Parsell E., Elektrichestvo I magnetizm [per s angl.], M., 1971

Adabiyot
Jilko, V.V. Fizika: darslik. 11 -sinf uchun nafaqa. umumiy ta'lim. shk. rus tilidan. til tayyorgarlik / V.V. Jilko, A.V. Lavrinenko, L.G. Markovich. - Mn.: Nar. Asveta, 2002.-S. 291-297.
http://msk.edu.ua/
http://elhow.ru/
http://class-fizika.narod.ru/
Allbest.ru saytida joylashtirilgan

Magnit moment teng. Magnit momentlarni eksperimental aniqlash. Magnit moment. Magnit momentga ta'sir qiluvchi kuchlar va uning magnit maydondagi energiyasi

MAGNITI MOMENT- jismoniy magnni tavsiflovchi qiymat. tizim xususiyatlari zaryadlangan. zarralar (yoki alohida zarralar) va boshqa ko'p qutbli momentlar (elektr dipol momenti, to'rtpol moment va boshqalar) bilan birga aniqlash, qarang. Multipoli) tizimning tashqi bilan o'zaro ta'siri el - magn. maydonlar va boshqa shunga o'xshash tizimlar.

Klassikning qarashlariga ko'ra. , magn. maydon harakatlanuvchi elektr orqali hosil bo'ladi. ... Zamonaviy bo'lsa-da. nazariya magnli zarralarning mavjudligini rad etmaydi (va hatto bashorat qiladi). zaryadlash ( magnit monopollar), bunday zarralar hali tajribada kuzatilmagan va oddiy moddalarda yo'q. Shuning uchun magnning elementar xarakteristikasi. xossalari aynan magnit m bo'lib chiqadi.Tizimdan katta masofada eksenel vektorga ega bo'lgan tizim kattalikni hosil qiladi. maydon

(kuzatish nuqtasining radius vektori). Elektr shunga o'xshash shaklga ega. bir-biriga yaqin joylashgan ikkita elektrdan tashkil topgan dipol maydoni. qarama-qarshi belgili zaryadlar. Biroq, elektrdan farqli o'laroq. dipol moment. M. m. "magnit. Zaryadlar" nuqtali sistemasi bilan emas, balki elektr orqali yaratilgan. tizim ichida oqayotgan oqimlar. Yopiq elektr bo'lsa. oqim cheklangan hajmda oqadi V, keyin u tomonidan yaratilgan m ning M.i f-loy bilan aniqlanadi

Yopiq dumaloq oqimning eng oddiy holatida I s maydonning tekis burilishi boʻylab oqadi va M. m.ning vektori burilishga oʻng normal boʻylab yoʻnaltiriladi.

Agar oqim nuqta elektrining statsionar harakati bilan yaratilgan bo'lsa. tezligiga ega massali zaryadlar, keyin f-ly (1) dan kelib chiqadigan M. m. shaklga ega bo'ladi.

bu erda o'rtacha mikroskopik tushuniladi. vaqt o'tishi bilan miqdorlar. O'ng tarafdagi vektor mahsuloti zarrachaning harakat soni momenti vektoriga proportsional bo'lgani uchun (tezlik deb taxmin qilinadi), keyin hissalar dep. zarralar M.m.da va harakatlar soni vaqtida quyidagilarga mutanosibdir:

Tomonlar nisbati e / 2ts chaqirdi ; bu qiymat magn o'rtasidagi universal aloqani tavsiflaydi. va mexanik zaryadlash xususiyatlari. Klassikdagi zarralar. elektrodinamika. Biroq, elementar zaryad tashuvchilarning moddada (elektronlarda) harakati klassikaga tuzatishlar kirituvchi qonunlarga bo'ysunadi. rasm. Orbital mexanikdan tashqari. harakatlanish momenti L elektron ichki mexanik xususiyatga ega. daqiqa - aylanish... Elektronning umumiy M. m. orbital M. m. (2) va spin M. m yigʻindisiga teng.
Bu f-ly dan ko'rinib turibdiki (relativistik Dirak tenglamalari elektron uchun), giromagnit. aylanish nisbati orbital burchak momentiga nisbatan ikki baravar ko'p bo'ladi. Magnitning kvant kontseptsiyasining xususiyati. va mexanik momentlar, shuningdek, bu vektorlarni koordinata o'qi bo'yicha proyeksiyalash operatorlarining kommutativ emasligi sababli vektorlar fazoda aniq yo'nalishga ega bo'lolmaydi.
Spin M. m. Zaryadlash. f-loy (3) bilan aniqlangan zarralar, deyiladi. normal, elektron uchun u teng magneton Bora. Tajriba shuni ko'rsatadiki, elektronning kattaligi (3) dan kattalik tartibida farqlanadi (nozik tuzilish doimiysi). Xuddi shunday qo'shimcha deb ataladi
Magnit moment - Magnitizmga qarang. Brokxaus va Efronning entsiklopedik lug'ati
magnit moment - MAGNETIK MOMENT - magnni tavsiflovchi vektor kattalik. moddaning xossalari. Mm. barcha elementar zarralar va ulardan hosil bo'lgan tizimlar (atom yadrolari, atomlar, molekulalar) ega. Mm. atomlar, molekulalar va boshqalar. Kimyoviy ensiklopediya
MAGNETIK MOMENT - Magnitni tavsiflovchi asosiy qiymat. orollarning xususiyatlari. Magnitlanish manbai (M. m.), Klassikga ko'ra. elektron magnit nazariyasi. hodisalar, yavl. makro va mikro (atom) - elektr. oqimlari. Element. magnitlanish manbai yopiq oqim deb hisoblanadi. Tajribadan va klassikadan. Jismoniy ensiklopedik lug'at
MAGNET MOMENT - MAGNETIC MOMENT, doimiy magnit yoki oqim o'tkazuvchi g'altakning kuchini o'lchash. Bu magnit, lasan yoki uchun qo'llaniladigan maksimal aylanish kuchi (burilish momenti). elektr zaryadi magnetik maydonda maydon kuchiga bo'linadi. Zaryadlangan zarralar va atom yadrolari ham magnit momentga ega. Ilmiy va texnik lug'at
MAGNET MOMENT - MAGNET MOMENT - materiyani manba sifatida tavsiflovchi vektor miqdori magnit maydon... Makroskopik magnit moment yopiq elektr toklari va atom zarralarining tartibli yo'naltirilgan magnit momentlari orqali hosil bo'ladi. Katta ensiklopedik lug'at
Kikoin A.K. Oqimning magnit momenti // Kvant. - 1986. - No 3. - S. 22-23.

“Kvant” jurnali tahririyati va muharrirlari bilan maxsus kelishuv asosida

To'qqizinchi sinf fizika kursidan ma'lum (Fizika 9, § 88) uzunligi bo'lgan to'g'ri o'tkazgich. l oqim bilan I, agar u induksiya \ (~ \ vec B \) bo'lgan yagona magnit maydonga joylashtirilsa, \ (~ \ vec F \) kuchi teng kattalikdagi ta'sir qiladi.

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

qayerda α - oqim yo'nalishi va magnit induksiya vektori orasidagi burchak. Bu kuch maydonga ham, oqimga ham perpendikulyar yo'naltiriladi (chap qo'l qoidasiga ko'ra).

To'g'ri o'tkazgich elektr zanjirining faqat bir qismidir, chunki elektr toki har doim yopiq. Va magnit maydon yopiq oqimga, aniqrog'i, oqim bilan yopiq pastadirga qanday ta'sir qiladi?

Misol sifatida 1-rasmda tomonlari bo'lgan to'rtburchaklar ramka ko'rinishidagi kontur ko'rsatilgan a va b, uning bo'ylab oqim o'qlar bilan ko'rsatilgan yo'nalishda oqadi I.

Ramka induksiyasi \ (~ \ vec B \) bo'lgan yagona magnit maydoniga joylashtirilgan, shunda dastlabki momentda \ (~ \ vec B \) vektori ramka tekisligida yotadi va uning ikki tomoniga parallel bo'ladi. Ramkaning har bir tomonini alohida ko'rib chiqsak, biz lateral tomonlarini (uzunligi a) modullari teng kuchlar mavjud F = BIa va qarama-qarshi yo'nalishlarga yo'naltirilgan. Kuchlar boshqa ikki tomondan harakat qilmaydi (ular uchun gunoh α = 0). Vakolatlarning har biri F ramkaning yuqori va pastki tomonlari o'rtasidan o'tadigan o'q atrofida, \ (~ \ frac (BIab) (2) \) (\ (~ \ frac (b)) ga teng kuch momentini (moment) hosil qiladi. 2) \) - elka kuchi). Momentlarning belgilari bir xil (har ikkala kuch ham ramkani bir xil yo'nalishda aylantiradi), shuning uchun umumiy moment M ga teng BIab, yoki, mahsulotdan beri ab maydoniga teng S ramka,

\ (~ M = BIab = BIS \).

Ushbu moment ta'sirida ramka aylana boshlaydi (agar yuqoridan qaralsa, keyin soat yo'nalishi bo'yicha) va induksiya vektoriga perpendikulyar tekislikka aylanmaguncha aylanadi (~ \ vec B \) (2-rasm).

Bu holatda kuchlar yig'indisi va kuchlar momentlari yig'indisi nolga teng bo'lib, ramka barqaror muvozanat holatidadir. (Aslida, ramka darhol to'xtamaydi - bir muncha vaqt u o'zining muvozanat pozitsiyasi atrofida tebranadi.)

Har qanday oraliq holatda, kontur tekisligining normali ixtiyoriy burchak hosil qilganda, buni ko'rsatish oson (o'zingiz bajaring). β magnit maydon induksiyasi bilan moment hisoblanadi

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

Ushbu ifodadan ko'rinib turibdiki, maydon induksiyasining ma'lum bir qiymati va oqim bilan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan ma'lum bir pozitsiyasi uchun moment faqat kontaktlarning zanglashiga olib keladigan mahsulotiga bog'liq. S amper uchun I unda. Qiymat IS va oqim halqasining magnit momenti deyiladi. Aniqroq aytganda, IS magnit moment vektorining moduli. Va bu vektor kontur tekisligiga perpendikulyar yo'naltirilgan va bundan tashqari, agar siz bosh barmog'ingizni halqadagi oqim yo'nalishi bo'yicha aqliy ravishda aylantirsangiz, bosh barmog'ining oldinga siljishi yo'nalishini ko'rsatadi. magnit moment. Misol uchun, 1 va 2-rasmlarda ko'rsatilgan sxemaning magnit momenti bizdan sahifa tekisligidan tashqariga yo'naltirilgan. Magnit moment A · m 2 da o'lchanadi.

Endi shuni aytishimiz mumkinki, bir xil magnit maydondagi oqimga ega bo'lgan sxema shunday o'rnatiladiki, uning magnit momenti uning aylanishiga sabab bo'lgan maydon yo'nalishiga "ko'rinadi".

Ma'lumki, nafaqat oqimga ega zanjirlar o'zlarining magnit maydonini yaratish va tashqi maydonda aylanish xususiyatiga ega. Xuddi shu xususiyatlar magnitlangan novda uchun, masalan, kompas ignasi uchun kuzatiladi.

1820 yilda ajoyib frantsuz fizigi Amper magnit va oqim bilan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan o'xshashligi magnit zarrachalarida yopiq oqimlar mavjudligi bilan izohlanadi, degan fikrni bildirgan. Endi ma'lumki, atomlar va molekulalarda haqiqatan ham yadrolar atrofidagi orbitalarda elektronlarning harakati bilan bog'liq bo'lgan eng kichik elektr toklari mavjud. Shu sababli, ko'pgina moddalarning atomlari va molekulalari, masalan, paramagnetlar magnit momentlarga ega. Bu momentlarning tashqi magnit maydonda aylanishi paramagnit moddalarning magnitlanishiga olib keladi.

Yana bir narsa aniqlandi. Atomni tashkil etuvchi barcha zarralar ham magnit momentlarga ega bo'lib, ular hech qanday zaryad harakati bilan, ya'ni oqimlar bilan umuman bog'liq emas. Ular uchun magnit moment zaryad, massa va hokazo kabi bir xil "tug'ma" sifatdir.Magnit momentga hatto elektr zaryadiga ega bo'lmagan zarracha - neytron, atom yadrolarining tarkibiy qismi ham egalik qiladi. Shuning uchun atom yadrolari ham magnit momentga ega.

Shunday qilib, magnit moment fizikadagi eng muhim tushunchalardan biridir.

; magnitlanishning elementar manbai yopiq oqim hisoblanadi). Elementar zarralar, atom yadrolari, atomlar va molekulalarning elektron qobiqlari magnit xususiyatga ega. Magnit moment elementar zarralar(elektronlar, protonlar, neytronlar va boshqalar) kvant mexanikasi tomonidan ko'rsatilganidek, o'zlarining mexanik momentlari - spinning mavjudligi bilan bog'liq.

Magnit moment
m → = I S n → (\ displaystyle (\ vec (m)) = IS (\ vec (n)))
Hajmi L 2 I
Birliklar
SI ⋅ 2
Eslatmalar (tahrirlash)
vektor miqdori
Magnit moment ⋅ 2 yoki Wb * m yoki J / T (SI) yoki erg / G (CGS), 1 erg / G = 10 -3 J / T bilan o'lchanadi. Elementar magnit momentning o'ziga xos birligi Bor magnitoni hisoblanadi.

Magnit momentni hisoblash uchun formulalar

Bilan tekis kontur bo'lsa elektr toki urishi magnit moment sifatida hisoblanadi

m = I S n (\ displaystyle \ mathbf (m) = IS \ mathbf (n)),

qayerda I (\ displaystyle I)- zanjirdagi oqim; S (\ displaystyle S)- kontur maydoni, n (\ displaystyle \ mathbf (n)) kontur tekisligining normal vektor birligidir. Magnit momentning yo'nalishi odatda gimlet qoidasiga ko'ra topiladi: agar siz gimbal tutqichini oqim yo'nalishi bo'yicha aylantirsangiz, magnit momentning yo'nalishi gimbalning tarjima harakati yo'nalishiga to'g'ri keladi.

Ixtiyoriy yopiq halqa uchun magnit moment quyidagilardan topiladi:

m = I 2 ∮ ⁡ [r, d l] (\ displaystyle \ mathbf (m) = (I \ 2 dan ortiq) \ oint [\ mathbf (r), d \ mathbf (l)]),
qayerda r (\ displaystyle \ mathbf (r))- koordinatadan kontur uzunligi elementiga chizilgan radius vektori d l (\ displaystyle d \ mathbf (l)).

Muhitda oqimlarning o'zboshimchalik bilan taqsimlanishining umumiy holatida:

m = 1 2 ∫ V [r, j] d V (\ displaystyle \ mathbf (m) = (1 \ over 2) \ int \ limits _ (V) [\ mathbf (r), \ mathbf (j)] dV ),
qayerda j (\ displaystyle \ mathbf (j)) -

Har qanday modda. Klassik elektromagnit nazariyaga ko'ra, magnitlanishning paydo bo'lishining manbai elektronning o'z orbitasidagi harakatidan kelib chiqadigan mikro oqimlardir. Magnit moment barcha yadrolar, atom elektron qobiqlari va molekulalarning istisnosiz ajralmas xususiyatidir.

Barcha elementar zarrachalarga xos bo'lgan magnitlanish, ularning mexanik momenti mavjudligiga ko'ra, spin (kvant tabiatining o'ziga xos mexanik impulsi) deb ataladi. Atom yadrosining magnit xossalari yadroning tarkibiy qismlari - proton va neytronlarning aylanish momentidan iborat. Elektron qobiqlar(atom ichidagi orbitalar) ham magnit momentga ega, ya'ni yig'indisi magnit momentlar undagi elektronlar.

Boshqacha qilib aytganda, elementar zarrachalarning magnit momentlari spin momenti deb ataladigan atom ichidagi kvant mexanik ta'siridan kelib chiqadi. Bu ta'sir o'zining markaziy o'qi atrofida aylanishning burchak momentiga o'xshaydi. Spin momenti kvant nazariyasining asosiy konstantasi bo'lgan Plank konstantasida o'lchanadi.

Plankning fikriga ko'ra, aslida atomdan iborat bo'lgan barcha neytronlar, elektronlar va protonlar ½ ga teng spinga ega. Atom tuzilishida yadro atrofida aylanadigan elektronlar spin impulsidan tashqari orbital burchak impulsiga ham ega. Yadro, garchi u statik pozitsiyani egallasa ham, yadro spin effekti natijasida hosil bo'ladigan burchak impulsiga ham ega.

