Что такое магнитная восприимчивость

МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1983 .

Полезное

Смотреть что такое «МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ» в других словарях:

Магнитная восприимчивость — Магнитная восприимчивость  физическая величина, характеризующая связь между магнитным моментом (намагниченностью) вещества и магнитным полем в этом веществе[1]. Содержание 1 Определение … Википедия

магнитная восприимчивость — Величина, характеризующая свойство вещества намагничиваться в магнитном поле, скалярная для изотропного вещества и тензорная для анизотропного вещества, произведение которой на напряженность магнитного поля равно намагниченности. [ГОСТ Р 52002… … Справочник технического переводчика

Магнитная восприимчивость — см. Восприимчивость магнитная. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978. Магн … Геологическая энциклопедия

МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ — величина, характеризующая связь намагниченности вещества с магнитным полем в этом веществе. М. в. в статич. полях равна отношению намагниченности вещества М к напряжённости Н намагничивающего поля: ; величина безразмерная. М. в., рассчитанная на … Физическая энциклопедия

Магнитная восприимчивость — Магнитная восприимчивость: физическая величина, характеризующая способность материала изменять свой магнитный момент под воздействием внешнего магнитного поля. Источник: КОМПАСЫ МАГНИТНЫЕ И НАКТОУЗЫ ДЛЯ МОРСКОЙ НАВИГАЦИИ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ … Официальная терминология

МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ — вещества или среды (обычно обозначается ?) характеризует связь между намагниченностью вещества М и напряженностью магнитного поля Н в этом веществе: ? = М/Н. Часто пользуются также дифференцированной магнитной восприимчивостью ? = dM/dH … Большой Энциклопедический словарь

магнитная восприимчивость — (для изотропного вещества) Скалярная величина, характеризующая свойство вещества намагничиваться в магнитном поле и равная отношению намагниченности вещества к напряженности магнитного поля … Политехнический терминологический толковый словарь

МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ — физ. величина, характеризующая связь (см.) вещества с магнитным полем в этом веществе. М. в. может быть положительной, которой обладают (см.) и (см.) (они намагничиваются по полю); и отрицательной, которой обладают (см.) (они намагничиваются… … Большая политехническая энциклопедия

магнитная восприимчивость — вещества или среды (обычно обозначается κ), характеризует связь между намагниченностью вещества М и напряжённостью магнитного поля Н в этом веществе: κ = М/Н. Часто пользуются также дифференцированной магнитной восприимчивостью κ = dM/dH. * * *… … Энциклопедический словарь

Магнитная восприимчивость — физическая величина, характеризующая связь между магнитным моментом (намагниченностью) вещества и магнитным полем в этом веществе. Объёмная М. в. равна отношению намагниченности единицы объёма вещества J к напряжённости Н… … Большая советская энциклопедия

Что называется магнитной восприимчивостью, проницаемостью?

Магнитная восприимчивость – величина, характеризующая связь между магнитным моментом вещества и магнитным полем в этом веществе.

.

Магнитная проницаемость – величина, характеризующая связь между магнитной индукцией и напряжённостью магнитного поля в веществе.

.

Какие вещества называются диа-, пара-, ферромагнетиками? Что называется температурой Кюри?

Диамагнетики – вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля. В отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетики немагнитны. Под действием внешнего магнитного поля каждый атом диамагнетика приобретает магнитный момент p_m, пропорциональный напряжённости поля H и направленный навстречу полю. Магнитная восприимчивость χ отрицательна и мала по абсолютной величине ().

Парамагнетики – вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля и имеют положительную магнитную восприимчивость. Магнитная восприимчивость χ положительна и мала по абсолютной величине ().

Ферромагнетики – вещества, способные обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля при температуре ниже точки Кюри. Магнитная восприимчивость является функцией напряжённости магнитного поля и достигает больших значений ().

При температуре выше точки Кюри ферромагнетик становится парамагнетиком, восприимчивость которого подчиняется закону Кюри-Вейсса:

, где:

C – постоянная Кюри;

T – абсолютная температура;

T_C – температура Кюри.

Что такое ферромагнитные домены? Как зависят от напряжённости магнит­ного поля намагниченность и магнитная восприимчивость ферромагнетика?

Домены – области спонтанной намагниченности, возникающие в кристалле, в пределах каждой из которых магнитные моменты параллельны друг другу. В пределах каждого домена ферромагнетик спонтанно намагничен до насыщения и обладает определённым магнитным моментом. Направления этих моментов для разных доменов различны, так что в отсутствие внешнего поля суммарный момент всего тела равен нолю. Домены имеют размеры порядка 1-10 мкм.

