Magnetikas: Skirtumas tarp puslapio versijų
Ištrintas turinys Pridėtas turinys
SNėra keitimo santraukos |
|||
Eilutė 1:
{{Pagr|Magnetizmas}}
'''Magnetikas''' – medžiaga, kurioje dėl jos vidinės sandaros pakinta ją veikiantis išorinis magnetinis laukas. Išorinio magnetinio lauko pasikeitimas magnetike vadinamas to magnetiko '''[[Įmagnetinimas|įmagnetėjimu]]'''.
Magnetikų magnetinės savybės priklauso nuo jų atominės sandaros. Jų priežastis visiškai paaiškinti galima tik remiantis [[Kvantinė mechanika|kvantine mechanika]].
Fizikoje įvesti specialūs [[Fizikinis dydis|fizikiniai dydžiai]], apibūdinantys magnetines savybes, pagal kurias visi magnetikai skirstomi į diamagnetikus, paramagnetikus ir feromagnetikus.
== Magnetines savybes apibūdinantys fizikiniai dydžiai ==
Išorinis [[magnetinis laukas]] <math>\vec{B}_0</math> įsiskverbęs į magnetiko vidų sumuojasi su magnetiko viduje susidariusiu lauku <math>\vec{B}'</math>:▼
▲Išorinis magnetinis laukas <math>\vec{B}_0</math> įsiskverbęs į magnetiko vidų sumuojasi su magnetiko viduje susidariusiu lauku <math>\vec{B}'</math>:
<math>\vec{B}=\vec{B}_0+\vec{B}'</math>
Eilutė 13:
kur <math>\vec{B}</math> yra atstojamasis magnetinis laukas magnetiko viduje.
Savąjį [[Magnetinis laukas|magnetinį lauką]] <math>\vec{B}'</math> magnetiko viduje kuria '''molekulinės srovės''':
* elektronų sukimasis apie branduolius nekintamomis orbitomis
Eilutė 25:
kur <math>I\!</math> – srovės, atsirandančios dėl elektrono sukimosi stipris, o <math>\vec{S}</math> – elektrono orbitos ribojamas plotas - vektorius.
Nepaveikto išoriniu lauku magnetiko struktūrinių dalelių magnetiniai momentai orientuoti atsitiktinai (netvarkingai), todėl bendras visų jų kuriamas magnetinis laukas lygus nuliui. Tačiau tokią medžiagą paveikus išoriniu magnetiniu lauku tie magnetiniai momentai orientuosis jo kryptimi ir sukurs vidinį [[Magnetinis laukas|magnetinį lauką]] (magnetikas [[Įmagnetinimas|įmagnetės]]).
Įmagnetėjimo didumą apibūdina '''įmagnetėjimo vektorius''' <math>\vec{J}</math>:
Eilutė 54:
== Magnetikų skirstymas ==
Pagal tai, kaip magnetikuose pasikeičia išorinis magnetinis laukas, jie skirstomi į jau minėtus diamagnetikus, paramagnetikus ir feromagnetikus.
=== Diamagnetikai ===
Tai magnetikai, kuriuose magnetinis laukas šiek tiek susilpnėja. Jų <math>\mu<1,\ \chi<0</math>
eilutė 64 ⟶ 62:
=== Paramagnetikai ===
Tai magnetikai, kuriuose magnetinis laukas šiek tiek sustiprėja. Jų <math>\mu>1,\ \chi>0</math>
eilutė 82 ⟶ 79:
=== Feromagnetikai ===
Tai magnetikai, kuriuose magnetinis laukas daug kartų sustiprėja. Jų <math>\mu\gg1,\ \chi\gg0</math>
Šių medžiagų, kaip ir paramagnetikų, struktūrinės dalelės ir nesant išorinio magnetinio lauko turi magnetinį momentą. Tačiau tam tikrose srityse, vadinamose '''[[Domenas|domenais]]''', tie momentai būna dar ir orientuoti ta pačia kryptimi (dėl to šios sritys dar vadinamos savaiminio įmagnetinimo sritimis). Vadinasi, domeno viduje magnetinių momentų išsidėstymas būna tvarkingas. Tačiau patys domenai būna įvairių dydžių, o skirtingų [[Domenas|domenų]] [[Magnetinis momentas|magnetinių momentų]] orientacija taip pat skiriasi, dėl to atstojamasis magnetiko [[magnetinis laukas]] lygus nuliui. Feromagnetiką paveikus išoriniu [[Magnetinis laukas|magnetiniu lauku]] [[Domenas|domenai]] orientuojasi jo kryptimi, susijungia į didesnius [[Domenas|domenus]] ir taip susidaro labai stiprus vidinis [[magnetinis laukas]].
Feromagnetiko įmagnetėjimo priklausomybės nuo išorinio magnetinio lauko indukcijos <math>\vec{B}_0</math> grafikas vadinamas '''pradinio įmagnetinimo kreive'''. Ši priklausomybė netiesinė, be to, išoriniam magnetiniam laukui pasiekus tam tikrą vertę įmagnetėjimas nebekinta – pasiekiama ''sotis''. Taip atsitinka dėl to, kad jo kryptimi būna orientuoti visi domenai ir įmagnetėjimui (vadinasi, ir vidiniam magnetiniam laukui) toliau didėti nebėra iš ko.
[[Vaizdas:Histerezes kilpa.PNG|thumb|250px|right|6-ojo tipo juostelės ribinė
Feromagnetikuose susidarančio magnetinio lauko <math>\vec{B}</math> priklausomybę nuo išorinio lauko <math>\vec{B}_0</math> vaizduoja kreivės, vadinamos '''
Magnetinant neįmagnetėjusį feromagnetiką jame susidarančio magnetinio lauko <math>\vec{B}</math> indukcija didėja pagal pradinio įmagnetinimo kreivės lanką P1-P2 (punktyrinė linija). Mažinant išorinio lauko stiprį feromagnetiko viduje kuriamas laukas mažėja tarsi sulėtintai, o išoriniam laukui visai išnykus feromagnetikas lieka įmagnetintas (lankas P2-P3). Tai vadinamasis ''liktinis įmagnetėjimas''.
eilutė 100 ⟶ 96:
Permagnetinimo ciklą galima atlikti ir esant silpnesniems laukams – tuomet gaunamos ''dalinės histerezės kilpos'', kurios telpa ''ribinėje'' (ribinė histerezės kilpa gaunama, kai neįmagnetintas feromagnetikas magnetinamas iki soties ir tada pradedami procesai, aprašyti prieš tai).
Iš feromagnetikų gaminamos feromagnetinės [[Transformatorius|transformatorių]] šerdys, jie naudojami [[Magnetinis laukas|magnetiniam laukui]] ekranuoti, [[Elektromagnetas|elektromagnetuose]], garso kasetėse ir kt.
== Feromagnetikų sandaros ypatybės ==
Feromagnetinės medžiagos turi nekompensuotų elektronų vidinėse orbitose. Tai yra pagrindinė priežastis, dėl kurios susidaro domenai. Magnetinės jėgos tarp atskirų atomų yra per mažos, kad pajėgtų orientuoti atskirus magnetinius momentus viena kryptimi. Tačiau elektrostatinės jėgos tarp išorinių orbitų elektronų yra daug didesnės (išorinių orbitų elektronai yra žymiai arčiau vienas kito). Jos gali orientuoti gretimų atomų išorinių orbitų ašis lygiagrečiai; tada ir jų magnetiniai laukai pasidaro lygiagretūs, ir gana didelės feromagnetiko sritys savaime įgauna vienodą magnetinio lauko kryptį. Tos sritys ir yra domenai.
