Урок 290. Объяснение свойств ферромагнетиков

• Объяснение свойств ферромагнетиков.  

• Ферромагнетики усиливают магнитное поле и зависят от намагничивающего поля.  

• Пример устройства для исследования ферромагнетиков: катушка с тороидальным сердечником.  

• Магнитное поле в катушке направлено по правилу буравчика.  

• Магнитная индукция в сердечнике зависит от намагничивающего поля.  

• Магнитная проницаемость ферромагнетика зависит от намагничивающего поля и достигает максимума при определенном значении.  

• При больших намагничивающих полях магнитное поле перестает расти.  

• Это явление называется магнитным насыщением.  

• Ферромагнетики ведут себя сложнее при изменении намагничивающего поля.  

• Ферромагнетик остается намагниченным после исчезновения внешнего поля.  

• Для размагничивания нужно создать поле в противоположном направлении.  

• Петля гистерезиса показывает запаздывание намагниченности ферромагнетика.  

• Остаточная индукция - это магнитная индукция, остающаяся в ферромагнетике после исчезновения внешнего поля.  

• Коэрцитивная сила - это магнитная индукция, необходимая для уничтожения магнитного поля ферромагнетика.  

• Эти характеристики описывают петлю гистерезиса.  

• Жесткие ферромагнетики имеют большую коэрцитивную силу и остаточную индукцию.  

• Используются для создания постоянных магнитов.  

• Мягкие ферромагнетики легко перемагничиваются и используются в электромагнитах и трансформаторах.  

• Ферромагнетизм объясняется циркулирующими микроскопическими токами.  

• Электрон обладает собственным моментом импульса, что создает магнитное поле.  

• Это явление связано с квантовыми законами и конечностью скорости света.  

• Электрон вращается вокруг своей оси, создавая электрический ток по экватору.  

• Спиновое магнитное поле электрона направлено так же, как орбитальное.  

• Электроны неразличимы, что приводит к обменному взаимодействию.  

• Обменное взаимодействие заставляет спиновые магнитные поля электронов ориентироваться в одну сторону.  

• В ферромагнетиках электроны соседних атомов располагают свои спиновые поля параллельно.  

• Возникают макроскопические области с параллельными магнитными полями, называемые доменами.  

• В ферромагнетике домены с разной ориентацией магнитного поля компенсируют друг друга.  

• Во внешнем магнитном поле домены начинают двигаться, увеличивая или уменьшая объем.  

• При сильном магнитном поле все домены ориентируются вдоль внешнего поля, что приводит к магнитному насыщению.  

• Обменное взаимодействие упорядочивает магнитные поля атомов.  

• При нагревании ферромагнетика до температуры Кюри обменное взаимодействие подавляется, и материал становится парамагнитным.  

• Температура Кюри зависит от материала и может быть выше комнатной температуры.  

• Нагревание скрепки выше температуры Кюри разрушает доменную структуру и уменьшает её магнитные свойства.  

• Скрепка восстанавливает свои магнитные свойства при охлаждении.  

• Этот эксперимент показывает, как температура влияет на магнитные свойства ферромагнетиков.  

• При достижении температуры Кюри ферромагнитные свойства исчезают.  

• Пример с никелевой пластиной, которая использовалась для создания диска.  

• Температура Кюри никеля составляет 356 градусов.  

• Никель притягивается к магниту при температуре ниже температуры Кюри.  

• При температуре выше температуры Кюри никель не притягивается.  

• Это явление используется в двигателе, который работает медленно, но эффективно.  

• Ферромагнетики используются в электромагнитах и трансформаторах.  

• Магнитная запись информации уходит в прошлое, но все еще применяется в жестких дисках.  

• В прошлом магнитная запись использовалась для звукозаписи на магнитной ленте.  

• Магнитная лента перемещается мимо трех головок: стирающей, записывающей и воспроизводящей.  

• Головка представляет собой электромагнит с сердечником и обмоткой.  

• В профессиональных магнитофонах используется три головки, в любительских — две.  

• Стирающая головка использует высокочастотный ток для размагничивания ленты.  

• Записывающая головка намагничивает ленту, создавая переменное магнитное поле.  

• Воспроизводящая головка создает электромагнитную индукцию, которая преобразуется в звук.  

• Принцип работы магнитофонов и видеомагнитофонов остается в жестких дисках.  

• В современных жестких дисках стирающая головка объединена с записывающей и воспроизводящей.  

• Видео заканчивается, и зрители отдыхают.