Մագնիսական նյութերի հիմնական գաղափարները

Մագնիսական դիպոլի մոմենտը

Նույն վարկածային մագնիսական դաշտում հայտնվելու դեպքում տարբեր նյութերը կարող են ցուցադրել շատ տարբեր պատասխանատուություն։ Հիմնական պատճառները հասկանալու համար պետք է սկսել նախ հասկանալ, թե ինչպես մագնիսական դիպոլները կառավարում են մագնիսական վարքը։ Այս հասկացությունը սկսվում է մագնիսական դիպոլի մոմենտի հետազոտությունից։

Մագնիսական դիպոլի մոմենտը, որը հաճախ կրճատ անվանում են մագնիսական մոմենտ, էլեկտրոմագնիսականության հիմնական հասկացություններից է։ Այն հանդիսանում է կարևոր գործիք հասկանալու և քանակացուցնելու հոսանք-փոխանցող օղակի և համասեռ մագնիսական դաշտի միջև հարաբերությունը։ Հոսանք-փոխանցող օղակի մագնիսական մոմենտը, որը ունի A մակերես և I հոսանք, սահմանվում է հետևյալ կերպ.

Նշենք, որ մակերեսը սահմանվում է որպես վեկտոր, որը դարձնում է մագնիսական մոմենտը նույնպես վեկտորական մեծություն։ Երկու վեկտորներն էլ ունեն նույն ուղղությունը։

Մագնիսական մոմենտի ուղղությունը ուղղահայաց է օղակի հարթությանը։ Ուղղությունը կարող է գտնվել աջ ձեռքի կանոնի կիրառմամբ՝ եթե ձեռքի մատները կունկարեք հոսանքի հոսքի ուղղությամբ, ապա ձեռքի մանկուն ցույց կտա մագնիսական մոմենտի վեկտորի ուղղությունը։ Սա պատկերված է գծապատկեր 1-ում։

Օղակի մագնիսական մոմենտը որոշվում է միայն հոսանքով, որն անցնում է այն միջով և այն ամբողջացնող մակերեսով։ Այն չի փոխվում օղակի ձևի կախվածությամբ։

Մոմենտ և մագնիսական մոմենտ

Նայեք գծապատկեր 2-ին, որը ցույց է տալիս հոսանք-փոխանցող օղակը համասեռ մագնիսական դաշտում դիրքավորվածը։

Նկարում ներկայացված է.

•  I նշանակում է հոսանքը։

• B նշանակում է մագնիսական դաշտի վեկտորը։

• u նշանակում է մագնիսական մոմենտը։

• θ նշանակում է մագնիսական մոմենտի վեկտորի և մագնիսական դաշտի վեկտորի միջև անկյունը։

Քանի որ օղակի հակադիր կողմերի վրա ազդող ուժերը հավասարակշռում են միմյանց, օղակի վրա ազդող ընդհանուր ուժը հավասար է զրոյի։ Այնպես էլ, օղակը ենթարկվում է մագնիսական մոմենտին։ Այս մոմենտի մեծությունը օղակի վրա ազդող հաշվվում է հետևյալ կերպ.

Հավասարում 2-ից կարող ենք հասկանալ, որ մոմենտը (t) ուղիղ հարաբերություն ունի մագնիսական մոմենտի հետ։ Դա բացահայտում է, որ մագնիսական մոմենտը գործում է ինչպես մագնիսը. երբ դրա վրա ազդում է վարկածային մագնիսական դաշտ, այն ենթարկվում է մոմենտին։ Այս մոմենտը միշտ ունի ուղղություն օղակը պտտելու դիրքի ուղղությամբ, որը կառավարում է կայուն հավասարակշռությունը։

Կայուն հավասարակշռությունը հասնում է, երբ մագնիսական դաշտը ուղղահայաց է օղակի հարթությանը (այսինքն, θ=0^o )։ Եթե օղակը կարող է լինել մի փոքր պտտվել այս դիրքից, մոմենտը կգործադրի օղակի վրա դիրքը վերադարձնելու համար կայուն հավասարակշռության վիճակին։ Մոմենտը նաև զրո է, երբ θ=180^o : Այս դեպքում օղակը գտնվում է անկայուն հավասարակշռության վիճակում։ Օղակի փոքր պտույտը դիրքից θ=180^o կհանգեցնի մոմենտի ազդեցությանը, որը կդիրքը պտտի ավելի հեռու դիրքի, որը կառավարում է θ=0^o դիրքը։