Visame medžiagos gabale susidaro ne vienas, o daug įvairios krypties domenų, nes bet kuri sistema stengiasi turėti mažiausią [[Potencinė energija|potencinę energiją]], o įmagnetėjus visam medžiagos gabalui, atsirastų didelės potencinės energijos išorinis [[magnetinis laukas]]. Kadangi domenai savaime išsidėsto taip, kad jų lauko linijos eina ne pro išorinę erdvę, o tik pro gretimus atitinkamos krypties domenus, tai kūnas turės mažiausią potencinę energiją, jei jame bus daug domenų. Be to, feromagnetikai yra kristalinės struktūros arba sudaryti iš atskirų dalelyčių, tarp kurių yra didesni ar mažesni tarpeliai. Vienas domenas negali apimti kelių [[Kristalas|kristalų]] ar dalelyčių.
Domenų tūrį taip pat lemia dėsnis, tegiantis, kad bet kokia sistema siekia įgyti mažiausią potencinę energiją. Kuo mažesnis domeno tūris, tuo mažesnė jame kuriamo magnetinio lauko energija; tačiau tuo dažniau pasitaiko, kad gretimų atomų magnetiniai momentai būtų skirtingų krypčių, ir todėl didėja vidutinė tų laukų sąveikos, arba ryšio, energija. Domenų tūris yra toks, kad jų potencinė energija būtų minimali, ir įvairiose medžiagose gali svyruoti nuo 10<math>^{-9}</math> iki 10<math>^{-1}</math> cm<math>^3</math>.
eilutė 112 ⟶ 107:
Magnetinant feromagnetiką vidutinio dydžio išoriniu magnetiniu lauku, vienu metu vyksta du procesai – didėja domenų tūris ir kinta jų įmagnetėjimo kryptys. Domenus vieną nuo kito skiria apie 40 nm storio pereinamosios sritys – '''Blocho sienelės''', kuriose magnetinio lauko kryptis palaipsniui kinta. Kol išorinis laukas silpnas, medžiagos įmagnetėjimas keičiasi labai nežymiai – augančių domenų Blocho sienelės pasislenka nedaug – tik iki pirmųjų jų kelyje pasitaikančių kliūčių: medžiagos priemaišų dalelyčių, tuštumų ir kristalų formos defektų. Ties tokiomis kliūtimis Blocho sienelės kuriam laikui sustoja. Nustojus medžiagą veikti magnetiniu lauku Blocho sienelės grįžta į pradinę padėtį ir medžiaga išsimagnetina, t. y. procesas grįžtamas.
Lauko stiprumui padidėjus pakankamai kliūčiai nugalėti sienelė ją peršoka ir per labai trumpą laiką (10<math>^{-8}</math> s – 10<math>^{-12}</math> s) paslenka tam tikrą atstumą. Šuoliškai pakitus kai kurių tūrių įmagnetėjimui, atsiranda sūkurinės elektros srovės, kurių energija, pavirtusi [[šiluma]], išsisklaido. Dabar nustojus feromagnetiką veikti magnetiniu lauku medžiaga lieka įmagnetinta, nes kai kurių domenų Blocho sienelės nebegali grįžti į pradinę padėtį – kliūtims nugalėti reikia priešingos krypties lauko energijos.
Šuoliškas medžiagos įmagnetėjimo didėjimas, iš leto stiprinant lauką, vadinamas '''Barkhauzeno efektu'''.
eilutė 121 ⟶ 116:
[[Kategorija:Magnetizmas]]
[[en:Magnetic storage]]
[[id:Penyimpanan magnetik]]
[[ja:磁気記録]]
[[kk:Магниттік материалдар]]
[[ko:자기 디스크]]
[[no:Magnetlager]]
[[pl:Nośnik magnetyczny]]
[[ru:Магнитные материалы]]
[[ro:Dispozitiv de stocare magnetic]]
[[uk:Запис магнітний]]
[[zh:磁儲存]]
| |||