კიკოინი ა.კ. დენის მაგნიტური მომენტი // კვანტური. - 1986. - No 3. - გვ 22-23.

სპეციალური შეთანხმებით ჟურნალ "კვანტის" სარედაქციო კოლეგიასთან და რედაქტორებთან.

მეცხრე კლასის ფიზიკის კურსიდან („ფიზიკა 9“, § 88) ცნობილია, რომ სიგრძის სწორი გამტარისთვის ლდენით მე, თუ ის მოთავსებულია ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში ინდუქციით \(~\vec B\), ძალა \(~\vec F\) მოქმედებს ტოლი სიდიდით.

\(~F = BIl \sin \alpha\) ,

სად α - კუთხე დენის მიმართულებასა და მაგნიტური ინდუქციის ვექტორს შორის. ეს ძალა მიმართულია როგორც ველზე, ასევე დენზე პერპენდიკულურად (მარცხენა წესის მიხედვით).

სწორი გამტარი ელექტრული წრედის მხოლოდ ნაწილია, რადგან ელექტრული დენი ყოველთვის დახურულია. როგორ მოქმედებს მაგნიტური ველი დახურულ დენზე, უფრო ზუსტად, დახურულ წრეზე დენით?

სურათი 1 გვიჩვენებს, მაგალითად, კონტური მართკუთხა ჩარჩოს ფორმის გვერდებით ადა ბ, რომლის გასწვრივ დენი მიედინება ისრებით მითითებული მიმართულებით მე.

ჩარჩო მოთავსებულია ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში ინდუქციით \(~\vec B\) ისე, რომ საწყის მომენტში ვექტორი \(~\vec B\) დევს ჩარჩოს სიბრტყეში და არის მისი ორი მხარის პარალელურად. ცალ-ცალკე განვიხილავთ ჩარჩოს თითოეულ მხარეს, აღმოვაჩენთ, რომ მხარეები (სიგრძე ა) ძალები მოქმედებენ თანაბარი სიდიდით ფ = BIAდა მიმართულია საპირისპირო მიმართულებით. ძალები არ მოქმედებენ დანარჩენ ორ მხარეს (მათთვის ცოდვა α = 0). თითოეული ძალები ფჩარჩოს ზედა და ქვედა მხარის შუა წერტილებში გამავალ ღერძთან შედარებით, ქმნის ძალის (ბრუნვის მომენტს) ტოლი \(~\frac(BIab)(2)\) (\(~\frac(b)) (2)\) - მხრის სიმტკიცე). მომენტების ნიშნები ერთნაირია (ორივე ძალა აბრუნებს ჩარჩოს იმავე მიმართულებით), ასე რომ, მთლიანი ბრუნი მუდრის BIab, ან, რადგან პროდუქტი აბფართობის ტოლი სჩარჩო,

\(~M = BIab = BIS\) .

ამ მომენტის ზეგავლენით ჩარჩო დაიწყებს ბრუნვას (თუ ზემოდან შევხედავთ, შემდეგ საათის ისრის მიმართულებით) და ბრუნავს მანამ, სანამ მისი სიბრტყე არ გახდება ინდუქციური ვექტორის პერპენდიკულარული \(~\vec B\) (ნახ. 2).

ამ პოზიციაში ძალების ჯამი და ძალების მომენტების ჯამი ნულის ტოლია და ჩარჩო სტაბილურ წონასწორობაშია. (ფაქტობრივად, ჩარჩო მაშინვე არ გაჩერდება - გარკვეული დროის განმავლობაში ის ირხევა წონასწორობის პოზიციის გარშემო.)

ძნელი არ არის იმის ჩვენება (გააკეთე ეს შენ თვითონ), რომ ნებისმიერ შუალედურ მდგომარეობაში, როდესაც ნორმალური კონტურის სიბრტყეზე აკეთებს თვითნებურ კუთხეს. β მაგნიტური ველის ინდუქციით, ბრუნი ტოლია

\(~M = BIS \sin \beta\) .

ამ გამონათქვამიდან ირკვევა, რომ ველის ინდუქციის მოცემული მნიშვნელობისთვის და წრედის გარკვეული პოზიციისთვის დენით, ბრუნი დამოკიდებულია მხოლოდ მიკროსქემის ფართობის ნამრავლზე. სმიმდინარე სიძლიერეზე მემასში. ზომა არისდა ეწოდება დენის გამტარი წრედის მაგნიტური მომენტი. Უფრო ზუსტად, არისარის მაგნიტური მომენტის ვექტორის სიდიდე. და ეს ვექტორი მიმართულია მიკროსქემის სიბრტყეზე პერპენდიკულურად და ისე, რომ თუ გონებრივად ატრიალებთ ღრძილს წრეში დენის მიმართულებით, მაშინ გიმლეტის მთარგმნელობითი მოძრაობის მიმართულება მიუთითებს მიმართულებაზე. მაგნიტური მომენტი. მაგალითად, 1 და 2 სურათებში ნაჩვენები წრედის მაგნიტური მომენტი მიმართულია ჩვენგან გვერდის სიბრტყის მიღმა. მაგნიტური მომენტი იზომება A m 2-ში.

ახლა შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში დენის მქონე წრე დამონტაჟებულია ისე, რომ მისი მაგნიტური მომენტი "გამოიყურება" ველის მიმართულებით, რამაც გამოიწვია მისი ბრუნვა.

ცნობილია, რომ არა მხოლოდ დენის მატარებელ სქემებს აქვთ საკუთარი მაგნიტური ველის შექმნის და გარე ველში ბრუნვის თვისება. იგივე თვისებები შეინიშნება მაგნიტიზებულ ღეროში, მაგალითად, კომპასის ნემსში.

ჯერ კიდევ 1820 წელს გამოჩენილმა ფრანგმა ფიზიკოსმა ამპერმა გამოთქვა მოსაზრება, რომ მაგნიტისა და წრედის ქცევის მსგავსება დენით აიხსნება იმით, რომ დახურული დენები არსებობს მაგნიტის ნაწილაკებში. ახლა ცნობილია, რომ ატომები და მოლეკულები რეალურად შეიცავს მცირე ელექტრულ დენებს, რომლებიც დაკავშირებულია ელექტრონების მოძრაობასთან მათ ორბიტაზე ბირთვების გარშემო. ამის გამო, მრავალი ნივთიერების ატომებსა და მოლეკულებს, როგორიცაა პარამაგნიტური ნივთიერებები, აქვთ მაგნიტური მომენტები. ამ მომენტების ბრუნვა გარე მაგნიტურ ველში იწვევს პარამაგნიტური ნივთიერებების მაგნიტიზაციას.

სხვა რამე გამოვიდა. ყველა ნაწილაკს, რომელიც ატომს ქმნის, ასევე აქვს მაგნიტური მომენტები, რომლებიც საერთოდ არ არის დაკავშირებული მუხტების რაიმე მოძრაობასთან, ანუ დენებთან. მათთვის მაგნიტური მომენტი ისეთივე „თანდაყოლილი“ ხარისხია, როგორიც მუხტი, მასა და ა.შ. ნაწილაკსაც კი, რომელსაც არ აქვს ელექტრული მუხტი - ნეიტრონი, ატომის ბირთვების შემადგენელი ნაწილი, აქვს მაგნიტური მომენტი. ამრიგად, ატომის ბირთვებს ასევე აქვთ მაგნიტური მომენტი.

ამრიგად, მაგნიტური მომენტი ფიზიკაში ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ცნებაა.

შეიძლება დადასტურდეს, რომ ბრუნი მომენტი, რომელიც მოქმედებს წრედზე I დენით ერთგვაროვან ველში, პირდაპირპროპორციულია დენის, დენის სიძლიერისა და მაგნიტური ველის ინდუქციის B ფართობის პირდაპირპროპორციული. გარდა ამისა, ბრუნი M დამოკიდებულია წრედის პოზიცია ველთან მიმართებაში. მაქსიმალური ბრუნი Miax მიიღება, როდესაც მიკროსქემის სიბრტყე პარალელურია მაგნიტური ინდუქციის ხაზებთან (ნახ. 22.17) და გამოიხატება ფორმულით.

(დაამტკიცეთ ეს ფორმულით (22.6a) და სურ. 22.17.) თუ აღვნიშნავთ, მივიღებთ

დენის მატარებელი მიკროსქემის მაგნიტური თვისებების დამახასიათებელ რაოდენობას, რომელიც განსაზღვრავს მის ქცევას გარე მაგნიტურ ველში, ამ წრედის მაგნიტური მომენტი ეწოდება. მიკროსქემის მაგნიტური მომენტი იზომება მასში არსებული დენის სიძლიერისა და დენით შემოვლილი ფართობის ნამრავლით:

მაგნიტური მომენტი არის ვექტორი, რომლის მიმართულება განისაზღვრება მარჯვენა ხრახნის წესით: თუ ხრახნი შემობრუნებულია წრედში დენის მიმართულებით, მაშინ ხრახნის ტრანსლაციის მოძრაობა აჩვენებს ვექტორის მიმართულებას. (სურ. 22.18, ა). ბრუნვის M-ის დამოკიდებულება კონტურის ორიენტაციაზე გამოიხატება ფორმულით

სადაც a არის კუთხე ვექტორებსა და B-ს შორის. ნახ. 22.18, b ცხადია, რომ მიკროსქემის წონასწორობა მაგნიტურ ველში შესაძლებელია, როდესაც ვექტორები B და Pmag მიმართულია იმავე სწორი ხაზის გასწვრივ. (დაფიქრდით, რა შემთხვევაში იქნება ეს წონასწორობა სტაბილური.)

38.მაგნიტური მომენტი. მაგნიტურ მომენტზე მოქმედი ძალები და მისი ენერგია მაგნიტურ ველში.

ელემენტარული ნაწილაკების (ელექტრონები, პროტონები, ნეიტრონები და სხვა) მაგნიტური მომენტი, როგორც კვანტური მექანიკა გვიჩვენებს, განპირობებულია საკუთარი მექანიკური მომენტის - სპინის არსებობით.

მაგნიტური მომენტი იზომება A⋅m 2 ან J/T (SI).

ელექტრული დენით ბრტყელი წრედის შემთხვევაში, მაგნიტური მომენტი გამოითვლება როგორც, სადაც მე- დენის სიძლიერე წრეში, ს- კონტურის არე, - ერთეული ვექტორი ნორმალური კონტურის სიბრტყეზე. მაგნიტური მომენტის მიმართულება, როგორც წესი, გვხვდება ჯიმლეტის წესის მიხედვით: თუ ატრიალებთ გიმლეტის სახელურს დენის მიმართულებით, მაშინ მაგნიტური მომენტის მიმართულება დაემთხვევა ჯიმლეტის მთარგმნელობითი მოძრაობის მიმართულებას.

თვითნებური დახურული მარყუჟისთვის, მაგნიტური მომენტი გვხვდება:

სად არის გამოყვანილი რადიუსის ვექტორი საწყისიდან კონტურის სიგრძის ელემენტამდე

საშუალო დენის თვითნებური განაწილების ზოგად შემთხვევაში:

,

სად არის დენის სიმკვრივე მოცულობის ელემენტში dV.

ორბიტალური მაგნიტური მომენტი(იხ. (109.2)) გვმ = არისნ, რომლის მოდული (131.1)

სად მე= ე - მიმდინარე ძალა,  - ელექტრონების ბრუნვის სიხშირე ორბიტაზე, ს - ორბიტალური არე. თუ ელექტრონი მოძრაობს საათის ისრის მიმართულებით, მაშინ დენი მიმართულია საათის ისრის საწინააღმდეგოდ და ვექტორი რ m (მარჯვენა ხრახნიანი წესის შესაბამისად) მიმართულია ელექტრონის ორბიტალური სიბრტყის პერპენდიკულურად.

ამრიგად, ატომის მთლიანი მაგნიტური მომენტი (მოლეკულა) გვ a უდრის ატომში (მოლეკულაში) შემავალი ელექტრონების მაგნიტური მომენტების (ორბიტალი და სპინი) ვექტორულ ჯამს:

39. მაგნიტურ ველში დენის მქონე გამტარის და წრედის გადაადგილებაზე მუშაობა.

ძალა, რომლის მიმართულება განისაზღვრება მარცხენა წესით, ხოლო მნიშვნელობა ამპერის კანონით (იხ. (111.2)), უდრის

ამ ძალის გავლენით გამტარი თავისთან პარალელურად გადაადგილდება d სეგმენტით xპოზიციიდან 1 თანამდებობაზე 2. მაგნიტური ველის მიერ შესრულებული სამუშაო ტოლია ლდ x= დ ს - ფართობი, რომელსაც კვეთს გამტარი, როდესაც ის მოძრაობს მაგნიტურ ველში, ბდ S= dФ - მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის ნაკადი, რომელიც შეაღწევს ამ მხარეში. ამრიგად,

ანუ მაგნიტურ ველში დირიჟორის გადაადგილების სამუშაო უდრის დენის სიძლიერისა და მაგნიტური ნაკადის ნამრავლს, გადაკვეთა მოძრავი გამტარი.მიღებული ფორმულა ასევე მოქმედებს ვექტორის თვითნებური მიმართულებისთვის IN.

ამპერის ძალების მიერ შესრულებული სამუშაო წრედის სასრული თვითნებური მოძრაობის დროს მაგნიტურ ველში: (121.6) ანუ მაგნიტურ ველში დენით დახურული წრედის გადაადგილების სამუშაო უდრის წრეში დენის სიძლიერის ნამრავლს. წრედთან დაწყვილებული მაგნიტური ნაკადის ცვლილება.ფორმულა (121.6) ძალაში რჩება ნებისმიერი ფორმის წრედისთვის თვითნებურ მაგნიტურ ველში.

40.დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობა ელექტრულ და მაგნიტურ ველებში.ჰოლის ეფექტი.

ზოგადი პრინციპების გამოსაყვანად ვივარაუდებთ, რომ მაგნიტური ველი ჰომოგენურადდა ელექტრული ველები არ მოქმედებს ნაწილაკებზე. თუ დამუხტული ნაწილაკი მაგნიტურ ველში მოძრაობს სიჩქარით ვმაგნიტური ინდუქციის ხაზების გასწვრივ, შემდეგ კუთხე  ვექტორებს შორის ვდა INუდრის 0 ან  . ნაწილაკი მოძრაობს წრეში, რადიუსში რრაც განისაზღვრება მდგომარეობიდან QvB= მვ 2 / რსაიდანაც (115.1)

ნაწილაკების ბრუნვის პერიოდი,ანუ დრო T,რომლის დროსაც ის აკეთებს ერთ სრულ რევოლუციას,

გამონათქვამის (115.1) ჩანაცვლებით აქ ვიღებთ (115.2)

ანუ, ნაწილაკების ბრუნვის პერიოდი ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში განისაზღვრება მხოლოდ კონკრეტული მუხტის საპასუხოდ ( ქ/ მ) ნაწილაკები და ველის მაგნიტური ინდუქცია, მაგრამ არ არის დამოკიდებული მის სიჩქარეზე (at ვ<< გ). ამას ეფუძნება ციკლური დამუხტული ნაწილაკების ამაჩქარებლების მოქმედება.

თუ სიჩქარე ვდამუხტული ნაწილაკი მიმართულია კუთხით  ვექტორამდე IN. ჰელიქსის მოედანი

(115.2) ბოლო გამოსახულებაში ჩანაცვლებით, მივიღებთ

მიმართულება, რომლითაც სპირალი ტრიალებს, დამოკიდებულია ნაწილაკების მუხტის ნიშანზე.

ჰოლის ეფექტი(1879) არის მოვლენა ლითონში (ან ნახევარგამტარში) დენის სიმკვრივით ჯმოთავსებულია მაგნიტურ ველში IN, ელექტრული ველი პერპენდიკულარული მიმართულებით INდა ჯ.

სად A -ფირფიტის სიგანე,  - განივი (ჰოლი) პოტენციური სხვაობა.

იმის გათვალისწინებით, რომ მიმდინარე სიძლიერე მე= jS= nevS (ს - ფირფიტის სისქის განივი ფართობი დ, P -ელექტრონის კონცენტრაცია, ვ - ელექტრონების მოწესრიგებული მოძრაობის საშუალო სიჩქარე), ვიღებთ

რ= 1/ (en) - დარბაზის მუდმივინივთიერებიდან გამომდინარე. ჰოლის მუდმივის გაზომილი მნიშვნელობის გამოყენებით შესაძლებელია: 1) გამტარში დენის მატარებლების კონცენტრაციის დადგენა (გამტარობისა და მატარებლების მუხტის ცნობილი ბუნებით); 2) განსაჯეთ ნახევარგამტარების გამტარობის ბუნება (იხ. § 242, 243), ვინაიდან დარბაზის მუდმივის ნიშანი ემთხვევა მუხტის ნიშანს. ემიმდინარე მატარებლები. ამიტომ ჰოლის ეფექტი ყველაზე ეფექტური მეთოდია ლითონებსა და ნახევარგამტარებში დენის მატარებლების ენერგეტიკული სპექტრის შესასწავლად.

გამოცდილება აჩვენებს, რომ ყველა ნივთიერება მაგნიტურია, ე.ი. შეუძლიათ გარე მაგნიტური ველის გავლენით შექმნან საკუთარი შიდა მაგნიტური ველი (შეიძინონ საკუთარი მაგნიტური მომენტი, გახდნენ მაგნიტიზებული).

სხეულების მაგნიტიზაციის ასახსნელად, ამპერმა ვარაუდობს, რომ წრიული მოლეკულური დენები ცირკულირებენ ნივთიერებების მოლეკულებში. თითოეულ ასეთ მიკროდინებას I i აქვს თავისი მაგნიტური მომენტი და ქმნის მაგნიტურ ველს მიმდებარე სივრცეში (ნახ. 1). გარე ველის არარსებობის შემთხვევაში, მოლეკულური დენები და მათთან დაკავშირებული დენები ორიენტირებულია შემთხვევით, ამიტომ ნივთიერების შიგნით მიღებული ველი და მთელი ნივთიერების მთლიანი მომენტი ნულის ტოლია. როდესაც ნივთიერება მოთავსებულია გარე მაგნიტურ ველში, მოლეკულების მაგნიტური მომენტები იძენს უპირატესად ორიენტაციას ერთი მიმართულებით, მთლიანი მაგნიტური მომენტი ხდება არა ნულოვანი და მაგნიტი მაგნიტირდება. ცალკეული მოლეკულური დენების მაგნიტური ველები აღარ ანაზღაურებენ ერთმანეთს და საკუთარი შიდა ველი ჩნდება მაგნიტის შიგნით.

განვიხილოთ ამ ფენომენის მიზეზი ატომების სტრუქტურის თვალსაზრისით, ატომის პლანეტარული მოდელის საფუძველზე. რეზერფორდის თქმით, ატომის ცენტრში არის დადებითად დამუხტული ბირთვი, რომლის გარშემოც უარყოფითად დამუხტული ელექტრონები ბრუნავენ სტაციონარულ ორბიტებში. ბირთვის გარშემო წრიულ ორბიტაზე მოძრავი ელექტრონი შეიძლება ჩაითვალოს წრიულ დენად (მიკროდენი). ვინაიდან დენის მიმართულება პირობითად მიღებულია დადებითი მუხტების მოძრაობის მიმართულებად, ხოლო ელექტრონის მუხტი უარყოფითია, მიკროდენის მიმართულება ეწინააღმდეგება ელექტრონის მოძრაობის მიმართულებას (ნახ. 2).

მიკროდენის I e სიდიდე შეიძლება განისაზღვროს შემდეგნაირად. თუ t დროის განმავლობაში ელექტრონი ახდენდა N ბრუნვას ბირთვის გარშემო, მაშინ მუხტი გადადიოდა პლატფორმის მეშვეობით, რომელიც მდებარეობს ელექტრონის გზაზე ნებისმიერ ადგილას - ელექტრონის მუხტი).

მიმდინარე სიძლიერის განსაზღვრის მიხედვით,

სად არის ელექტრონების ბრუნვის სიხშირე.

თუ დენი I მიედინება დახურულ წრედში, მაშინ ასეთ წრედს აქვს მაგნიტური მომენტი, რომლის მოდულიც ტოლია

სად ს- ტერიტორია შემოიფარგლება კონტურით.

მიკროდინებისთვის ეს არე არის ორბიტალური არე S = p r 2

(r არის ორბიტის რადიუსი), ხოლო მისი მაგნიტური მომენტი ტოლია

სადაც w = 2pn არის ციკლური სიხშირე, არის ელექტრონის წრფივი სიჩქარე.

მომენტი გამოწვეულია ელექტრონის მოძრაობით მის ორბიტაზე და ამიტომ მას ელექტრონის ორბიტალურ მაგნიტურ მომენტს უწოდებენ.

მაგნიტურ მომენტს p m, რომელიც ელექტრონს აქვს თავისი ორბიტალური მოძრაობის გამო, ელექტრონის ორბიტალური მაგნიტური მომენტი ეწოდება.