Зависимость намагниченности и магнитной восприимчивости ферромагнетика от напряжённости магнитного поля.

В чем состоит явление электромагнитной индукции? Чем определяется эдс индукции? Сформулируйте правило Ленца. Трактовка явления электро­магнитной индукции?

Явление электромагнитной индукции.

В замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток

ЭДС электромагнитной индукции определяется лишь скоростью изменения Ф, т.е. значением , и не зависит от способа, которым осуществляется его изменение. При изменении знака направление ЭДС также меняется.

Правило Ленца – индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызывающей.

Трактовка явления электро­магнитной индукции

По Фарадею: переменное магнитное порождает индукционный ток.

По Максвеллу: переменное магнитное поле создает вихревое электрическое поле.

Дайте определение индуктивности контура. Какой индуктивностью обладает соленоид? Какую работу необходимо совершить при включении тока в кон­туре, на что расходуется эта работа, чему она равна? Что называется коэффициентом взаимной индукции кон­туров? Докажите симметричность коэффициентов взаимной индукции двух контуров.

Индуктивность контура – коэффициент пропорциональности между силой тока и полным магнитным потоком.

Электрический ток, текущий в любом контуре, создает пронизывающий этот контур магнитный поток ψ. При изменениях I изменяется также и ψ, вследствие чего в контуре индуцируется э.д.с. Это явление называется самоиндукцией.

В соответствии с законом Био-Савара магнитная индукция B пропорциональна силе тока, вызвавшего поле. Отсюда вытекает, что ток I в контуре и создаваемый им полный магнитный поток ψ через контур пропорциональны друг другу:

.

Индуктивность соленоида.

Индукция поля внутри соленоида равна:

.

Поток через каждый из витков равен:

.

Полный магнитный поток, сцепленный с соленоидом равен:

.

где: l – длина соленоида, S – площадь поперечного сечения, n – число витков на единицу длины.

Сопоставление и дает для индуктивности очень длинного соленоида выражение:

.

При включении тока в контуре к нему необходимо подвести э.д.с., которая идёт на преодоление сопротивления среды:

.

Коэффициент взаимной индукции кон­туров.

Возьмем два контура, расположенные близко друг к другу. Если в контуре 1 течет ток силы I₁, он создает через контур 2 пропорциональный I₁ полный магнитный поток:

.

При изменениях тока I₁ в контуре 2 индуцируется э. д. с.

.

Аналогично, при протекании в контуре 2 тока силы I₂ возникает сцепленный с контуром 1 поток:

.

При изменениях тока I₂ в контуре 1 индуцируется э.д.с.

.

Контуры 1 и 2 называются связанными, а явление возникновения э. д. с. в одном из контуров при изменениях силы тока в другом называется взаимной индукцией.

Коэффициенты пропорциональности L₁₂ и L₂₁ называются взаимной индуктивностью контуров. В отсутствие ферромагнетиков эти коэффициенты всегда равны друг другу:

.

Их величина зависит от формы, размеров и взаимного расположения контуров, а также от магнитной проницаемости, окружающей контуры среды. Измеряется коэффициент взаимной индукции кон­туров в тех же единицах, что и индуктивность.

МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ

Объёмная М. в. равна отношению намагниченности единицы объёма вещества J к напряжённости Н намагничивающего магнитного поля: J /H. М. в. — величина безразмерная и измеряется в безразмерных единицах М. в., рассчитанная на 1 кг (или 1 г) вещества, называется удельной (_уд = Моль) — молярной: c = _уд․М, где М — Молекулярная масса вещества.

Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость вещества

Определение магнитной проницаемости вещества. Ее роль в описании магнитного поля

Если провести опыт с соленоидом, который соединен с баллистическим гальванометром, то при включении тока в соленоиде можно определять значение магнитного потока Ф, который будет пропорционален отбросу стрелки гальванометра. Проведем опыт дважды, причем ток (I) в гальванометре установим одинаковый, но в первом опыте соленоид будет без сердечника, а во втором опыте, перед тем как включить ток, введем в соленоид железный сердечник. Обнаруживается, то, что во втором опыте магнитный поток существенно больше, чем в первом (без сердечника). При повторении опыта с сердечниками разной толщины, получается, максимальный поток получается в том случае, когда весь соленоид заполнен железом, то есть обмотка плотно навита на железный сердечник. Можно провести опыт с разными сердечниками. В результате получается, что:

где $Ф$ — магнитный поток в катушке с сердечником, $Ф_0$ — магнитный поток в катушке без сердечника. Увеличение магнитного потока при введении в соленоид сердечника объясняется тем, что к магнитному потоку, который создает ток в обмотке соленоида, добавился магнитный поток, создаваемый совокупностью ориентированных амперовых молекулярных токов. Под влиянием магнитного поля молекулярные токи ориентируются, и их суммарный магнитный момент перестает быть равным нулю, возникает дополнительное магнитное поле.

