v r B F 1 Moment siły działający na ramkę z prądem r r r r r r r Zasada działania silnika Wytwarzanie pola magnetycznego

Transkrypt

1 Oddzaływan pla magntyczng na pzwdnk z pądm ła lktdynamczna l Watść sły, jaką pl magntyczn dzała na puszający sę lktn 0 d dsn 90 d Pl magntyczn dzała na wszystk puszając sę cząstk twząc pąd lktyczny d l q t d l l Mmnt sły dzałający na amkę z pądm τ + τ τ sn α τ N τ b τ sn α ba { sn α b a asada dzałana slnka Wytwazan pla magntyczng Pętla z pądm umszczna w plu magntycznym dśwadcza ddzaływana dwóch pzcwn skwanych sł Paa sł dzałająca na pętlę wytwaza mmnt sł pwduj bót amk pąd w lktmagns pl magntyczn jst wytwazan pzz pąd płynący pzz uzwjna cwk lnk psadają wl uzwjń, c zapwna badzj jdnlt waunk btu. Pl magntyczn jst zwykl wytwazan pzz lktmagns Pl magntyczn jst zwykl wytwazan pzz lktmagns magnsy twał (btaln spnw mmnty magntyczn lktnów) Elktn puszający sę p zamknętj bc wytwaza pl magntyczn, analgczn d zwju z pądm. zmnn pl lktyczn TRUMEŃ NDUKCJ POA MAGNETYCNEGO jst ówny lczynw skalanmu ndukcj pla magntyczng wkta pwzchn Θ Dla pla jdndng ( cnst, ln pla są ównlgł) Φ Φ csθ Dla pla njdndng Φ d n ndukcj magntycznj magnsu wychdzą z bguna półncng, a wchdzą d płudnwg. ą zawsz lnam zamknętym, a pl magntyczn jst POEM EŹRÓDŁOWYM. Jst t knskwncja faktu ż n stnją w pzydz dzlwan mnpl magntyczn - dzląc magns twały na częśc n mżna ddzlć jg bgunów. g. a Paw Gaussa dla pól magntycznych g. b Watść stumna ndukcj pla magntyczng pzchdzącg pzz dwlną zamknętą pwzchnę jst ówna z d 0 0 0

2 Atm jak dpl magntyczny Najbadzj pdstawwą stuktuę magntyczną stanw dpl magntyczny. Elktn puszający sę p bc kłwj mżna taktwać jak pąd płynący w pętl. Pętla z pądm jak mdl dpla magntyczng magntyczny mmnt dplwy Mmnt sł ma watść maksymalną,, gdy mmnt magntyczny jst pstpadły y d kunku pla magntyczng, natmast dla Θ0 lub Θ 80 jst ówny z. Mmnt sł dzałaj ający na amkę umszczną w plu magntycznym τ τ τ sn Θ Obtalny uch lktnu źódłm pla magntyczng Elktn puszający sę p bc kłwj wj mżna taktwać jak pąd d płynp ynący w pętl. p Oblczyć btalny mmnt magntyczny lktnu pzy tym załżnu. Wyazć btalny mmnt magntyczny za pmcą btalng mmntu pędu. p b π π / υ υ b mmnt pędup b mυ m b m p mυ { sn90 p - m Ekspymnt Enstna-d Haasa Puszający sę lktn ma mmnt pędu az spzężny z nm mmnt magntyczny (skwany pzcwn d ). - m cnka nć żlzny walc slnd a) W nbcnśc zwnętzng pla magntyczng ustawna mmntów pędu, a węc ównż mmntów magntycznych są pzypadkw. Wypadkwy mmnt pędu walca jst ówny z. b) Włączn pla magntyczng skwang wzdłuż s walca pwduj, ż mmnty magntyczn ustawają sę wzdłuż kunku pla, c znacza, ż stwazyszn z nm mmnty pędu ustawają sę ównż wzdłuż kunku pla. Pnważ na walc n dzałały żadn sły zwnętzn - mmnt pędu walca n mż sę zmnć (mus nadal być ówny z), dlatg walc zaczyna sę bacać. Dplwy mmnt magntyczny atmu Całkwty mmnt pędu bjętng atmu lczb atmwj ( K ) + ( K ) J suma btalnych mmntów pędu suma spnwych mmntów pędu wszystkch lktnów w atm wszystkch lktnów w atm Całkwty (fktywny) mmnt magntyczny tg atmu ff K m ( K ) ( K ) suma btalnych mmntów magntycznych suma spnwych mmntów magntycznych wszystkch lktnów w atm wszystkch lktnów w atm m Pdstaww typy matałów magntycznych 0 0 damagntyk (n psadają twałych dpl magntycznych) ndukwan pl magntyczn jst słabsz d zwnętzng pla magntyczng skwan pzcwn d ng Paamagntyk (psadają twał dpl magntyczn) 0 nd ndukwan pl magntyczn jst słabsz d zwnętzng pla magntyczng skwan zgdn z nm fmagntyk Gupy dpl magntycznych, ukunkwanych ównlgl, twzą bszay spntanczng namagnswana, zwan dmnam magntycznym. ndukwan pl mż stk, nawt tysąc azy pzwyższać pzyłżn pl zwnętzn ma kunk zgdny z kunkm tg pla 0 nd nd 0 0 Damagntyzm Damagntyk n wykazują samzutn właścww cwśc magntycznych. Pl magntyczn damagntyka jst skwan pzcwn d pla zwnętzng tzng. Damagntyk jst wypychany z bszau pla magntyczng (dpychan pzz magns, zjawsk lwtacj). D damagntyków w zalcza sę: : gazy szlachtn, paw wszystk mtal mtaldy n wykazując własnw asnśc paa- lub fmagntycznych (np: bzmut, kzm, cynk, magnz, złt, z mdź) ) a takż fsf, gaft, wda az wl zwązk zków w chmcznych. Damagtyczn sąs tż DNA wl bałk lwtująca żaba ( 6 T) Njmgn Hgh ld Magnt abaty

3 Obtalny mmnt magntyczny lktnu jst stwazyszny z jg btalnym mmntm pędup b π π / υ υ υ b p mυ b mυ m b m ω Damagntyzm E E 0 0 ω Damagntyk mają pazystą lczbę lktnów. Atmy n mają wypadkwg mmntu magntyczng (tyl sam lktnów kąży w każdym z kunków). ak namagnswana tych matałów dla 0 0. ω- ω - E E - b 0 Damagntyzm ω+ ω E E + b -- Nzalżn d kunku btalng uchu lktnu wytwaza sę ddatkw ndukwany magntyczny mmnt dplwy, skwany pzcwn d kunku pla magntyczng 4m 9 (.6 0 C) ( 5. 0 m) 4 0 k E ma m ω 9 b mυ m W plu ndukcj T A m kg T Paamagntyzm Właścwśc paamagntyczn psadają substancj, któych atmy psadają nspawan lktny (np. cyna, platyna). Atmy paamagntyka bdazn sąs nzwym mmntm magntycznym. Twał dpl magntyczn paamagntyka pd wpływm zwnętzng pla magntyczng zmnają swją ntację pzstznną z chatycznj na częś ęścw upządkwan dkwaną (dpl dążąd d ustawna zgdng z kunkm zwnętzng pla magntyczng). atm wwnętzn pl magntyczn skwan jst zgdn z zwnętznym plm magntycznym. Pcs pządkwana jst zakłócany pzz dgana tmczn. Paamagntyk jst pzycągany pzz magns, jdnak znaczn słabj s nż fmagntyk Paamagntyzm Magntyzacja t mmnt magntyczny jdnstk bjętśc póbk Maksymalna watść wypadkwg mmntu magntyczng póbk: M max N N - lczba wszystkch mmntów magntycznych póbk V M Pcs pządkwana dpl jst zakłócany pzz dgana tmczn maksymalna nga mnmalna nga M/Mmax C T M 0 0,5 0 stała Paw Cu Wzst ndukcj pla magntyczng pwadz d wzstu upządkwana dpl magntycznych Wzastająca tmpatua T pzcwdzała pządkwanu 0 4 /T [T/K] zaks tmpatu 4 K Kzywa namagnswana dla saczanu chmw-ptaswg. aks lnwy, w któym spłnn jst paw Cu: /T < 0.5 [T/K]

4 magntyk stnj wl kystalcznych pzdstawcl fmagntyków: żlaz, kbalt, nkl az w nższych tmpatuach ównż gadln, tb, dyspz, hlm b wśódpwastków az wl stpów zwązków chmcznych. Atmy fmagntyka bdazn sąs nzwym mmntm magntycznym. magntyk astswan zwnętzng pla magntyczng pwduj upządkwan dmn. 0 0 Oddzaływana mędzy atmam pwdują ustawan sąsdnch dpl magntycznych w tym samym kunku w bszaach makskpwych zwanych dmnam nawt bz zwnętzng pla magntyczng. Źódłm fmagntyzmu jst ddzaływan wymnn, zachdząc pmędzy spnam lktnwym sąsdnch atmów, w wynku któg pwstaj upządkwan mmntów magntycznych atmów Wwnątz cała fmagntyczng pwstaj pl kunku zgdnym z kunkm pla zwnętzng, któ mż stk, nawt tysąc azy pzwyższać pzyłżn pl zwnętzn 0 nd Magntyczn własnśc mat Pdatnść magntyczna χ M Wypadkwa ndukcja magntyczna jst sumą 0 nd pznkalnść magntyczna śdka nd + χ 0 0 M + χ M pdatnść magntyczna Dla matałów damagntycznych paamagntycznych ndukwan pl magntyczn ( ndukcj magntycznj nd ) jst ppcjnaln d pzyłżng zwnętzng pla ndukcj 0 (az χ M mają stałą watść, nzalżną d 0 ) χ M damagntyk < < 0 paamagntyk > > 0 fmagntyk >> >> Damagntyk łów wda mdź złt bzmut Paamagntyk cyna 0-6 alumnum 0-6 magnz chm mangan Nasycn Matał nnamagnswany Hstza magntyczna Waz z wzstm ndukcj zwnętzng pla magntyczng wzasta namagnswan fmagntyka, aż d mmntu sągnęca stanu nasycna, gdy matał jst jdndn namagnswany (wszystk dpl są ustawn ównlgl d kunku pla zwnętzng) Dla fmagntyków zalżnść pla ndukwang ( M ) d pla zwnętzng ( 0 ) jst nlnwa, zatm watść χ M (a takż ) zalży d 0. Namagnswan (wzst M ) śn waz z wzstm natężna pla magntyczng. W punkc b sągany jst stan nasycna. Pmm zmnjszna pla d za stan namagnswana utzymuj sę. Dp p pzyłżnu pzcwn skwang pla k (tzw. pl kcj) namagnswan znka całkwc. k pl ndukwan pl zwnętzn Duża watść pzstałśc magntycznj Duż pl kcj Matały magntyczn twad (magnsy twał) Nasycn Matały magntyczn półtwad - zaps nfmacj kmputwych (twad dysk, dysktk, taśmy magntyczn, katy kdytw) Mała pwzchna pętl hstzy(mała pzstałść magnt. pl kcj) znacza nwlką watść ng zpsznj Matały magntyczn mękk pżądana mnmalzacja ng zpsznj w tansfmatach, slnkach W zalżnśc d matału kunk namagnswana az ganc dmn mgą zmnać sę łatw (fmagntyk mękk) lub tudn (fmagntyk twad).

5 Właścwśc typwych fmagntyków Paw Cu -Wssa Matały magntyczn mękk χ max k [0-4 T] Żlaz Żlaz kzmw , Pmally ,05 uppmally ,004 Matały magntyczn twad χ max k [0-4 T] tal węglwa tal wlfamwa tal kbaltwa Magnk W dpwdn wyskj tmpatuz ntnsywn dgana sc kystalcznj fmagntyka pwdują zpad dmn na pjdyncz mmnty magntyczn fmagntyk staj sę paamagntykm. Tmpatua, w któj zachdz t zjawsk, nazywa sę tmpatuą Cu np. dla żlaza wyns T C 04 K, a namagnswan pwyżj T C jst psan pzz paw Cu-Wssa: M C T T C