ვექტორის მიმართულება ქმნის მარჯვენა სისტემას მიკროდენის მიმართულებით.

ნებისმიერი მატერიალური წერტილის მსგავსად, რომელიც მოძრაობს წრეში, ელექტრონს აქვს კუთხოვანი იმპულსი:

კუთხის იმპულს L-ს, რომელსაც ფლობს ელექტრონი მისი ორბიტალური მოძრაობის გამო, ორბიტალური მექანიკური კუთხური იმპულსი ეწოდება. ის ქმნის მარჯვენა სისტემას ელექტრონების მოძრაობის მიმართულებით. როგორც ნახ. 2-დან ჩანს, ვექტორების მიმართულებები და საპირისპიროა.

აღმოჩნდა, რომ ორბიტალური მომენტების გარდა (ანუ ორბიტის გასწვრივ მოძრაობით გამოწვეული), ელექტრონს აქვს თავისი მექანიკური და მაგნიტური მომენტები.

თავდაპირველად ისინი ცდილობდნენ არსებობის ახსნას ელექტრონის, როგორც საკუთარი ღერძის გარშემო მბრუნავი ბურთის განხილვით, ამიტომ ელექტრონის საკუთარ მექანიკურ კუთხურ იმპულსს ეწოდა სპინი (ინგლისური სპინი - ბრუნვა). მოგვიანებით გაირკვა, რომ ასეთი კონცეფცია იწვევს უამრავ წინააღმდეგობას და "მბრუნავი" ელექტრონის ჰიპოთეზა მიტოვებული იქნა.

ახლა დადგენილია, რომ ელექტრონის სპინი და მასთან დაკავშირებული შინაგანი (სპინი) მაგნიტური მომენტი არის ელექტრონის განუყოფელი თვისება, ისევე როგორც მისი მუხტი და მასა.

ატომში ელექტრონის მაგნიტური მომენტი შედგება ორბიტალური და სპინის მომენტებისაგან:

ატომის მაგნიტური მომენტი შედგება მის შემადგენლობაში შემავალი ელექტრონების მაგნიტური მომენტებისგან (ბირთვის მაგნიტური მომენტი უგულებელყოფილია მისი სიმცირის გამო):

.

მატერიის მაგნიტიზაცია.

ატომი მაგნიტურ ველში. დია- და პარამაგნიტური ეფექტები.

განვიხილოთ გარე მაგნიტური ველის მოქმედების მექანიზმი ატომში მოძრავ ელექტრონებზე, ე.ი. მიკროდინებამდე.

როგორც ცნობილია, როდესაც დენის გამტარი წრე მოთავსებულია მაგნიტურ ველში ინდუქციით, ჩნდება ბრუნი.

რომლის გავლენით წრე ორიენტირებულია ისე, რომ წრედის სიბრტყე პერპენდიკულარული იყოს, ხოლო მაგნიტური მომენტი ვექტორის მიმართულებით (ნახ. 3).

ელექტრონული მიკროდენი იქცევა ანალოგიურად. თუმცა, ორბიტალური მიკროდენის ორიენტაცია მაგნიტურ ველში არ ხდება ზუსტად ისე, როგორც დენით წრე. ფაქტია, რომ ელექტრონი, რომელიც მოძრაობს ბირთვის ირგვლივ და აქვს კუთხოვანი იმპულსი, მსგავსია ზედა, შესაბამისად, მას აქვს გიროსკოპების ქცევის ყველა მახასიათებელი გარე ძალების გავლენის ქვეშ, კერძოდ, გიროსკოპული ეფექტის ქვეშ. ამიტომ, როდესაც ატომი მოთავსებულია მაგნიტურ ველში, ბრუნი იწყებს მოქმედებას ორბიტალურ მიკროდინაზე, რომელიც ცდილობს დაამყაროს ელექტრონის ორბიტალური მაგნიტური მომენტი ველის მიმართულებით, ვექტორების პრეცესია ხდება მიმართულების გარშემო. ვექტორი (გიროსკოპული ეფექტის გამო). ამ პრეცესიის სიხშირე

დაურეკა ლარმოროვასიხშირე და იგივეა ატომის ყველა ელექტრონისთვის.

ამრიგად, როდესაც რაიმე ნივთიერება მოთავსებულია მაგნიტურ ველში, ატომის თითოეული ელექტრონი, გარე ველის მიმართულების გარშემო მისი ორბიტის პრეცესიის გამო, წარმოქმნის დამატებით ინდუცირებულ მაგნიტურ ველს, რომელიც მიმართულია გარედან და ასუსტებს მას. ვინაიდან ყველა ელექტრონის ინდუცირებული მაგნიტური მომენტები მიმართულია თანაბრად (ვექტორის საპირისპიროდ), ატომის მთლიანი ინდუცირებული მაგნიტური მომენტი ასევე მიმართულია გარე ველის წინააღმდეგ.

ინდუცირებული მაგნიტური ველის მაგნიტებში გამოჩენის ფენომენს (გამოწვეული გარე მაგნიტურ ველში ელექტრონული ორბიტების პრეცესიით), რომელიც მიმართულია გარე ველის საწინააღმდეგოდ და მის შესუსტებას, ეწოდება დიამაგნიტური ეფექტი. დიამაგნეტიზმი თანდაყოლილია ყველა ბუნებრივ ნივთიერებაში.

დიამაგნიტური ეფექტი იწვევს მაგნიტურ მასალებში გარე მაგნიტური ველის შესუსტებას.

თუმცა, შეიძლება ასევე მოხდეს სხვა ეფექტი, რომელსაც ეწოდება პარამაგნიტური. მაგნიტური ველის არარსებობის შემთხვევაში, თერმული მოძრაობის გამო ატომების მაგნიტური მომენტები შემთხვევით არის ორიენტირებული და მიღებული ნივთიერების მაგნიტური მომენტი არის ნული (ნახ. 4ა).

როდესაც ასეთი ნივთიერება შეჰყავთ ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში ინდუქციით, ველი მიდრეკილია დაადგინოს ატომების მაგნიტური მომენტები გასწვრივ, ამიტომ ატომების (მოლეკულების) მაგნიტური მომენტების ვექტორები ჭარბობენ ვექტორის მიმართულების გარშემო. თერმული მოძრაობა და ატომების ურთიერთშეჯახება იწვევს პრეცესიის თანდათანობით შესუსტებას და კუთხეების შემცირებას მაგნიტური მომენტების ვექტორების მიმართულებებსა და ვექტორს შორის. მაგნიტური ველისა და თერმული მოძრაობის ერთობლივი მოქმედება იწვევს პრიორიტეტულ ორიენტაციას. ატომების მაგნიტური მომენტები ველის გასწვრივ

(ნახ. 4, ბ), რაც უფრო დიდია, მით უფრო მაღალია ტემპერატურა და რაც უფრო მცირეა. შედეგად, ნივთიერების ყველა ატომის მთლიანი მაგნიტური მომენტი გახდება ნულიდან განსხვავებული, ნივთიერება იქნება მაგნიტიზებული და მასში წარმოიქმნება საკუთარი შიდა მაგნიტური ველი, რომელიც მიმართულია გარე ველთან და აძლიერებს მას.