Величину $\mu $, которая характеризует магнитные свойства среды, называют магнитной проницаемостью (или относительной магнитной проницаемостью).

Это безразмерная характеристика вещества. Увеличение потока Ф в $\mu $ раз (1) означает, что магнитная индукция $\overrightarrow$ в сердечнике во столько же раз больше, чем в вакууме при том же токе в соленоиде. Следовательно, можно записать, что:

где $<\overrightarrow>_0$ — магнитная индукция поля в вакууме.

Наряду с магнитной индукцией, которая является основной силовой характеристикой поля, используют такую вспомогательную векторную величину как напряженность магнитного поля ($\overrightarrow$), которая связана с $\overrightarrow$ следующим соотношением:

Если формулу (3) применить к опыту с сердечником, то получим, что в отсутствии сердечника:

где $\mu $=1. При наличии сердечника мы получаем:

Но так как выполняется (2), то получается, что:

\[\mu <\mu >_0\overrightarrow=<\mu м>_0\overrightarrow\to \overrightarrow=\overrightarrow\left(6\right).\]

Мы получили, что напряженность магнитного поля не зависит от того, каким однородным веществом заполнено пространство. Магнитная проницаемость большинства веществ около единицы, исключения составляют ферромагниетики.

Магнитная восприимчивость вещества

Обычно вектор намагниченности ($\overrightarrow$) связывают с вектором напряженности в каждой точке магнетика:

где $\varkappa $ — магнитная восприимчивость, безразмерная величина. Для неферромагнитных веществ и в не больших полях $\varkappa $ не зависит от напряженности, является скалярной величиной. В анизотропных средах $\varkappa $ является тензором и направления $\overrightarrow$ и $\overrightarrow$ не совпадают.

Связь между магнитной восприимчивостью и магнитной проницаемостью

Подставим в (8) выражение для вектора намагниченности (7), получим:

Выразим напряженность, получим:

\[\overrightarrow=\frac<\overrightarrow><<\mu >_0\left(1+\varkappa \right)>\to \overrightarrow=<\mu >_0\left(1+\varkappa \right)\overrightarrow\left(10\right).\]

Сравнивая выражения (5) и (10), получим:

\[\mu =1+\varkappa \left(11\right).\]

Магнитная восприимчивость может быть как положительной так и отрицательной. Из (11) следует, что магнитная проницаемость может быть как больше единицы, так и меньше нее.

Задание: Вычислите намагниченность в центре кругового витка радиуса R=0,1 м с током силой I=2A, если он погружен в жидкий кислород. Магнитная восприимчивость жидкого кислорода равна $\varkappa =3,4\cdot <10>^<-3>.$

За основу решения задачи примем выражение, которое отражает связь напряженности магнитного поля и намагниченности:

Найдем поле в центре витка с током, так как намагниченность нам необходимо вычислит в этой точке.

Выберем на проводнике с током элементарный участок (рис.1), в качестве основы для решения задачи используем формулу напряженности элемента витка с током:

где$\ \overrightarrow$- радиус-вектор, проведенный из элемента тока в рассматриваемую точку, $\overrightarrow

$- элемент проводника с током (направление задано направлением тока), $\vartheta$ — угол между $\overrightarrow

$ и $\overrightarrow$. Исходя из рис. 1 $\vartheta=90<>^\circ $, следовательно (1.1) упростится, кроме того расстояние от центра окружности (точки, где мы ищем магнитное поле) элемента проводника с током постоянно и равно радиусу витка (R), следовательно имеем:

Результирующий вектор напряженности магнитного поля направлен по оси X, его можно найти как сумму отдельных векторов$\ \ \overrightarrow,$ так как все элементы тока создают в центре вика магнитные поля, направленные вдоль нормали витка. Тогда по принципу суперпозиции полную напряженность магнитного поля можно получить, если перейти к интегралу:

Подставим (1.3) в (1.4), получим:

Найдем намагниченность, если подставим напряженность из (1.5) в (1.1), получим:

Все единицы даны в системе СИ, проведем вычисления:

Задание: Вычислите долю суммарного магнитного поля в вольфрамовом стержне, который находится во внешнем однородном магнитном поле, которую определяют молекулярные токи. Магнитная проницаемость вольфрама равна $\mu =1,0176.$

Индукцию магнитного поля ($B’$), которая приходится на долю молекулярных токов, можно найти как:

где $J$ — намагниченность. Она связана с напряженностью магнитного поля выражением: