთიანობისგან, თუმცა უმეტეს შემთხვევაში ეს განსხვავება ძალიან მცირეა. მაგრამ განსაკუთრებით აღსანიშნავია ის ფაქტი, რომ ზოგიერთ ნივთიერებას აქვს ერთზე მეტი მაგნიტური გამტარიანობა, ზოგს კი ერთზე ნაკლები, ანუ ხვეულის ზოგიერთი ნივთიერებით შევსება ზრდის მაგნიტურ ნაკადს, ხოლო კოჭის შევსება სხვა ნივთიერებებით ამცირებს ამ ნაკადს. . ამ ნივთიერებებიდან პირველს ეწოდება პარამაგნიტური (), ხოლო მეორეს - დიამაგნიტური (). როგორც მაგიდა. 7, განვლადობის განსხვავება ერთიანობისგან მცირეა როგორც პარამაგნიტური, ასევე დიამაგნიტური ნივთიერებებისთვის.

განსაკუთრებით უნდა აღინიშნოს, რომ პარამაგნიტური და დიამაგნიტური სხეულებისთვის მაგნიტური გამტარიანობა არ არის დამოკიდებული გარე, მაგნიტიზებული ველის მაგნიტურ ინდუქციაზე, ანუ ეს არის მუდმივი მნიშვნელობა, რომელიც ახასიათებს მოცემულ ნივთიერებას. როგორც დავინახავთ § 149, ეს არ ეხება რკინისა და სხვა მსგავსი (ფერომაგნიტური) სხეულების შემთხვევაში.

ცხრილი 7. ზოგიერთი პარამაგნიტური და დიამაგნიტური ნივთიერების გამტარიანობა

პარამაგნიტური ნივთიერებები		დიამაგნიტური ნივთიერებები
აზოტი (აიროვანი)		წყალბადი (აიროვანი)
ჰაერი (აიროვანი)
ჟანგბადი (აიროვანი)
ჟანგბადი (თხევადი)
ალუმინის
ვოლფრამი

პარამაგნიტური და დიამაგნიტური ნივთიერებების გავლენა მაგნიტურ ნაკადზე, ისევე როგორც ფერომაგნიტური ნივთიერებების გავლენა აიხსნება იმით, რომ ელემენტარული ამპერის დენებისაგან წარმოქმნილი ნაკადი ემატება კოჭის გრაგნილში დენის მიერ შექმნილ მაგნიტურ ნაკადს. პარამაგნიტური ნივთიერებები ზრდის კოჭის მაგნიტურ ნაკადს. ნაკადის ეს ზრდა, როდესაც ხვეული ივსება პარამაგნიტური ნივთიერებით, მიუთითებს იმაზე, რომ პარამაგნიტურ ნივთიერებებში, გარე მაგნიტური ველის მოქმედებით, ელემენტარული დენები ისეა ორიენტირებული, რომ მათი მიმართულება ემთხვევა გრაგნილის დენის მიმართულებას (ნახ. 276). მცირე განსხვავება ერთიანობისგან მხოლოდ იმაზე მეტყველებს, რომ პარამაგნიტური ნივთიერებების შემთხვევაში ეს დამატებითი მაგნიტური ნაკადი ძალიან მცირეა, ანუ პარამაგნიტური ნივთიერებები ძალიან სუსტად მაგნიტირდება.

მაგნიტური ნაკადის შემცირება, როდესაც ხვეული ივსება დიამაგნიტური ნივთიერებით, ნიშნავს, რომ ამ შემთხვევაში ელემენტარული ამპერის დენებისაგან მაგნიტური ნაკადი მიმართულია კოჭის მაგნიტური ნაკადის საწინააღმდეგოდ, ანუ ელემენტარული დენები წარმოიქმნება დიამაგნიტურ ნივთიერებებში მოქმედების ქვეშ. გარე მაგნიტური ველის მიმართული გრაგნილი დენების საწინააღმდეგოდ (სურ. 277). ერთიანობისგან გადახრების სიმცირე ამ შემთხვევაშიც იმაზე მეტყველებს, რომ ამ ელემენტარული დინების დამატებითი ნაკადი მცირეა.

ბრინჯი. 277. კოჭის შიგნით დიამაგნიტური ნივთიერებები ასუსტებს სოლენოიდის მაგნიტურ ველს. მათში ელემენტარული დენები მიმართულია სოლენოიდში არსებული დენის საწინააღმდეგოდ

ნივთიერების მაგნიტური გამტარიანობის განსაზღვრა. მისი როლი მაგნიტური ველის აღწერაში

თუ თქვენ ჩაატარებთ ექსპერიმენტს სოლენოიდთან, რომელიც დაკავშირებულია ბალისტიკურ გალვანომეტრთან, მაშინ, როდესაც დენი ჩართულია სოლენოიდში, შეგიძლიათ განსაზღვროთ მაგნიტური ნაკადის Ф მნიშვნელობა, რომელიც პროპორციული იქნება გალვანომეტრის ნემსის უარყოფის. ექსპერიმენტს ორჯერ ჩავატარებთ და გალვანომეტრში დენი (I) იგივე იქნება დაყენებული, მაგრამ პირველ ექსპერიმენტში სოლენოიდი იქნება ბირთვის გარეშე, ხოლო მეორე ექსპერიმენტში დენის ჩართვამდე შემოვიყვანთ. რკინის ბირთვი სოლენოიდში. აღმოჩნდა, რომ მეორე ექსპერიმენტში მაგნიტური ნაკადი მნიშვნელოვნად აღემატება პირველს (ბირთის გარეშე). ექსპერიმენტის გამეორებისას სხვადასხვა სისქის ბირთვით, აღმოჩნდება, რომ მაქსიმალური ნაკადი მიიღება, როდესაც მთელი სოლენოიდი ივსება რკინით, ანუ გრაგნილი მჭიდროდ არის შემოხვეული რკინის ბირთვის გარშემო. შეგიძლიათ ექსპერიმენტი სხვადასხვა ბირთვით. შედეგი არის ის, რომ:

სადაც $Ф$ არის მაგნიტური ნაკადი ბირთვით ხვეულში, $Ф_0$ არის მაგნიტური ნაკადი ბირთვის გარეშე ხვეულში. მაგნიტური ნაკადის ზრდა, როდესაც ბირთვი შედის სოლენოიდში, აიხსნება იმით, რომ მაგნიტური ნაკადი, რომელიც შექმნილია ორიენტირებული ამპერის მოლეკულური დენების კომბინაციით, დაემატა მაგნიტურ ნაკადს, რაც ქმნის დენს სოლენოიდის გრაგნილში. მაგნიტური ველის გავლენის ქვეშ მოლეკულური დენები ორიენტირებულია და მათი მთლიანი მაგნიტური მომენტი წყვეტს ნულის ტოლს, წარმოიქმნება დამატებითი მაგნიტური ველი.

განმარტება

მნიშვნელობა $\mu $, რომელიც ახასიათებს საშუალების მაგნიტურ თვისებებს, ეწოდება მაგნიტური გამტარიანობა (ან შედარებითი მაგნიტური გამტარიანობა).

ეს არის მატერიის განზომილებიანი მახასიათებელი. F ნაკადის ზრდა $\mu $-ჯერ (1) ნიშნავს, რომ მაგნიტური ინდუქცია $\overrightarrow(B)$ ბირთვში იმდენჯერ მეტია, ვიდრე ვაკუუმში იმავე დენის დროს სოლენოიდში. აქედან გამომდინარე, შეიძლება დაიწეროს, რომ:

\[\overrightarrow(B)=\mu (\overrightarrow(B))_0\მარცხნივ(2\მარჯვნივ),\]

სადაც $(\overrightarrow(B))_0$ არის მაგნიტური ველის ინდუქცია ვაკუუმში.

