Урок 289. Магнитное поле в веществе. Магнитная проницаемость. Диа-, пара- и ферромагнетики

• Тема урока: магнитное поле в веществе.  

• Основные понятия: магнитная проницаемость, диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики.  

• Конспект с тремя восклицательными знаками.  

• Задачи по Рюмкевичу: 846–848, 915, 916.  

• Два урока: решение задач по группам и теория для всего класса.  

• Магнитные свойства катушки усиливаются при добавлении железного сердечника.  

• Демонстрация: катушка с током 2 А без сердечника и с сердечником в коробке с гвоздями.  

• Ток создаёт магнитное поле, а железо усиливает его.  

• Векторы магнитной индукции складываются по принципу суперпозиции.  

• Магнитная проницаемость μ — отношение модуля вектора магнитной индукции в веществе к модулю в вакууме.  

• μ — безразмерная величина, аналог диэлектрической проницаемости.  

• Фарадей обнаружил, что все вещества изменяют магнитное поле.  

• Явление намагничивания: любое вещество становится источником магнитного поля.  

• Вещества с μ чуть меньше единицы: газы, кроме кислорода, золото, серебро, углерод в кристаллической модификации алмаза и графита, висмут.  

• Диамагнетики ослабляют магнитное поле и намагничиваются против внешнего поля.  

• Пример диамагнетика: графит, который выталкивается из неоднородного магнитного поля.  

• Вещества с μ чуть больше единицы: алюминий, вольфрам, щелочные металлы, магний, платина.  

• Парамагнетики слабо намагничиваются вдоль внешнего поля.  

• Вещества с μ гораздо больше единицы: железо, никель, кобальт и многие сплавы.  

• Ферромагнетики сильно усиливают магнитное поле и намагничиваются вдоль намагничивающего поля.  

• Пример ферромагнетика: железо с μ около 1000.  

• Объяснение магнитных свойств веществ на основе гипотезы Ампера.  

• Сравнение магнитных полей полосового магнита и катушки с током.  

• Вывод Ампера о том, что магнитные свойства вещества обусловлены циркуляцией замкнутых электрических токов внутри вещества.  

• Ампер предположил существование молекулярных токов, аналогичных токам в катушке.  

• Эти токи связаны с орбитальным движением электронов вокруг ядра.  

• Модель орбитального движения электронов в классической физике.  

• В атоме гелия два электрона движутся по идентичным орбитам в противоположные стороны.  

• При отсутствии внешнего магнитного поля магнитные поля электронов компенсируют друг друга.  

• Во внешнем магнитном поле сила Лоренца изменяет скорость электронов, что приводит к диамагнетизму.  

• Парамагнетики имеют атомы с орбитальным магнитным полем.  

• Без внешнего поля магнитные поля атомов ориентированы случайно и в сумме равны нулю.  

• Во внешнем поле атомы стремятся развернуться так, чтобы их магнитные поля были направлены вдоль поля.  

• Тепловое движение атомов препятствует этому, создавая компромиссное направление магнитных полей.  

• Магнитная проницаемость диамагнетиков меньше или почти равна единице.  

• У парамагнетиков магнитная проницаемость чуть больше единицы и уменьшается с ростом температуры.  

• Подчёркивается важность понимания механизмов диамагнетизма и парамагнетизма для дальнейшего изучения ферромагнетиков.