Atom magnit momentini hosil qiluvchi magnit maydon bu burchak momentumining turli shakllari bilan belgilanadi. Bu yaratilishga eng sezilarli hissa qo'shadigan aylanish effekti. Pauli printsipiga ko'ra, ikkita bir xil elektron bir vaqtning o'zida bir kvant holatda bo'lolmaydi, bog'langan elektronlar birlashadi, ularning spin momentlari esa diametrik ravishda qarama-qarshi proyeksiyalarga ega bo'ladi. Bunday holda, elektronning magnit momenti kamayadi, bu butun strukturaning magnit xususiyatlarini pasaytiradi. Elektronlarning juft soniga ega bo'lgan ba'zi elementlarda bu moment nolga tushadi va moddalar magnit xususiyatga ega bo'lishni to'xtatadi. Shunday qilib, alohida elementar zarralarning magnit momenti butun yadro-atom tizimining magnit xususiyatlariga bevosita ta'sir qiladi.

Toq elektronli ferromagnit elementlar juftlashtirilmagan elektron tufayli har doim nolga teng bo'lmagan magnitlanishga ega bo'ladi. Bunday elementlarda qo'shni orbitallar bir-biriga yopishadi va juftlashtirilmagan elektronlarning barcha spin momentlari kosmosda bir xil yo'nalishni oladi, bu esa eng past energiya holatiga erishishga olib keladi. Bu jarayon almashinuv o'zaro ta'siri deb ataladi.

Ferromagnit atomlarning magnit momentlarining bunday moslashuvi bilan magnit maydon paydo bo'ladi. Disorientatsiyalangan magnit momentlari bo'lgan atomlardan tashkil topgan paramagnit elementlar esa o'zlarining magnit maydoniga ega emas. Ammo agar siz ularga tashqi magnitlanish manbai bilan ta'sir qilsangiz, atomlarning magnit momentlari mos keladi va bu elementlar ham magnit xususiyatga ega bo'ladi. — Источник: https://muegn.ru/uz/guests/magnitnyi-moment-raven-eksperimentalnoe-opredelenie-magnitnyh-momentov.html © muegn.ru

Asosiy Entsiklopediya

Magnit moment. Bir hil bo'lmagan maydonda magnit momentining harakatini hisoblash
Tashqi maydonga joylashtirilganda, modda bu maydonga reaktsiya berishi va o'zi manba bo'lishi mumkin magnit maydoni(magnitlang). Bunday moddalar deyiladi magnitlar(elektr maydonidagi dielektriklarning harakati bilan solishtiring). Magnit xususiyatlariga ko'ra magnitlar uchta asosiy guruhga bo'linadi: diamagnitlar, paramagnitlar va ferromagnitlar.

Har xil moddalar har xil usulda magnitlanadi. Moddaning magnit xossalari elektron va atomlarning magnit xossalari bilan belgilanadi. Ko'pgina moddalar zaif magnitlangan - bu diamagnitlar va paramagnitlar. Oddiy sharoitlarda (o'rtacha haroratda) ba'zi moddalar juda kuchli magnitlanishga qodir - bu ferromagnitlar.

Ko'p atomlar uchun aniq magnit moment nolga teng. Bunday atomlardan tashkil topgan moddalar diamagetistlar. Bularga, masalan, azot, suv, mis, kumush, natriy xlor, kremniy dioksidi SiO2 kiradi. Atomning magnit momenti noldan farq qiladigan moddalar tegishli paramagnitlar. Paramagnitlarga kislorod, alyuminiy, platina misol bo'la oladi.

Keyinchalik, magnit xususiyatlar haqida gapirganda, biz asosan diamagnitlar va paramagnitlarni nazarda tutamiz, ba'zida esa ferromagnitlarning kichik guruhining xususiyatlarini aniq belgilab beramiz.

Keling, birinchi navbatda, magnit maydonidagi materiya elektronlarining xatti -harakatlarini ko'rib chiqaylik. Oddiylik uchun, biz elektron yadro atrofida tezlikda aylanadi, deb taxmin qilamiz v r radiusli orbitada. Orbital burchak momentum bilan tavsiflanadigan bunday harakat, asosan, aylana oqimi bo'lib, u mos ravishda orbital magnit moment bilan tavsiflanadi.

hajmi p orb. Aylana bo'ylab aylanish davriga asoslangan T= - bizda shunday

Vaqt birligiga to'g'ri keladigan elektron orbitasining ixtiyoriy nuqtasi -

bir marta. Shuning uchun, birlik vaqtidagi nuqta orqali o'tgan zaryadga teng bo'lgan dumaloq oqim ifodasi bilan beriladi

O'z navbatida, elektronning orbital magnit momenti formula bo'yicha (22.3) ga teng

Orbital burchak momentumidan tashqari, elektronning o'ziga xos burchak momentumi ham bor aylantirish... Spin qonun bilan tavsiflanadi kvant fizikasi va elektronning o'ziga xos xususiyati - massa va zaryad sifatida (batafsil ma'lumotni kvant fizikasi bo'limida ko'ring). Ichki burchak momentum elektronning ichki (spin) magnit momentiga to'g'ri keladi pn.

Atomlarning yadrolari ham magnit momentga ega, lekin bu momentlar elektronlarning momentlaridan minglab marta kichikroq va ularni odatda e'tiborsiz qoldirish mumkin. Natijada, magnitning umumiy magnit momenti P t magnit elektronlarining orbital va spin magnit momentlarining vektor yig'indisiga teng:

Tashqi magnit maydon magnit momentlari (va mikro oqimlari) bo'lgan modda zarrachalarining yo'nalishiga ta'sir qiladi, buning natijasida modda magnitlanadi. Bu jarayonning o'ziga xos xususiyati magnitlanish vektori J, teng nisbat magnit zarrachalarining magnit hajmiga umumiy magnit momenti AV:

Magnitlanish A / m da o'lchanadi.

Agar magnit B 0 tashqi magnit maydoniga joylashtirilsa, natijada

magnitlanish, B mikro oqimlarining ichki maydoni paydo bo'ladi, natijada hosil bo'lgan maydon teng bo'ladi

Asosiy maydonga ega bo'lgan silindr shaklidagi magnitni ko'rib chiqing S va balandligi /, induktsiya bilan bir xil tashqi magnit maydoniga joylashtirilgan 0 da. Bunday maydonni, masalan, solenoid yordamida hosil qilish mumkin. Mikro oqimlarning tashqi nolga yo'nalishi tartibli bo'ladi. Bunday holda, diamagnitlarning mikro oqimlari maydoni tashqi nolga qarama -qarshi yo'naltiriladi va paramagnitlarning mikro oqimlari maydoni tashqi tomonga to'g'ri keladi.

Tsilindrning istalgan kesimida mikro oqimlarning tartiblanishi quyidagi ta'sirga olib keladi (23.1 -rasm). Magnit ichidagi tartiblangan mikro oqimlar qo'shni mikro oqimlar bilan qoplanadi va yon yuzasi bo'ylab kompensatsiyalanmagan sirt mikro oqimlari oqadi.

Bu kompensatsiyalanmagan mikro oqimlarning yo'nalishi tashqi nol hosil qiluvchi solenoidda oqayotgan oqimga parallel (yoki antiparallel). Umuman olganda, ular Guruch. 23.1 umumiy ichki oqimni bering sirt oqimi mikro oqimlarning ichki iolini hosil qiladi B v Bundan tashqari, oqim va maydon o'rtasidagi bog'liqlikni nol solenoidining formulasi (22.21) bilan ta'riflash mumkin:

Bu erda magnit o'tkazuvchanlik birlik sifatida qabul qilinadi, chunki sirt oqimi kiritilganda muhitning roli hisobga olinadi; solenoid burilishlarining o'rash zichligi solenoidning butun uzunligi uchun biriga to'g'ri keladi: n = bitta //. Bunday holda, sirt oqimining magnit momenti butun magnitning magnitlanishi bilan aniqlanadi:

Oxirgi ikkita formuladan magnitlanish ta'rifini hisobga olgan holda (23.4) quyidagicha

yoki vektor shaklida

Keyin (23.5) formuladan bizda

Magnitlanishning tashqi maydon kuchiga bog'liqligini o'rganish tajribasi shuni ko'rsatadiki, odatda maydonni kuchsiz deb hisoblash mumkin va Teylor seriyasidagi kengayishda o'zini chiziqli atama bilan cheklash kifoya:

bu erda o'lchovsiz mutanosiblik koeffitsienti x - magnit sezuvchanlik moddalar. Buni hisobga olib, bizda bor

Magnit induksiyaning oxirgi formulasini (22.1) mashhur formulasi bilan solishtirib, magnit o'tkazuvchanlik va magnit sezuvchanlik o'rtasidagi bog'liqlikni olamiz:

E'tibor bering, diamagnitlar va paramagnitlar uchun magnit sezuvchanlik qiymatlari kichik va odatda 10 "-10 4 (diamagnitlar uchun) va 10 -8 -10 3 (paramagnitlar uchun) modulli bo'ladi. Bunday holda diamagnitlar uchun NS x> 0 va p> 1.

Turli xil muhitlar ularning magnit xususiyatlarini ko'rib chiqayotganda, ular qo'ng'iroq qilishadi magnitlar .

Barcha moddalar magnit maydon bilan o'zaro ta'sir qiladi. Ba'zi materiallar tashqi magnit maydoni bo'lmagan taqdirda ham magnit xususiyatlarini saqlab qoladi. Materiallarning magnitlanishi atomlar ichida aylanib yuradigan toklar - elektronlarning aylanishi va ularning atomda harakatlanishi tufayli sodir bo'ladi. Shuning uchun moddaning magnitlanishini amper toklari deb ataladigan haqiqiy atom oqimlari yordamida tasvirlash kerak.

Tashqi magnit maydoni bo'lmasa, modda atomlarining magnit momentlari odatda tasodifiy yo'naltiriladi, shuning uchun ular yaratgan magnit maydonlar bir -birini to'ldiradi. Tashqi magnit maydon qo'llanilganda, atomlar o'z magnit momentlari bilan tashqi magnit maydon yo'nalishi bo'yicha yo'nalishga moyil bo'ladi, keyin magnit momentlarning kompensatsiyasi buziladi, tana magnit xususiyatlarga ega bo'ladi - u magnitlanadi. Ko'pgina jismlar juda zaif magnitlangan va magnit induktsiya kattaligi B bu kabi moddalarda vakuumdagi magnit maydon indüksiyasining kattaligidan unchalik farq qilmaydi. Agar magnit maydon moddada kuchsiz kuchaygan bo'lsa, unda bunday modda deyiladi paramagnit :

(,,,,,, Li, Na);

agar u zaiflashsa, u holda diamagnit :

(Bi, Cu, Ag, Au va boshqalar) .

Ammo kuchli magnit xususiyatlarga ega moddalar bor. Bunday moddalar deyiladi ferromagnitlar :

(Fe, Co, Ni va boshqalar).

Bu moddalar doimiy magnit bo'lib, tashqi magnit maydoni bo'lmaganda magnit xususiyatlarini saqlab qolishga qodir.

Tashqi magnit maydonga kiritilganda barcha jismlar magnitlangan u yoki bu darajada, ya'ni. tashqi magnit maydoniga o'rnatilgan o'z magnit maydonini yarating.

Moddaning magnit xususiyatlari elektronlar va atomlarning magnit xususiyatlari bilan aniqlanadi.

Magnitlar atomlardan iborat bo'lib, ular o'z navbatida musbat yadrolardan va nisbatan aytsak, ular atrofida aylanadigan elektronlardan iborat.

Atomda aylanadigan elektron yopiq pastadir bilan tengdir orbital oqim :

qayerda e Elektron zaryadi, ν - uning orbitada aylanish chastotasi:

Orbital oqim mos keladi orbital magnit moment elektron

, (6.1.1)

qayerda S - orbital maydon, - normal vektor birligi S, Elektron tezligi. 6.1 -rasmda elektronning orbital magnit momentining yo'nalishi ko'rsatilgan.

Orbitada harakatlanayotgan elektron bor orbital burchak momentum , qarama -qarshi yo'naltirilgan va unga munosabat bilan bog'liq

qayerda m Bu elektronning massasi.

Bundan tashqari, elektron egalik qiladi o'ziga xos burchak momentum deb nomlangan elektron aylanishi

, (6.1.4)

qayerda , - Plank doimiy

Elektron spin mos keladi magnit momentni aylantirish teskari yo'nalishda yo'naltirilgan elektron:

, (6.1.5)

Miqdor deyiladi aylanish momentlarining giromagnit nisbati

Kikoin A.K. Magnit moment joriy // miqdor. - 1986. - No 3. - S. 22-23.