Ինչու է մագնիսական մոմենտը կարևոր

Շատ սարքերը կախված են հոսանք-փոխանցող օղակի և մագնիսական դաշտի միջև հարաբերությունից։ Օրինակ, էլեկտրական շարժիչի մոմենտը հիմնված է շարժիչի մագնիսական դաշտի և հոսանք-փոխանցող հաղորդակների միջև հարաբերության վրա։ Այս հարաբերության ընթացքում պոտենցիալ էներգիան փոփոխվում է հաղորդակների պտույտի ընթացքում։

Մագնիսական մոմենտի և վարկածային մագնիսական դաշտի միջև հարաբերությունը ստեղծում է պոտենցիալ էներգիան մեր մագնիսական համակարգում։ Այս երկու վեկտորների միջև անկյունը որոշում է համակարգում պահված էներգիայի (U) քանակը, ինչպես ցույց է տրված հետևյալ հավասարման մեջ.

Հետևյալն է պահպանված էներգիայի արժեքները մի քանի կարևոր կոնֆիգուրացիաների համար.

Երբ θ=0^o , համակարգը գտնվում է կայուն հավասարակշռության վիճակում, և պահպանված էներգիան հասնում է իր մինիմալ արժեքին, որը U=-uB է։

Երբ θ=90^o , պահպանված էներգիան բարձրացել է մինչև U=0 ։

Երբ θ=180^o, պահպանված էներգիան հասնում է իր մաքսիմալ արժեքին, որը U=uB է։ Այս հատուկ վիճակը ներկայացնում է անկայուն հավասարակշռության դիրքը։

Մագնիսական նյութերի համար մագնիսական դաշտի ստեղծումը հասկանալու համար անհրաժեշտ է հասկանալ քվանտային մեխանիկան։ Այնուամենայնիվ, քանի որ այս թեման գոյություն չունի այս հոդվածում, մենք կարող ենք օգտագործել մագնիսական մոմենտի հասկացությունը և դասական ատոմային մոդելը, որպեսզի ստանանք արժեքական պատկերացումներ նյութերի հետ հարաբերությունների վերաբերյալ վարկածային մագնիսական դաշտում։

Այս մոդելը պատկերում է էլեկտրոնը որպես ուղեծր շարունակող և իր սեփական առանցքի շուրջ պտտվող մի մասնիկ, ինչպես համարյա ցույց է տրված գծապատկեր 3-ում։

Էլեկտրոնների, ատոմների և օբյեկտների ընդհանուր մագնիսական մոմենտը

Էլեկտրոնի ուղեծրային շարժումը կարող է համեմատվել փոքր հոսանք-փոխանցող օղակի հետ։ Այսպիսով, այն ստեղծում է մագնիսական մոմենտ (նշված է (u1 ) գծապատկերում)։ Նմանապես, էլեկտրոնի պտույտը նույնպես ստեղծում է մագնիսական մոմենտ (u2)։ Էլեկտրոնի ընդհանուր մագնիսական մոմենտը այս երկու մագնիսական մոմենտների վեկտորային գումարն է։

Ատոմի համար նրա ընդհանուր մագնիսական մոմենտը նրա բոլոր էլեկտրոնների մագնիսական մոմենտների վեկտորային գումարն է։ Չնայած ատոմի պրոտոնները նույնպես ունեն մագնիսական դիպոլ, նրանց ընդհանուր ազդեցությունը համեմատաբար ներկայացում է ներկայացնում է նկատելի ներկայացում էլեկտրոնների համեմատաբար։

Օբյեկտի ընդհանուր մագնիսական մոմենտը որոշվում է նրա բոլոր ատոմների մագնիսական մոմենտների վեկտորային գումարով։

Մագնիսացման վեկտորը

Նյութի մագնիսական հատկությունները որոշվում են նրա բաղադրիչ մասնիկների մագնիսական մոմենտներով։ Նախորդում հոդվածում քննարկված է, որ այս մագնիսական մոմենտները կարող են մտածվել որպես փոքր մագնիսներ։ Երբ նյութը դրվում է վարկածային մագնիսական դաշտում, նյութի ատոմային մագնիսական մոմենտները հարաբերում են կիրառված դաշտի հետ և ենթարկվում են մոմենտին։ Այս մոմենտը ունի ուղղություն մագնիսական մոմենտները նույն ուղղությամբ դասավորելու համար։

Նյութի մագնիսական վիճակը կախված է երկու գործոններից. նյութում ներկայացված ատոմային մագնիսական մոմենտների քանակից և դրանց համարձակության աստիճանից։ Եթե միկրոսկոպական հոսանք-փոխանցող օղակների կողմից ստեղծված մագնիսական մոմենտները պատահական ուղղությամբ են դասավորված, նրանք կորցնեն իրարը և արդյունքում կստացվի նշանակալի ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկայացում ներկ......