საკუთარი მაგნიტური ველის მაგნიტებში გამოჩენის ფენომენს, რომელიც გამოწვეულია ატომების მაგნიტური მომენტების ორიენტირებით გარე ველის მიმართულებით და მისი გაძლიერებით, ეწოდება პარამაგნიტური ეფექტი.

პარამაგნიტური ეფექტი იწვევს მაგნიტებში გარე მაგნიტური ველის ზრდას.

როდესაც რაიმე ნივთიერება მოთავსებულია გარე მაგნიტურ ველში, იგი მაგნიტირდება, ე.ი. იძენს მაგნიტურ მომენტს დია- ან პარამაგნიტური ეფექტის გამო, საკუთარი შინაგანი მაგნიტური ველი (მიკროდინების ველი) ინდუქციით წარმოიქმნება თავად ნივთიერებაში.

ნივთიერების მაგნიტიზაციის რაოდენობრივად აღსაწერად შემოღებულია მაგნიტიზაციის ცნება.

მაგნიტის მაგნიტიზაცია არის ვექტორული ფიზიკური სიდიდე, რომელიც უდრის მაგნიტის ერთეული მოცულობის მთლიან მაგნიტურ მომენტს:

SI-ში მაგნიტიზაცია იზომება A/m-ში.

მაგნიტიზაცია დამოკიდებულია ნივთიერების მაგნიტურ თვისებებზე, გარე ველის სიდიდესა და ტემპერატურაზე. ცხადია, მაგნიტის მაგნიტიზაცია დაკავშირებულია ინდუქციასთან.

როგორც გამოცდილება გვიჩვენებს, ნივთიერებების უმეტესობისთვის და არა ძალიან ძლიერ ველებში, მაგნიტიზაცია პირდაპირპროპორციულია მაგნიტიზაციის გამომწვევი გარე ველის სიძლიერისა:

სადაც c არის ნივთიერების მაგნიტური მგრძნობელობა, განზომილებიანი რაოდენობა.

რაც უფრო დიდია c-ის მნიშვნელობა, მით უფრო მაგნიტირდება ნივთიერება მოცემული გარე ველისთვის.

ამის დამტკიცება შეიძლება

ნივთიერებაში მაგნიტური ველი არის ორი ველის ვექტორული ჯამი: გარე მაგნიტური ველი და შიდა, ანუ შინაგანი მაგნიტური ველი, რომელიც შექმნილია მიკროდინებით. ნივთიერებაში მაგნიტური ველის მაგნიტური ინდუქციის ვექტორი ახასიათებს მიღებულ მაგნიტურ ველს და უდრის გარე და შიდა მაგნიტური ველების მაგნიტური ინდუქციის გეომეტრიულ ჯამს:

ნივთიერების ფარდობითი მაგნიტური გამტარიანობა გვიჩვენებს, რამდენჯერ იცვლება მაგნიტური ველის ინდუქცია მოცემულ ნივთიერებაში.

კონკრეტულად რა ემართება მაგნიტურ ველს ამ კონკრეტულ ნივთიერებაში - გაძლიერებულია თუ დასუსტებული - დამოკიდებულია ამ ნივთიერების ატომის (ან მოლეკულის) მაგნიტუდის სიდიდეზე.

დია- და პარამაგნიტები. ფერომაგნიტები.

მაგნიტებიარის ნივთიერებები, რომლებსაც შეუძლიათ შეიძინონ მაგნიტური თვისებები გარე მაგნიტურ ველში - მაგნიტიზაცია, ე.ი. შექმენით თქვენი საკუთარი შიდა მაგნიტური ველი.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ყველა ნივთიერება მაგნიტურია, რადგან მათი შიდა მაგნიტური ველი განისაზღვრება თითოეული ატომის თითოეული ელექტრონის მიერ წარმოქმნილი მიკროველების ვექტორული ჯამით:

ნივთიერების მაგნიტური თვისებები განისაზღვრება ნივთიერების ელექტრონებისა და ატომების მაგნიტური თვისებებით. მაგნიტური თვისებებიდან გამომდინარე, მაგნიტები იყოფა დიამაგნიტურ, პარამაგნიტურ, ფერომაგნიტურ, ანტიფერომაგნიტურ და ფერიტებად. განვიხილოთ ნივთიერებების ეს კლასები თანმიმდევრობით.

ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ როდესაც ნივთიერება მოთავსებულია მაგნიტურ ველში, შეიძლება მოხდეს ორი ეფექტი:

1. პარამაგნიტური, რაც იწვევს მაგნიტში მაგნიტური ველის ზრდას ატომების მაგნიტური მომენტების ორიენტაციის გამო გარე ველის მიმართულებით.

2. დიამაგნიტური, რაც იწვევს ველის შესუსტებას გარე ველში ელექტრონების ორბიტების პრეცესიის გამო.

როგორ განვსაზღვროთ ამ ეფექტებიდან რომელი მოხდება (ან ორივე ერთდროულად), რომელი აღმოჩნდება უფრო ძლიერი, რა ემართება საბოლოო ჯამში მაგნიტურ ველს მოცემულ ნივთიერებაში - გაძლიერებულია თუ დასუსტებული?

როგორც უკვე ვიცით, ნივთიერების მაგნიტური თვისებები განისაზღვრება მისი ატომების მაგნიტური მომენტებით, ხოლო ატომის მაგნიტური მომენტი შედგება მის შემადგენლობაში შემავალი ელექტრონების ორბიტალური და შინაგანი სპინის მაგნიტური მომენტებისგან:

.

ზოგიერთი ნივთიერების ატომისთვის ელექტრონების ორბიტალური და სპინის მაგნიტური მომენტების ვექტორული ჯამი არის ნული, ე.ი. მთელი ატომის მაგნიტური მომენტი ნულის ტოლია. როდესაც ასეთი ნივთიერებები მოთავსებულია მაგნიტურ ველში, პარამაგნიტური ეფექტი, ბუნებრივია, ვერ წარმოიქმნება, რადგან ის წარმოიქმნება მხოლოდ მაგნიტურ ველში ატომების მაგნიტური მომენტების ორიენტაციის გამო, მაგრამ აქ ისინი არ არსებობენ.

მაგრამ ელექტრონის ორბიტების პრეცესია გარე ველში, რომელიც იწვევს დიამაგნიტურ ეფექტს, ყოველთვის ხდება, ამიტომ დიამაგნიტური ეფექტი ხდება ყველა ნივთიერებაში, როდესაც ისინი მოთავსებულია მაგნიტურ ველში.

ამრიგად, თუ ნივთიერების ატომის (მოლეკულის) მაგნიტური მომენტი ნულის ტოლია (ელექტრონების მაგნიტური მომენტების ურთიერთკომპენსაციის გამო), მაშინ როდესაც ასეთი ნივთიერება მოთავსებულია მაგნიტურ ველში, მასში მოხდება მხოლოდ დიამაგნიტური ეფექტი. . ამ შემთხვევაში, მაგნიტის საკუთარი მაგნიტური ველი მიმართულია გარე ველის საპირისპიროდ და ასუსტებს მას. ასეთ ნივთიერებებს დიამაგნიტური ეწოდება.

