Чим створюються молекулярні струми із гіпотези ампера. Магнітне поле

За останні 50 років всі галузі наук зробили крок вперед. Але прочитавши безліч журналів про природу магнетизму та гравітації, можна дійти висновку, що у людини з'являється ще більше питаньчим було.

Природа магнетизму та гравітації

Всім очевидно і зрозуміло, що предмети, підкинуті нагору, стрімко падають на землю. Що ж їх приваблює? Можна сміливо припустити, що вони притягуються якимись невідомими силами. Ті самі сили отримали назву – природна гравітація. Після кожного, хто цікавиться, стикається з безліччю суперечок, здогадів, припущень і питань. Яка природа магнетизму? Чим є результатом якого впливу вони утворюються? У чому виявляється їхня сутність, а також частота? Як вони впливають на навколишнє середовищеі на кожну людину окремо? Як раціонально можна використовувати це явище на благо цивілізації?

Поняття магнітизму

На початку ХІХ століття фізик Ерстед Ханс Крістіан відкрив магнітне поле електричного струму. Це дало можливість припускати, що природа магнетизму тісно взаємопов'язана з електричним струмом, який утворюється всередині кожного існуючих атомів. Постає питання, якими явищами можна пояснити природу земного магнетизму?

На сьогоднішній день встановлено, що магнітні поля в намагнічених об'єктах зароджуються в більшою міроюелектронами, які безперервно роблять оберти навколо своєї осі та біля ядра існуючого атома.

Давно встановлено, що хаотичне переміщення електронів являє собою справжнісінький електричний струм, а його проходження провокує зародження магнітного поля. Підсумовуючи цю частину, можна сміливо стверджувати, що електрони внаслідок свого хаотичного переміщення всередині атомів породжують внутрішньоатомні струми, які, своєю чергою, сприяють зародженню магнітного поля.

Але чим зумовлено те, що в різних матеріях магнітне поле має значні відмінності у власній величині, а також різну силунамагнічування? Це пов'язано з тим, що осі та орбіти переміщення самостійних електронів в атомах здатні бути в різноманітних положеннях щодо один одного. Це призводить до того, що у відповідних положеннях розташовуються і вироблені магнітними полями, що переміщаються електронами.

Таким чином, слід зазначити, що середовище, в якому зароджується магнітне поле, впливає безпосередньо на нього, примножуючи або слабшає саме поле.

Поле яких послаблює результуюче поле, отримали назву діамагнітні, а матеріали, що дуже слабо підсилюють магнітне поле, називаються парамагнітними.

Магнітні особливості речовин

Слід зазначити, що природа магнетизму зароджується не тільки завдяки електричному струму, а й постійними магнітами.

Постійні магніти можуть бути виготовлені з невеликої кількості речовин Землі. Але варто відзначити, що всі предмети, які будуть знаходитися в радіусі магнітного поля, намагнітяться і стануть безпосередніми Провівши аналіз вищевикладеного, варто додати, що вектор магнітної індукції у разі наявності речовини відрізняється від вектора вакуумної магнітної індукції.

Гіпотеза Ампера про природу магнетизму

Причинно-наслідковий зв'язок, в результаті якого було встановлено зв'язок володіння тіл магнітними особливостями, було відкрито видатним французьким ученим Андре-Марі Ампером. Але у чому полягає гіпотеза Ампера про природу магнетизму?

Історія започаткувала завдяки сильному враженню від побаченого вченим. Він став свідком досліджень Ерстеда Лмієра, який сміливо припустив, що причиною магнетизму Землі є струми, які регулярно проходять усередині земної кулі. Було зроблено основний і найвагоміший внесок: магнітні особливостітіл можна було пояснити безперервною циркуляцією в них струмів. Після Ампер висунув наступний висновок: магнітні особливості будь-якого існуючих тілвизначені замкнутим ланцюгом електричних струмів, що протікають усередині них. Заява фізика була сміливим і відважним вчинком, оскільки він перекреслив усі попередні відкриття, пояснивши магнітні особливості тіл.

Переміщення електронів та електричний струм

Гіпотеза Ампера говорить, що всередині кожного атома та молекули існує елементарний та циркулюючий заряд електричного струму. Варто зазначити, що на сьогоднішній день нам уже відомо, що ті струми утворюються в результаті хаотичного і безперервного переміщення електронів в атомах. Якщо площини, що обумовлюються, знаходяться безладно відносно один до одного внаслідок теплового переміщення молекул, то їх процеси взаємокомпенсуються і ніякими магнітними особливостями не володіють. А в намагніченому предметі найпростіші струми спрямовані на те, щоб їхні дії злагоджувались.

Гіпотеза Ампера може пояснити, чому магнітні стрілкита рамки з електричним струмом у магнітному полі поводяться ідентично один одному. Стрілка, у свою чергу, слід розглянути як комплекс невеликих контурів зі струмом, які спрямовані ідентично.

Особливу групу, у яких значно посилюється магнітне поле, називають феромагнітною. До цих матеріалів відноситься залізо, нікель, кобальт і гадолиній (та їх сплави).

Але як пояснити природу магнетизму постійних магнітів? Магнітні поля утворюються феромагнетиками не тільки внаслідок переміщення електронів, а й внаслідок їхнього власного хаотичного руху.

Момент імпульсу (власного обертального моменту) придбав назву - спин. Електрони протягом усього часу існування обертаються навколо своєї осі і, маючи заряд, зароджують магнітне поле разом із полем, що утворюється внаслідок їхнього орбітального переміщення біля ядер.

Температура Марія Кюрі

Температура, вище якої речовина-феромагнетик втрачає намагніченість, набула свого певна назва- Температура Кюрі. Адже саме французький вчений із цим ім'ям зробив це відкриття. Він дійшов висновку: якщо істотно нагріти намагнічений предмет, він втратить можливість притягувати себе предмети із заліза.

Феромагнетики та їх використання

Незважаючи на те, що феромагнітних тіл у світі існує не так багато, їх магнітні особливості мають велике практичне застосуваннята значення. Серце в котушці, виготовлений із заліза або сталі, багаторазово посилює магнітне поле, при цьому не перевищує витрати сили струму в котушці. Це значно допомагає економити електроенергію. Сердечники виготовляються виключно з феромагнетиків, і не має значення, для яких цілей послужить ця деталь.

Магнітний спосіб запису інформації

За допомогою феромагнетиків виготовляють першокласні магнітні стрічки та мініатюрні магнітні плівки. Магнітні стрічкимають широке застосуванняу сферах звуко- та відеозапису.

Магнітна стрічка є пластичною основою, що складається з полірхлорвінілу або інших складових. Поверх її наноситься шар, що є магнітним лаком, що складається з безлічі дуже маленьких голчастих частинок заліза або іншого феромагнетика.

Процес звукозапису здійснюється на стрічку завдяки полі яких змінюється в такт внаслідок коливань звуку. В результаті руху стрічки біля магнітної головки, кожна ділянка плівки піддається намагнічування.

Природа гравітації та її поняття

Варто насамперед зазначити, що гравітація та її сили укладені в межах закону всесвітнього тяжіння, який говорить про те, що: дві матеріальні точкипритягують один одного з силою прямо пропорційною добутку їх мас і обернено пропорційною квадрату відстані між ними.

Сучасна наука трохи інакше почала розглядати поняття гравітаційної силиі пояснює його як дію гравітаційного полясамої Землі, походження якої досі, на жаль вчених, встановлено.

Підбиваючи підсумки всього вищевикладеного, хочеться відзначити, що все в нашому світі тісно взаємопов'язане, і суттєвої різниці між гравітацією та магнетизмом немає. Адже гравітація має тим самим магнетизм, просто не великою мірою. На Землі не можна відривати об'єкт від природи – порушується магнетизм та гравітація, що у майбутньому може значно ускладнити життя цивілізації. Слід пожинати плоди наукових відкриттіввеликих учених і прагнути нових звершень, але використовувати всю даність слід раціонально, не завдаючи шкоди природі і людству.

Магнетизм

Магнітне поле. Дія магнітного поля на рамку зі струмом. Індукція магнітного поля (магнітна індукція). Лінії магнітної індукції. Картини ліній індукції магнітного поля прямого струмута соленоїда. Поняття про магнітне поле Землі.

Сила, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі. Закон Ампера.

Дія магнітного поля на заряд, що рухається. Сила Лоренца.

Магнітні властивостіречовини. Гіпотеза Ампера. Феромагнетики

Властивості магнітів орієнтуватися щодо Землі у певному становищі було відомо давно, як і взаємодія магнітів - тяжіння різноїменних полюсів і відштовхування однойменних. Перше пояснення цьому дав У. Гільберт 1600 р., припустивши, що Земля є гігантським магнітом, тому стрілка компаса орієнтується певним чином.

Це припущення він обґрунтував експериментально, намагнітивши велику залізну кулю та спостерігаючи її дію на стрілку компаса.

Кількісно взаємодію магнітів досліджував Кулон за допомогою своїх крутильних ваг. Він висловив припущення, що існують магнітні заряди подібні до електричних, а нездатність розділити магніт на протилежні магнітні заряди він пояснив нездатність магнітних зарядіввсередині молекул речовини вільно переходити від однієї молекули до іншої.

Розгадка природи магнетизму прийшла значно пізніше. Початок поклав Х. Ерстед в 1920 р., помістивши магнітну стрілку поблизу провідника зі струмом та встановивши, що при проходженні струму по провіднику магнітна стрілка відхиляється.

Відкриття Ерстеда підштовхнуло Ампера до пояснення природи магнетизму та до відкриття ще одного типу взаємодії електричних зарядів. Він встановив, що розташовані поруч два провідники зі струмом взаємодіють, причому при однаковому напрямку струмів у провідниках вони притягуються, а при протилежному відштовхуються.

Якщо струм йде лише з одному з провідників, то магнітного взаємодії з-поміж них немає; також не буде між двома провідниками зі струмом, якщо один із провідників світ з двох.

Пояснюючи природу магнетизму Ампер, дійшов висновку, що магнітні властивості речовини пояснюються замкнутими електричними струмами всередині речовини, а магнітне взаємодія – це взаємодія струмів.

Згідно з гіпотезою Ампера всередині молекул, з яких складається речовина, циркулюють елементарні електричні струми. Якщо ці струми орієнтовані хаотично стосовно один одному, їх дію взаємно компенсуються і жодних магнітних властивостей тіло не виявляє (рис.4.3 а). У намагніченому стані елементарні струмиорієнтовані строго певним чином отже їх дії складаються і утворюють магнітне властивість тіла (рис.4.3 б).

Таким чином, не існує магнітних зарядів, подібних до електричних, а магнітні властивості тіл пояснюються орієнтацією циркуляційних елементарних струмів.

Магнітна взаємодіяпроявляється на відстані, а отже має бути середовище, яке здійснює цю взаємодію. Це середовище називається магнітним полем. Численні спостереження переконали вчених у цьому, навколо будь-якого провідника зі струмом, тобто. навколо рухомих електричних зарядів, у просторі існує магнітне поле. Якщо електричне поле діє і на рухомі, і на нерухомі заряди, то магнітне поле впливає лише на заряди, що рухаються.

Напевно, кожен із вас бачив магніти і навіть досліджував їх властивості. Якщо піднести магніт до купки дрібних предметів, деякі з них (гвоздики, кнопки, скріпки) притягнуться до магніту, а деякі (шматочки крейди, мідні та алюмінієві монетки, грудочки землі) не відреагують. Чому так? Чи дійсно магнітне поле не впливає на деякі речовини? Саме про це піде мовау параграфі.

Мал. 5.1. Внаслідок дії електричного поля негативно зарядженої палички ближня до неї частина провідної сфери набуває позитивного заряду.

Мал. 5.2. Зразки з діамагнетика (а) та парамагнетика (б) у зовнішньому магнітному полі: червоні лінії – лінії магнітного поля, створеного зразком; сині - магнітні лініїзовнішнього магнітного поля; зелені - лінії результуючого магнітного поля

Порівнюємо дії електричного та магнітного полів на речовину

Вивчаючи у 8 класі електричні явища, ви дізналися, що під впливом зовнішнього електричного поля відбувається перерозподіл електричних зарядів усередині. незарядженого тіла(Рис. 5.1). В результаті в тілі утворюється власне електричне поле, спрямоване протилежно до зовнішнього, і саме тому електричне поле в речовині завжди послаблюється.

Речовина змінює магнітне поле. Є речовини, які (як у випадку з електричним полем) послаблюють магнітне поле всередині себе. Такі речовини називають діамагнетиками. Багато речовин, навпаки, посилюють магнітне поле - це парамагнетики та феромагнетики.

Справа в тому, що будь-яка речовина, поміщена в магнітне поле, намагнічується, тобто створює власне магнітне поле, магнітна індукція якого різна для різних речовин.

дізнаємося про слабомагнітні речовини

Речовини, які намагнічуються, створюючи слабке магнітне поле, магнітна індукція якого набагато менша від магнітної індукції зовнішнього магнітного поля (тобто поля, що викликало намагнічування), називають слабомагнітними речовинами. До таких речовин належать діамагнетики та парамагнетики.

Діамагнетики (від грец. dia - розбіжність) намагнічуються, створюючи слабке магнітне поле, спрямоване протилежно до зовнішнього магнітного поля (рис. 5.2, а). Саме тому діамагнетики трохи послаблюють зовнішнє магнітне поле: магнітна індукція магнітного поля всередині

діамагнетика (В д) трохи менше магнітної індукції зовнішнього магнітного поля (В 0):

Якщо діамагнетик помістити в магнітне поле, він виштовхуватиметься з нього (рис. 5.3).

Мал. 5.4. Залізний цвях намагнічується в магнітному полі так, що кінець цвяха, розташований поблизу північного полюса магніту, стає південним полюсом, тому цвях притягується до магніту

Мал. 5.5. Феромагнетики створюють сильне магнітне поле, спрямоване у той самий бік, як і зовнішнє магнітне поле (а); лінії магнітної індукції начебто втягуються у феромагнітний зразок (б)

Чому діамагнітна речовина виштовхується з магнітного поля (рис. 5.2 а)?

До діамагнетиків відносяться інертні гази (гелій, неон та ін), багато металів (золото, мідь, ртуть, срібло та ін), молекулярний азот, Вода і т. д. Тіло людини - діамагнетик, так як воно в середньому на 78% складається з води.

Парамагнетики (від грец. Para - поруч) намагнічуються, створюючи слабке магнітне поле, спрямоване в той же бік, що і зовнішнє магнітне поле (рис. 5.2 б). Парамагнетики трохи посилюють зовнішнє поле: магнітна індукція магнітного поля всередині парамагнетика (В п) трохи більше магнітної індукції зовнішнього магнітного поля (В 0):

До парамагнетиків відносяться кисень, платина, алюміній, лужні та лужноземельні металита інші речовини. Якщо парамагнітну речовину помістити в магнітне поле, воно буде втягуватися в це поле.

Вивчаємо феромагнетики

Якщо слабомагнітні речовини витягти з магнітного поля, їхня намагніченість відразу зникне. Інакше відбувається із сильномагнітними речовинами — феромагнетиками.

Феромагнетики (від латів. ferrum - залізо) - речовини або матеріали, які залишаються намагніченими і за відсутності зовнішнього магнітного поля.

Феромагнетики намагнічуються, створюючи сильне магнітне поле, спрямоване у той самий бік, як і зовнішнє магнітне полі (рис. 5.4, 5.5, а). Якщо виготовлене з феромагнетика тіло помістити в магнітне поле, воно втягуватиметься в нього (рис. 5.5, б).

Чому на постійному магніті утримуються лише предмети, виготовлені із феромагнітних матеріалів (рис. 5.6)?

До феромагнетиків відноситься невелика групаречовин: залізо, нікель, кобальт, рідкісноземельні речовини та ряд сплавів. Феромагнетики значно посилюють зовнішнє магнітне поле: магнітна індукція магнітного поля всередині феромагнетиків (Вф) у сотні та тисячі разів більше магнітної індукції зовнішнього магнітного поля (В 0):

Температура Кюрі для деяких феромагнетиків

Так, кобальт посилює магнітне поле у ​​175 разів, нікель – у 1120 разів, а трансформаторна сталь (на 96-98 % складається із заліза) – у 8000 разів.

Феромагнітні матеріали умовно поділяють на два типи. Матеріали, які після припинення дії зовнішнього магнітного поля залишаються намагніченими довгий час, називають магнітожорсткими феромагнетиками. Їх застосовують виготовлення постійних магнітів. Феромагнітні матеріали, які легко намагнічуються та швидко розмагнічуються, називають магнітом'якими феромагнетиками. Їх застосовують для виготовлення сердечників електромагнітів, двигунів, трансформаторів, тобто пристроїв, які під час роботи постійно перемагнічуються (про будову та принцип дії таких пристроїв ви дізнаєтесь пізніше).

Зверніть увагу! При досягненні температури Кюрі феромагнітні властивості магнітом'яких і магнітожорстких матеріалів зникають - матеріали стають парамагнетиками.

Знайомимося з гіпотезою Ампера

Спостерігаючи дію провідника зі струмом на магнітну стрілку (див. рис. 1.1) та з'ясувавши, що котушки зі струмом поводяться як постійні магніти (див. рис. 1.3), А. Ампер висунув гіпотезу про магнітні властивості речовин. Ампер припустив, що усередині речовин існує велика кількістьнезатухаючих малих кругових струмів і кожен із них, як маленька котушка, є магнітиком. Постійний магніт складається з множини таких елементарних магнітиків, орієнтованих у певному напрямку.

Механізм намагнічування речовин Ампер пояснював так. Якщо тіло не намагнічене, кругові струмиорієнтовані безладно (рис. 5.7, а). Зовнішнє магнітне поле намагається зорієнтувати ці струми так, щоб напрямок магнітного поля кожного струму збігався з напрямком зовнішнього

Мал. 5.7. Механізм намагнічування тіл згідно з гіпотезою Ампера: а- кругові струми орієнтовані безладно, тіло не намагнічене; б - кругові струми орієнтовані у певному напрямку, тіло намагнічене

магнітного поля (рис. 5.7 б). У деяких речовин така орієнтація струмів (намагнічування) залишається після припинення дії зовнішнього магнітного поля. Таким чином, все магнітні явищаАмпер пояснював взаємодією заряджених частинок, що рухаються.

Гіпотеза Ампера послужила поштовхом до створення теорії магнетизму. На основі цієї гіпотези були пояснені відомі властивості феромагнетиків, проте вона не могла пояснити природу діа-і парамагнетизму, а також те, чому тільки невелика кількість речовин має феромагнітні властивості. Сучасна теоріямагнетизму заснована на законах квантової механікита теорії відносності А. Ейнштейна.

Підбиваємо підсумки

Будь-яка речовина, вміщена в магнітне поле, намагнічується, тобто створює власне магнітне поле.

Контрольні питання

1. Чому речовина змінює магнітне поле? 2. Наведіть приклади діамагнетиків; парамагнетиків; феромагнетиків. Як спрямоване власне магнітне поле кожної з цих речовин? 3. Як у зовнішньому магнітному полі поводиться тіло, виготовлене з діамагнетика? парамагнетика? феромагнетика? 4. Чому феромагнітні матеріали вважають сильномагнітними?

5. Де застосовують магнітом'які матеріали? магнітожорсткі матеріали?

6. Як А. Ампер пояснював намагніченість феромагнетиків?

Вправа №5

1. Яка сталь — магнітом'яка чи магнітожорстка — більш придатна виготовлення постійних магнітів?

2. Які магнітні властивості матиме: а) залізо за 900 °С? б) кобальт за 900 °С?

3. Мідний циліндр підвісили на пружині та помістили у сильне магнітне поле (рис. 1). Як змінилося подовження пружини?

4. Чому на постійному магніті можна утримувати ланцюжок залізних предметів (рис. 2)?

5. У посудині під великим тискомміститься суміш газів (азоту та кисню). Запропонуйте спосіб поділу цієї суміші на окремі компоненти.

6. Скориставшись додатковими джереламиінформації, дізнайтеся про магнітну левітацію. Якими є перспективи її застосування?

Експериментальне завдання

Досліджуйте взаємодію досить сильного магніту з тілами, виготовленими з різних матеріалів(наприклад, міді, алюмінію, заліза).

Це матеріал підручника

Розглянемо ізольований атом, не схильний до дії зовнішнього магнітного поля. Відповідно до уявлень класичної фізики, Електрони в атомах рухаються деякими замкнутими орбітами. Такий рух кожного електрона еквівалентний замкнутому контуруструму. Тому будь-який атом чи молекулу, з погляду їх магнітних властивостей, можна як деяку сукупність електронних мікрострумів. У цьому полягає, гіпотеза Амперапро природу магнетизму.

Магнітний момент р m електричного струму, викликаного рухом електрона орбітою, називається орбітальним магнітним моментом електрона. Припустимо для простоти, що електрон в атомі рухається зі швидкістю vпо круговій орбіті радіусу r(Мал.).

Згідно з визначенням магнітного моменту струму, орбітальний магнітний момент електрона чисельно дорівнює

де S – площа орбіти електрона. Вектор р m спрямований у той самий бік, як і магнітне полі у центрі кругового струму.

Властивості, які виявляють речовини в магнітному полі, називають магнітними, а самі речовини – магнетиками. Магнітні властивості речовин визначається наявністю в них атомів магнітних моментів. У більшості елементів у відсутності зовнішнього магнітного поля магнітні моменти електронів, що входять до атомів, дорівнюють нулю. різні напрямита повністю компенсують один одного. Накладання зовнішнього магнітного поля призводить до переорієнтації моментів магнітних атомівта появі відмінного від нуля магнітного моменту. При цьому відмінний від нуля сумарний магнітний момент змінює магнітне поле.

При вивченні магнітного поля в речовині (магнетиці) розрізняють два типи струмів - макроструми та мікроструми. Під макрострумамирозуміють електричні струми провідності, і навіть конвекційні струми, пов'язані з рухом заряджених макроскопічних тіл. Мікрострумамиабо молекулярними струмами називають струми, зумовлені рухом електронів в атомах, іонах та молекулах.

У речовині на магнітне поле макрострумів (його часто називають зовнішнім) накладається додаткове магнітне поле мікрострумів (його відповідно називають внутрішнім). Вектор магнітної індукції характеризує результуюче магнітне поле в речовині, тобто він дорівнює геометричній сумі магнітних індукційзовнішнього (В) та внутрішнього (В внутр) полів:

Тобто. вектор повинен залежати від магнітних властивостей магнетика. Магнітне поле мікрострумів виникає в результаті намагнічування магнетика при його приміщенні у зовнішнє магнітне поле. Тому первинним джерелом магнітного поля у речовині є макроструми.

Так як у вакуумі поле створюють тільки макроструми, а в речовині - макроструми та мікроструми, то для поля в речовині закон повного струмумає вигляд

(13.1.1)

де I макро та I мікро - алгебраїчні сумивідповідно макро- і мікрострумів, що охоплюються замкнутим контуром L, тобто результуючі макро-і мікроструми крізь поверхню, утворену контуром L.

Величину Н, що залежить від магнітних властивостей середовища називають напругою магнітного поля.

Одиницею виміру напруженості магнітного поля є А/м. Якщо напрями векторів намагніченості та напруженості магнітного поля збігаються, то речовини називаються ізотропними магнетиками. Якщо напрямок вектора намагніченості залежить від напрямку поля щодо кристалографічних осей, то речовини є анізотропними магнетиками. Графічно напруженість магнітного поля зображують за допомогою ліній, дотична до яких у кожній точці збігається з напрямом напруженості у цій точці. Густота цих ліній пропорційна величині вектора напруженості. На відміну від вектора магнітної індукції лінії вектора Н починаються і закінчуються на межі розділу між двома речовинами з різними магнітними властивостями.

Діамагнетикаминазиваються речовини, магнітні моменти атомів чи молекул яких за відсутності зовнішнього магнітного поля дорівнюють нулю, тобто. в атомах чи молекулах діамагнітних речовин векторна сума орбітальних магнітних моментів всіх електронів дорівнює нулю. Діамагнетиками є інертні гази, більшість органічних сполукбагато металів (вісмут, цинк, золото, мідь, срібло, ртуть та ін), смоли, вода, скло, мармур.

При внесенні діамагнітної речовини в магнітне поле в кожному атомі наводиться магнітний момент ΔР m , спрямований протилежно вектору В індукції магнітного поля.

Для характеристики намагнічування речовини вводиться фізична величина, що називається інтенсивністю намагнічування.

Вектор намагніченостіабо інтенсивністю намагнічування J називається відношення магнітного моменту малого об'єму ΔV речовини до цього об'єму

де Р mi - магнітний момент i-ї молекули, n - загальне числомолекул обсягом ΔV. Об'єм ΔV повинен бути таким малим, щоб у його межах магнітне поле можна було вважати однорідним. У Міжнародній системі одиниць (СІ) вектор намагніченості вимірюється в амперах на метр (А/м).

Якщо в однорідне магнітне поле напруженістю Н 0 в середовищі з проникністю μ 1 внести деяке тіло, то напруженість магнітного поля всередині цього тіла Н дорівнюватиме сумі напруженостей зовнішнього (первинного) поля Н 0 і поля Н м, створюваного молекулярними струмами тіла:

Н = Н 0 + Н м,

де Н м називають полем розмагнічування. Це поле залежить від координат точки тіла, що розглядається, його форми та орієнтації щодо зовнішнього поля.

Магнітна індукція B у магнетицівизначається сумою поля, створеного зовнішніми джерелами, та поля магнітних моментів самого магнетика:

Звідки напруженість магнітного поля

Магнітна проникність на відміну від діелектричної проникностіможе бути як більше, і менше одиниці. У діамагнетиків μ<1, а у парамагнетиков μ>1.

Якщо векторна сума орбітальних магнітних моментів всіх електронів атома (або молекули) не дорівнює нулю, то атом в цілому має деякий магнітний момент Р m . Такі атоми (молекули) називаються парамагнітними, а складові речовини - парамагнетиками. До парамагнетиків відносяться кисень, окис азоту, алюміній, платина та інші речовини.

У парамагнетиках вектор намагніченості спрямований вздовж прикладеного поля. При цьому магнітні моменти атомів та молекул відмінні від нуля, але спрямовані хаотично. Під час накладання зовнішнього магнітного поля відбувається перерозподіл їх напрямків. Число магнітних моментів, що наближаються до магнітного поля, виявляється переважним. Це призводить до того, що виникає відмінна від нуля намагніченість, спрямована вздовж вектора індукції поля.

На відміну від діамагнетиків у парамагнетиків магнітна сприйнятливість залежить від температури.

Для багатьох парамагнітних речовин зміна магнітної сприйнятливості з температурою підпорядковується закону, встановленому Кюрі:

де T - термодинамічна температура, C - постійна Кюрі, яка залежить від роду речовини.

Класична теоріяпарамагнетизму була розвинена П. Ланжевеном у 1905 р. Він розглянув статистичне завданняпро поведінку молекулярних струмів (і відповідних їм магнітних моментів Рm) в однорідному магнітному полі. Орієнтовна дія магнітного поля на атом залежить від магнітного моменту атома та магнітної індукції поля.

Контрольна робота на тему « Електромагнітні явища" (8 клас.)