მაგნიტურ ინდუქციასთან ერთად, რომელიც ველის ძირითადი ძალის დამახასიათებელია, გამოიყენება ისეთი დამხმარე ვექტორული სიდიდე, როგორიცაა მაგნიტური ველის სიძლიერე ($\overrightarrow(H)$), რომელიც დაკავშირებულია $\overrightarrow(B)$-თან. შემდეგი ურთიერთობა:

\[\overrightarrow(B)=\mu \overrightarrow(H)\left(3\მარჯვნივ).\]

თუ ფორმულა (3) გამოიყენება ბირთვით ექსპერიმენტზე, მივიღებთ, რომ ბირთვის არარსებობის შემთხვევაში:

\[(\overrightarrow(B))_0=(\mu )_0\overrightarrow(H_0)\left(4\მარჯვნივ),\]

სადაც $\mu$=1. ბირთვის თანდასწრებით ვიღებთ:

\[\overrightarrow(B)=\mu (\mu)_0\overrightarrow(H)\მარცხნივ(5\მარჯვნივ).\]

მაგრამ რადგან (2) კმაყოფილია, გამოდის, რომ:

\[\mu (\mu )_0\overrightarrow(H)=(\mu m)_0\overrightarrow(H_0)\overrightarrow(H)=\overrightarrow(H_0)\მარცხნივ(6\მარჯვნივ).\]

ჩვენ მივიღეთ, რომ მაგნიტური ველის სიძლიერე არ არის დამოკიდებული იმაზე, თუ რა სახის ერთგვაროვანი ნივთიერებით არის სავსე სივრცე. უმეტესი ნივთიერებების მაგნიტური გამტარიანობა ერთიანობას ეხება, ფერომაგნიტების გარდა.

მატერიის მაგნიტური მგრძნობელობა

ჩვეულებრივ, მაგნიტიზაციის ვექტორი ($\overrightarrow(J)$) ასოცირდება მაგნიტის თითოეულ წერტილში ინტენსივობის ვექტორთან:

\[\overrightarrow(J)=\varkappa \overrightarrow(H)\left(7\მარჯვნივ),\]

სადაც $\varkappa $ არის მაგნიტური მგრძნობელობა, განზომილებიანი რაოდენობა. არაფერომაგნიტური ნივთიერებებისთვის და მცირე ველებში $\varkappa $ არ არის დამოკიდებული ინტენსივობაზე, ეს არის სკალარული სიდიდე. ანისოტროპულ მედიაში $\varkappa$ არის ტენსორი და $\overrightarrow(J)$-ისა და $\overrightarrow(H)$-ის მიმართულებები არ ემთხვევა.

კავშირი მაგნიტურ მგრძნობელობასა და მაგნიტურ გამტარიანობას შორის

\[\overrightarrow(H)=\frac(\overrightarrow(B))((\mu)_0)-\overrightarrow(J)\left(8\მარჯვნივ).\]

ჩაანაცვლეთ (8) გამოსახულება მაგნიტიზაციის ვექტორისთვის (7), მივიღებთ:

\[\overrightarrow(H)=\frac(\overrightarrow(B))((\mu)_0)-\overrightarrow(H)\left(9\მარჯვნივ).\]

ჩვენ გამოვხატავთ დაძაბულობას, ვიღებთ:

\[\overrightarrow(H)=\frac(\overrightarrow(B))((\mu)_0\left(1+\varkappa \right))\overrightarrow(B)=(\mu)_0\left( 1+\varkappa \მარჯვნივ)\ზედა მარჯვენა ისარი(H)\მარცხნივ(10\მარჯვნივ).\]

გამონათქვამების (5) და (10) შედარებისას მივიღებთ:

\[\mu =1+\varkappa \მარცხნივ(11\მარჯვნივ).\]

მაგნიტური მგრძნობელობა შეიძლება იყოს დადებითი ან უარყოფითი. (11)-დან გამომდინარეობს, რომ მაგნიტური გამტარიანობა შეიძლება იყოს ერთიანობაზე მეტი და მასზე ნაკლები.

მაგალითი 1

დავალება: გამოთვალეთ მაგნიტიზაცია R=0,1 მ რადიუსის წრიული კოჭის ცენტრში I=2A დენით, თუ იგი ჩაძირულია თხევად ჟანგბადში. თხევადი ჟანგბადის მაგნიტური მგრძნობელობა არის $\varkappa =3.4\cdot (10)^(-3).$

პრობლემის გადაჭრის საფუძვლად ვიღებთ გამონათქვამს, რომელიც ასახავს ურთიერთობას მაგნიტური ველის სიძლიერესა და მაგნიტიზაციას შორის:

\[\overrightarrow(J)=\varkappa \overrightarrow(H)\left(1.1\მარჯვნივ).\]

მოდი ვიპოვოთ ველის სპირალის ცენტრში დენით, რადგან ამ ეტაპზე უნდა გამოვთვალოთ მაგნიტიზაცია.

ჩვენ ვირჩევთ ელემენტარულ მონაკვეთს დენის მატარებელ გამტარზე (ნახ. 1), პრობლემის გადაჭრის საფუძვლად ვიყენებთ კოჭის ელემენტის ინტენსივობის ფორმულას დენით:

სადაც $\ \overrightarrow(r)$ არის რადიუსის ვექტორი, რომელიც შედგენილია მიმდინარე ელემენტიდან განსახილველ წერტილამდე, $\overrightarrow(dl)$ არის გამტარი ელემენტი დენით (მიმართულება მოცემულია მიმდინარე მიმართულებით), $\ vartheta$ არის კუთხე $ \overrightarrow(dl)$-სა და $\overrightarrow(r)$-ს შორის. საფუძველზე ნახ. 1 $\vartheta=90()^\circ $, შესაბამისად (1.1) გამარტივდება, გარდა ამისა, გამტარი ელემენტის მანძილი წრის ცენტრიდან (პუნქტი, სადაც ვეძებთ მაგნიტურ ველს) დენით. არის მუდმივი და ტოლია ხვეულის რადიუსის (R), ამიტომ გვაქვს:

შედეგად მიღებული მაგნიტური ველის სიძლიერის ვექტორი მიმართულია X ღერძის გასწვრივ, ის შეიძლება მოიძებნოს როგორც ცალკეული ვექტორების ჯამი $\ \ \overrightarrow(dH),$, რადგან ყველა მიმდინარე ელემენტი ქმნის მაგნიტურ ველებს ფიტილის ცენტრში, მიმართული. კოჭის ნორმალურის გასწვრივ. შემდეგ, სუპერპოზიციის პრინციპის მიხედვით, მაგნიტური ველის მთლიანი სიძლიერის მიღება შესაძლებელია ინტეგრალზე გადასვლით:

ჩვენ (1.3) ვცვლით (1.4), ვიღებთ:

ვპოულობთ მაგნიტიზაციას, თუ ინტენსივობას (1.5)-დან (1.1) შევცვლით, მივიღებთ:

ყველა ერთეული მოცემულია SI სისტემაში, მოდით გავაკეთოთ გამოთვლები:

პასუხი: $J=3,4\cdot (10)^(-2)\frac(A)(m).$

მაგალითი 2

დავალება: გამოთვალეთ მთლიანი მაგნიტური ველის პროპორცია ვოლფრამის ღეროში, რომელიც იმყოფება გარე ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში, რომელიც განისაზღვრება მოლეკულური დენებით. ვოლფრამის მაგნიტური გამტარიანობა არის $\mu =1.0176.$

მაგნიტური ველის ინდუქცია ($B"$), რომელიც აღირიცხება მოლეკულური დენებით, შეიძლება მოიძებნოს როგორც:

სადაც $J$ არის მაგნიტიზაცია. იგი დაკავშირებულია მაგნიტური ველის სიძლიერეს გამონათქვამით:

სადაც ნივთიერების მაგნიტური მგრძნობელობა შეიძლება მოიძებნოს როგორც:

\[\varkappa =\mu -1\ \მარცხნივ(2.3\მარჯვნივ).\]

ამრიგად, ჩვენ ვპოულობთ მოლეკულური დენების მაგნიტურ ველს, როგორც:

ზოლის მთლიანი ველი გამოითვლება ფორმულის მიხედვით:

ჩვენ ვიყენებთ გამონათქვამებს (2.4) და (2.5) საჭირო ურთიერთობის საპოვნელად:

\[\frac(B")(B)=\frac((\mu)_0\მარცხენა(\mu -1\მარჯვნივ)H)(\mu (\mu)_0H)=\frac(\mu -1) (\mu).\]

მოდით გავაკეთოთ გამოთვლები:

\[\frac(B")(B)=\frac(1.0176-1)(1.0176)=0.0173.\]

პასუხი: $\frac(B")(B)=0.0173.$