დიამაგნიტები არის ნივთიერებები, რომლებშიც გარე მაგნიტური ველის არარსებობის შემთხვევაში მათი ატომების მაგნიტური მომენტები ნულის ტოლია.

გარე მაგნიტურ ველში დიამაგნიტები მაგნიტიზებულია გარე ველის მიმართულების საწინააღმდეგოდ და, შესაბამისად, ასუსტებს მას

B = B 0 - B¢, m< 1.

ველის შესუსტება დიამაგნიტურ მასალაში ძალიან მცირეა. მაგალითად, ერთ-ერთი უძლიერესი დიამაგნიტური მასალისთვის, ბისმუტი, m » 0,99998.

ბევრი ლითონი (ვერცხლი, ოქრო, სპილენძი), ორგანული ნაერთების უმეტესობა, ფისები, ნახშირბადი და ა.შ. დიამაგნიტურია.

თუ გარე მაგნიტური ველის არარსებობის შემთხვევაში, ნივთიერების ატომების მაგნიტური მომენტი განსხვავდება ნულიდან, როდესაც ასეთი ნივთიერება მოთავსებულია მაგნიტურ ველში, მასში გამოჩნდება დიამაგნიტური და პარამაგნიტური ეფექტები, მაგრამ დიამაგნიტური ეფექტი. ყოველთვის გაცილებით სუსტია ვიდრე პარამაგნიტური და პრაქტიკულად უხილავია მის ფონზე. მაგნიტის საკუთარი მაგნიტური ველი გარე ველთან ერთად იქნება მიმართული და გაზრდის მას. ასეთ ნივთიერებებს პარამაგნიტები ეწოდება. პარამაგნიტები არის ნივთიერებები, რომლებშიც გარე მაგნიტური ველის არარსებობის შემთხვევაში მათი ატომების მაგნიტური მომენტები ნულის ტოლია.

გარე მაგნიტურ ველში პარამაგნიტები მაგნიტიზებულია გარე ველის მიმართულებით და აძლიერებს მას. Მათთვის

B = B 0 +B¢, m > 1.

პარამაგნიტური მასალების უმეტესობისთვის მაგნიტური გამტარიანობა ოდნავ აღემატება ერთიანობას.

პარამაგნიტურ მასალებს მიეკუთვნება იშვიათი დედამიწის ელემენტები, პლატინა, ალუმინი და ა.შ.

თუ დიამაგნიტური ეფექტი, B = B 0 -B¢, m< 1.

თუ დია- და პარამაგნიტური ეფექტები, B = B 0 +B¢, m > 1.

ფერომაგნიტები.

ყველა დია- და პარამაგნიტი არის ძალიან სუსტად მაგნიტიზებული ნივთიერებები; მათი მაგნიტური გამტარიანობა ახლოსაა ერთიანობასთან და არ არის დამოკიდებული მაგნიტური ველის სიძლიერეზე H. დია- და პარამაგნიტებთან ერთად არის ნივთიერებები, რომლებიც შეიძლება ძლიერ მაგნიტიზდეს. მათ ფერომაგნიტები ეწოდება.

ფერომაგნიტები ან ფერომაგნიტური მასალები ამ ნივთიერებების მთავარი წარმომადგენლის - რკინის (ფერუმ) ლათინური სახელიდან მიიღეს. ფერომაგნიტები, რკინის გარდა, შეიცავს კობალტს, ნიკელის გადოლინიუმს, ბევრ შენადნობს და ქიმიურ ნაერთს. ფერომაგნიტები არის ნივთიერებები, რომლებიც შეიძლება იყოს ძალიან ძლიერი მაგნიტიზებული, რომელშიც შიდა (შიდა) მაგნიტური ველი შეიძლება იყოს ასობით და ათასობით ჯერ უფრო მაღალი ვიდრე გარე მაგნიტური ველი, რამაც გამოიწვია იგი.

ფერომაგნიტების თვისებები

1. ძლიერ მაგნიტიზაციის უნარი.

ფარდობითი მაგნიტური გამტარიანობის m მნიშვნელობა ზოგიერთ ფერომაგნიტში აღწევს 106 მნიშვნელობას.

2. მაგნიტური გაჯერება.

ნახ. სურათი 5 გვიჩვენებს მაგნიტიზაციის ექსპერიმენტულ დამოკიდებულებას გარე მაგნიტური ველის სიძლიერეზე. როგორც ნახატიდან ჩანს, გარკვეული მნიშვნელობიდან H, ფერომაგნიტების დამაგნიტების რიცხვითი მნიშვნელობა პრაქტიკულად რჩება მუდმივი და J us-ის ტოლი. ეს ფენომენი აღმოაჩინა რუსმა მეცნიერმა ა.გ. Stoletov და მოუწოდა მაგნიტური გაჯერება.

ძაბვის მატებასთან ერთად ინდუქცია თავდაპირველად იზრდება, მაგრამ მაგნიტის მაგნიტიზებისას მისი ზრდა ნელდება და ძლიერ ველებში იზრდება წრფივი კანონის მიხედვით (ნახ. 6).

B(H) არაწრფივი დამოკიდებულების გამო,

იმათ. მაგნიტური გამტარიანობა m კომპლექსურად დამოკიდებულია მაგნიტური ველის სიძლიერეზე (ნახ. 7). თავდაპირველად, ველის სიძლიერის მატებასთან ერთად, m იზრდება საწყისი მნიშვნელობიდან გარკვეულ მაქსიმალურ მნიშვნელობამდე, შემდეგ კი მცირდება და ასიმპტომურად მიისწრაფვის ერთიანობისკენ.

4. მაგნიტური ჰისტერეზი.

ფერომაგნიტების კიდევ ერთი გამორჩეული თვისებაა მათი

მაგნიტიზაციის შენარჩუნების უნარი მაგნიტირების ველის მოხსნის შემდეგ. როდესაც გარე მაგნიტური ველის სიძლიერე იცვლება ნულიდან დადებითი მნიშვნელობებისკენ, ინდუქცია იზრდება (ნახ. 8, განყოფილება

ნულამდე კლებისას მაგნიტური ინდუქცია ჩამორჩება კლებაში და როცა მნიშვნელობა ნულის ტოლია გამოდის ტოლი (ნარჩენი ინდუქცია), ე.ი. როდესაც გარე ველი ამოღებულია, ფერომაგნიტი რჩება მაგნიტიზებული და არის მუდმივი მაგნიტი. ნიმუშის სრულად დემაგნიტიზაციისთვის აუცილებელია მაგნიტური ველის საპირისპირო მიმართულებით გამოყენება - . მაგნიტური ველის სიძლიერის სიდიდე, რომელიც უნდა იქნას გამოყენებული ფერომაგნიტზე, რათა მთლიანად დემაგნიტიზდეს, ეწოდება იძულებითი ძალა.

ფერომაგნიტში მაგნიტური ინდუქციის ცვლილებებსა და გარე მაგნიტიზებული ველის ინტენსივობის ცვლილებებს შორის შეფერხების ფენომენს, რომელიც ცვალებადია სიდიდისა და მიმართულებით, ეწოდება მაგნიტური ჰისტერეზი.

ამ შემთხვევაში, დამოკიდებულება გამოსახული იქნება მარყუჟის ფორმის მრუდით, რომელსაც ეწოდება ჰისტერეზის მარყუჟები,ნაჩვენებია ნახ.8.

ჰისტერეზის მარყუჟის ფორმის მიხედვით განასხვავებენ მაგნიტურად მძიმე და რბილ მაგნიტურ ფერომაგნიტებს. მყარი ფერომაგნიტები არის ნივთიერებები მაღალი ნარჩენი მაგნიტიზაციით და მაღალი იძულებითი ძალით, ე.ი. ფართო ჰისტერეზის მარყუჟით. ისინი გამოიყენება მუდმივი მაგნიტების (ნახშირბადის, ვოლფრამის, ქრომის, ალუმინის-ნიკელის და სხვა ფოლადების) დასამზადებლად.

რბილი ფერომაგნიტები არის დაბალი იძულებითი ძალის მქონე ნივთიერებები, რომლებიც ძალიან ადვილად ახდენენ მაგნიტიზირებას, ვიწრო ჰისტერეზის მარყუჟით. (ამ თვისებების მისაღებად სპეციალურად შეიქმნა ე.წ. სატრანსფორმატორო რკინა, რკინის შენადნობი სილიციუმის მცირე შერევით). მათი გამოყენების სფეროა ტრანსფორმატორის ბირთვების წარმოება; მათ შორისაა რბილი რკინა, რკინისა და ნიკელის შენადნობები (პერმალოი, სუპერმალოი).

5. კურიის ტემპერატურის არსებობა (წერტილი).

კური წერტილი- ეს არის მოცემული ფერომაგნიტის დამახასიათებელი ტემპერატურა, რომლის დროსაც ფერომაგნიტური თვისებები მთლიანად ქრება.

როდესაც ნიმუში თბება კურიის წერტილის ზემოთ, ფერომაგნიტი იქცევა ჩვეულებრივ პარამაგნიტად. როდესაც გაცივდება კიურის წერტილის ქვემოთ, ის იბრუნებს ფერომაგნიტურ თვისებებს. ეს ტემპერატურა განსხვავებულია სხვადასხვა ნივთიერებისთვის (Fe ​​- 770 0 C, Ni - 260 0 C).

6. მაგნიტოსტრიქცია- ფერომაგნიტების დეფორმაციის ფენომენი მაგნიტიზაციის დროს. მაგნიტოსტრიქციის სიდიდე და ნიშანი დამოკიდებულია მაგნიტირების ველის სიძლიერესა და ფერომაგნიტის ბუნებაზე. ეს ფენომენი ფართოდ გამოიყენება მძლავრი ულტრაბგერითი ემიტერების შესაქმნელად, რომლებიც გამოიყენება სონარში, წყალქვეშა კომუნიკაციებში, ნავიგაციაში და ა.შ.

ფერომაგნიტებში საპირისპირო ფენომენიც შეინიშნება - დეფორმაციის დროს მაგნიტიზაციის ცვლილება. მნიშვნელოვანი მაგნიტოსტრიქციის მქონე შენადნობები გამოიყენება ინსტრუმენტებში, რომლებიც გამოიყენება წნევისა და დეფორმაციის გასაზომად.

ფერომაგნეტიზმის ბუნება

ფერომაგნეტიზმის აღწერილობითი თეორია შემოგვთავაზა ფრანგმა ფიზიკოსმა პ. ვაისმა 1907 წელს, ხოლო კვანტურ მექანიკაზე დაფუძნებული თანმიმდევრული რაოდენობრივი თეორია შეიმუშავეს საბჭოთა ფიზიკოსმა ჯ. ფრენკელმა და გერმანელმა ფიზიკოსმა ვ. ჰაიზენბერგმა (1928).

თანამედროვე კონცეფციების მიხედვით, ფერომაგნიტების მაგნიტური თვისებები განისაზღვრება ელექტრონების სპინის მაგნიტური მომენტებით (სპინები); ფერომაგნიტები შეიძლება იყვნენ მხოლოდ კრისტალური ნივთიერებები, რომელთა ატომებს აქვთ დაუმთავრებელი შიდა ელექტრონული გარსები დაუკომპენსირებული სპინებით. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ძალები, რომლებიც აიძულებენ ელექტრონების სპინის მაგნიტურ მომენტებს ერთმანეთის პარალელურად ორიენტირებას. ამ ძალებს უწოდებენ გაცვლითი ურთიერთქმედების ძალებს; ისინი კვანტური ხასიათისაა და გამოწვეულია ელექტრონების ტალღური თვისებებით.

ამ ძალების გავლენის ქვეშ, გარე ველის არარსებობის შემთხვევაში, ფერომაგნიტი იყოფა მიკროსკოპული რეგიონების დიდ რაოდენობად - დომენებად, რომელთა ზომებია 10 -2 - 10 -4 სმ. თითოეულ დომენში, ელექტრონის სპინები ორიენტირებულია ერთმანეთზე პარალელურად, ისე, რომ მთელი დომენი მაგნიტიზებულია გაჯერებამდე, მაგრამ მაგნიტიზაციის მიმართულებები ცალკეულ დომენებში განსხვავებულია, ასე რომ მთლიანი ფერომაგნიტის მთლიანი (მთლიანი) მაგნიტური მომენტი ნულის ტოლია. . როგორც ცნობილია, ნებისმიერი სისტემა მიდრეკილია იყოს ისეთ მდგომარეობაში, რომელშიც მისი ენერგია მინიმალურია. ფერომაგნიტის დომენებად დაყოფა ხდება იმის გამო, რომ დომენის სტრუქტურის ფორმირებისას ფერომაგნიტის ენერგია მცირდება. კურიის წერტილი არის ტემპერატურა, რომლის დროსაც ხდება დომენის განადგურება და ფერომაგნიტი კარგავს ფერომაგნიტურ თვისებებს.

ფერომაგნიტების დომენური სტრუქტურის არსებობა ექსპერიმენტულად დადასტურდა. მათზე დაკვირვების პირდაპირი ექსპერიმენტული მეთოდია ფხვნილის ფიგურების მეთოდი. თუ წვრილი ფერომაგნიტური ფხვნილის წყალხსნარი (მაგალითად, მაგნიტი) გამოიყენება ფერომაგნიტური მასალის საგულდაგულოდ გაპრიალებულ ზედაპირზე, მაშინ ნაწილაკები უპირატესად წყდება მაგნიტური ველის მაქსიმალური არაერთგვაროვნების ადგილებში, ე.ი. დომენებს შორის საზღვრებზე. ამიტომ, დასახლებული ფხვნილი ასახავს დომენების საზღვრებს და მსგავსი სურათის გადაღება შესაძლებელია მიკროსკოპის ქვეშ.