Варіант 1.

З перерахованих прикладіввкажіть пов'язані з електромагнітними явищами:

а) взаємодія паралельних струмів,

б) взаємодія двох магнітів,

в) падіння м'яча до Землі,

г) скочування кульки по похилому жолобу,

д) взаємодія провідника зі струмом та магнітної стрілки.

2. Два магніти звернені один до одного північними полюсами. Як магніти взаємодіятимуть між собою?

а) Притягуватись. б) Відштовхуватися. в) Не взаємодіятимуть. г) Серед відповідей немає правильної.

3. При пропусканні постійного струму через провідник навколо нього виникає магнітне поле. Воно виявляється за розташуванням сталевої тирси на аркуші паперу або магнітної стрілки, що знаходяться поблизу провідника. У якому випадку це поле зникає?

а) Якщо прибрати сталеву тирсу. б) Якщо усунути магнітну стрілку. в) Якщо прибрати сталеву тирсу та магнітну стрілку. г) Якщо відключити електричний струм у провіднику.

5 . У чому суть гіпотези Ампера? Як узгоджується гіпотеза Ампера з сучасними уявленнямипро будову речовини?

9 . У вас є три предмети - "прилади":

1) постійний магніт 2) сталевий ненамагнічений стрижень; 3) мідний стрижень.

У трьох «чорних ящиках» знаходяться ці три предмети. Якими приладами та в якій послідовності краще скористатися, щоб з'ясувати, що лежить у кожній із трьох «чорних ящиків»?

10. Електродвигун постійного струмуспоживає від джерела з напругою 42 В струм силою 3 А. Яка механічна потужністьмотора, якщо опір його обмотки дорівнює 5 Ом? Який його К.П.Д.?

Варіант 2.

Що спостерігалося у досвіді Ерстеда?

а) Взаємодія двох паралельних провідників із струмом.

б) Взаємодія двох магнітних стрілок.

в) Повертання магнітної стрілки поблизу провідника при пропусканні через нього струму.

г) Виникнення електричного струму в котушці при поміщенні до неї магніту.

2. Як взаємодіють між собою два паралельних провідникаякщо по них протікають струми в одному напрямку?

а) Притягуються. б) Відштовхуються. в) Сила взаємодії дорівнює нулю. г) Правильна відповідь не наведена.

3. При пропусканні постійного струму через провідник навколо нього виникає магнітне поле. Воно виявляється за розташуванням сталевої тирси на аркуші паперу або повороту магнітної стрілки, що знаходяться поблизу провідника. Яким чином це магнітне поле можна перемістити в просторі?

а) Перенесенням сталевої тирси. б) Перенесення магніту. в) Перенесення провідника зі струмом. г) Магнітне поле перемістити неможливо.

4. Як розташуються магнітні стрілки, поміщені в точки А і В усередині котушки при розмиканні ключа К?

а) Однаково- північним полюсом праворуч малюнку.

б) Однаково-північним полюсом вліво по рисунку.

в) Стрілки північними полюсами звернені одне до одного.

г) Стрілки південними полюсамизвернені один до одного.

5. Чому пристрій двигунів змінного струмупростіше, ніж постійного? Чому на транспорті використовують двигуни постійного струму?

6. Визначити полюси електромагніту.

7. Зобразити магнітне поле струмів та визначити напрямок силових ліній магнітного поля.

8. Визначити напрямок сили, що діє на провідник зі струмом, поміщений у магнітне поле.

9 . У вас є три предмети - "прилади": дерев'яний брусок, два сталевих цвяхи, що не притягуються один до одного, і постійний магніт.

У трьох «чорних ящиках» знаходяться відповідно: магніт, два цвяхи та дерев'яний брусок. Якими приладами та в якій послідовності краще скористатися, щоб з'ясувати, що лежить у кожній із ящиків?

10. Електродвигун постійного струму споживає від джерела з напругою 24 В струм силою 2 А. Яка механічна потужність двигуна, якщо опір його обмотки дорівнює 3 Ом? Який його К.П.Д.?