ვინაიდან, როგორც ცნობილია, ყველა სისტემა მიისწრაფვის მინიმალური ენერგიისკენ, ხდება დომენის საზღვრების გადაადგილების პროცესი, რომლის დროსაც იზრდება დაბალი ენერგიის მქონე დომენების მოცულობა, ხოლო უფრო მაღალი ენერგიით მცირდება (ნახ. 9, ბ). ძალიან სუსტი ველების შემთხვევაში ეს საზღვრების გადაადგილებები შექცევადია და ზუსტად მიჰყვება ველის ცვლილებებს (თუ ველი გამორთულია, მაგნიტიზაცია ისევ ნული იქნება). ეს პროცესი შეესაბამება B(H) მრუდის მონაკვეთს (ნახ. 10). როგორც ველი იზრდება, დომენის საზღვრების გადაადგილება შეუქცევადი ხდება.

როდესაც მაგნიტიზებული ველი საკმარისად ძლიერია, ენერგიულად არახელსაყრელი დომენები ქრება (ნახ. 9, გ, ნახ. 7 მონაკვეთი). თუ ველი კიდევ უფრო იზრდება, დომენების მაგნიტური მომენტები ბრუნავს ველის გასწვრივ, ისე, რომ მთელი ნიმუში იქცევა ერთ დიდ დომენად (ნახ. 9, დ, ნახ. 10 მონაკვეთი).

ფერომაგნიტების მრავალი საინტერესო და ღირებული თვისება საშუალებას აძლევს მათ ფართოდ გამოიყენონ მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების სხვადასხვა დარგში: ტრანსფორმატორის ბირთვების და ელექტრომექანიკური ულტრაბგერითი ემიტერების წარმოებისთვის, როგორც მუდმივი მაგნიტები და ა.შ. ფერომაგნიტური მასალები გამოიყენება სამხედრო საქმეებში: სხვადასხვა ელექტრო და რადიო მოწყობილობებში; როგორც ულტრაბგერის წყაროები - სონარში, ნავიგაციაში, წყალქვეშა კომუნიკაციებში; როგორც მუდმივი მაგნიტები - მაგნიტური მაღაროების შექმნისას და მაგნიტომეტრიული დაზვერვისთვის. მაგნიტომეტრიული დაზვერვა საშუალებას გაძლევთ აღმოაჩინოთ და ამოიცნოთ ფერომაგნიტური მასალების შემცველი ობიექტები; გამოიყენება წყალქვეშა და ნაღმსაწინააღმდეგო სისტემაში.

კოჭის მაგნიტური მომენტი დენით არის ფიზიკური სიდიდე, ისევე როგორც ნებისმიერი სხვა მაგნიტური მომენტი, რომელიც ახასიათებს მოცემული სისტემის მაგნიტურ თვისებებს. ჩვენს შემთხვევაში, სისტემა წარმოდგენილია წრიული კოჭით დენით. ეს დენი ქმნის მაგნიტურ ველს, რომელიც ურთიერთქმედებს გარე მაგნიტურ ველთან. ეს შეიძლება იყოს როგორც დედამიწის ველი, ასევე მუდმივი ან ელექტრომაგნიტის ველი.

ნახატი— 1 წრიული შემობრუნება დენით

წრიული ხვეული დენით შეიძლება წარმოდგენილი იყოს მოკლე მაგნიტის სახით. უფრო მეტიც, ეს მაგნიტი მიმართული იქნება ხვეულის სიბრტყეზე პერპენდიკულურად. ასეთი მაგნიტის პოლუსების მდებარეობა განისაზღვრება გიმლეტის წესით. რომლის მიხედვითაც ჩრდილოეთი პლუსი განთავსდება კოჭის სიბრტყის უკან, თუ მასში დენი მოძრაობს საათის ისრის მიმართულებით.

ნახატი— 2 წარმოსახვითი ზოლის მაგნიტი კოჭის ღერძზე

ეს მაგნიტი, ანუ ჩვენი წრიული ხვეული დენით, ისევე როგორც ნებისმიერი სხვა მაგნიტი, გავლენას მოახდენს გარე მაგნიტური ველით. თუ ეს ველი ერთგვაროვანია, მაშინ წარმოიქმნება ბრუნი, რომელიც მიმართავს კოჭის შემობრუნებას. ველი ბრუნავს ხვეულს ისე, რომ მისი ღერძი მდებარეობს ველის გასწვრივ. ამ შემთხვევაში, თავად ხვეულის ველის ხაზები, როგორც პატარა მაგნიტი, უნდა ემთხვეოდეს გარე ველს მიმართულებით.

თუ გარე ველი არ არის ერთგვაროვანი, მაშინ მთარგმნელობითი მოძრაობა დაემატება ბრუნვას. ეს მოძრაობა მოხდება იმის გამო, რომ ველის უფრო მაღალი ინდუქციის სექციები უფრო მეტად იზიდავს ჩვენს მაგნიტს კოჭის სახით, ვიდრე ქვედა ინდუქციის მქონე უბნები. და კოჭა დაიწყებს მოძრაობას მინდვრისკენ უფრო დიდი ინდუქციით.

წრიული ხვეულის მაგნიტუდის სიდიდე დენით შეიძლება განისაზღვროს ფორმულით.

ფორმულა - 1 შემობრუნების მაგნიტური მომენტი

სად, მე არის დენი, რომელიც მიედინება შემობრუნებაში

შემობრუნების S არე დენით

n ნორმალური სიბრტყეზე, რომელშიც ხვეული მდებარეობს

ამრიგად, ფორმულიდან ირკვევა, რომ ხვეულის მაგნიტური მომენტი არის ვექტორული სიდიდე. ანუ, გარდა ძალის სიდიდისა, ანუ მისი მოდულისა, აქვს მიმართულებაც. მაგნიტურმა მომენტმა მიიღო ეს თვისება იმის გამო, რომ იგი მოიცავს ნორმალურ ვექტორს კოჭის სიბრტყის მიმართ.

მასალის კონსოლიდაციის მიზნით, შეგიძლიათ განახორციელოთ მარტივი ექსპერიმენტი. ამისათვის ჩვენ გვჭირდება სპილენძის მავთულის წრიული ხვეული, რომელიც დაკავშირებულია ბატარეასთან. ამ შემთხვევაში, მიწოდების მავთულები უნდა იყოს საკმარისად თხელი და სასურველია ერთად გადაბმული. ეს შეამცირებს მათ გავლენას გამოცდილებაზე.

ნახატი—

ახლა მოდით დავკიდოთ ხვეული მიწოდების სადენებზე ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში, რომელიც შეიქმნა, ვთქვათ, მუდმივი მაგნიტებით. კოჭა ჯერ კიდევ დეენერგიულია და მისი სიბრტყე ველის ხაზების პარალელურია. ამ შემთხვევაში, წარმოსახვითი მაგნიტის მისი ღერძი და პოლუსები პერპენდიკულარული იქნება გარე ველის ხაზებზე.

ნახატი—

როდესაც დენი მიემართება კოჭას, მისი სიბრტყე პერპენდიკულურად აღმოჩნდება მუდმივი მაგნიტის ძალის ხაზებზე და ღერძი გახდება მათ პარალელურად. უფრო მეტიც, ხვეულის ბრუნვის მიმართულება განისაზღვრება ჯიმლეტის წესით. და მკაცრად რომ ვთქვათ, მიმართულება, რომლითაც დენი მიედინება შემობრუნების გასწვრივ.