"Kvant" jurnali tahririyati va muharrirlari bilan maxsus kelishuv asosida

To'qqizinchi sinf fizika kursidan (fizika 9, 88 -§) ma'lumki, uzunlikdagi to'g'ri o'tkazgich l oqim bilan Men, agar u induktsiya \ (~ \ vec B \) bo'lgan yagona magnit maydonga joylashtirilsa, \ (~ \ vec F \) kuchi kattaligiga teng

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

qayerda α - oqim yo'nalishi va magnit induktsiya vektori orasidagi burchak. Bu kuch maydonga ham, oqimga ham perpendikulyar yo'naltiriladi (chap qo'l qoidasiga ko'ra).

To'g'ri o'tkazgich elektr zanjirining faqat bir qismidir, chunki elektr toki har doim yopiq. Va magnit maydon yopiq oqimga, aniqrog'i, tok bilan yopiq pastadirga qanday ta'sir qiladi?

Misol sifatida 1 -rasmda qirralari to'rtburchaklar shaklidagi kontur ko'rsatilgan a va b, uning bo'ylab oqim o'qlar ko'rsatgan yo'nalishda oqadi Men.

Ramka induksiyasi \ (~ \ vec B \) bo'lgan yagona magnit maydonga joylashtirilgan, shuning uchun dastlabki vaqtda \ (~ \ vec B \) vektori ramka tekisligida yotadi va uning ikki tomoniga parallel bo'ladi. Ramkaning har bir tomonini alohida ko'rib chiqsak, lateral tomonlari (uzunligi lekin) modul bo'yicha teng kuchlar mavjud F = BIa va qarama -qarshi tomonga yo'naltirilgan. Kuchlar boshqa ikki tomondan harakat qilmaydi (ular uchun gunoh α = 0). Har bir kuch F ramkaning yuqori va pastki tomonlarining o'rta nuqtalaridan o'tuvchi o'q haqida \ (~ \ frac (BIab) (2) \) (\ (~ \ frac (b)) ga teng kuch momenti (moment) hosil qiladi. 2) \) - elkaning kuchi). Momentlarning belgilari bir xil (ikkala kuch ham ramkani bir tomonga aylantiradi), shuning uchun umumiy moment M ga teng BIab, yoki, mahsulotdan beri ab maydonga teng S ramka,

\ (~ M = BIab = BIS \).

Bu moment ta'sirida ramka aylana boshlaydi (agar yuqoridan, keyin soat yo'nalishi bo'yicha) va u indüksiyon vektoriga \ (~ \ vec B \) perpendikulyar bo'lguncha aylanadi (2 -rasm).

Bu pozitsiyada kuchlar yig'indisi va kuchlar momentlari yig'indisi nolga teng bo'ladi va ramka barqaror muvozanat holatida bo'ladi. (Aslida, ramka darhol to'xtamaydi - bir muncha vaqt u o'zining muvozanat pozitsiyasi atrofida tebranib turadi.)

Kontur tekisligida normal o'zboshimchalik bilan burchak hosil qilganda, har qanday oraliq pozitsiyada ekanligini ko'rsatish (buni o'zingiz qilish) oson. β magnit maydon indüksiyonu bilan, moment

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

Bu iboradan ko'rinib turibdiki, maydon induktsiyasining ma'lum bir qiymatida va tok bilan zanjirning ma'lum bir pozitsiyasida, moment faqat zanjir maydonining mahsulotiga bog'liq. S amper uchun Men unda. Miqdor IS va oqim halqasining magnit momenti deyiladi. Aniqrog'i, IS magnit moment vektorining modulidir. Va bu vektor kontur tekisligiga perpendikulyar yo'naltirilgan va bundan tashqari, agar siz bosh barmog'ingizni pastadirdagi oqim yo'nalishi bo'yicha aylantirsangiz, bosh barmog'ining oldinga siljish yo'nalishi uning yo'nalishini ko'rsatadi. magnit moment. Masalan, 1 va 2 -rasmlarda ko'rsatilgan sxemaning magnit momenti bizdan sahifa tekisligidan tashqariga yo'naltiriladi. Magnit moment A · m 2 da o'lchanadi.

Endi ayta olamizki, bir xil magnit maydonidagi tok bilan zanjir shunday o'rnatiladiki, uning magnit momenti uning aylanishiga sabab bo'lgan maydonga "qaraydi".

Ma'lumki, faqat tok o'tkazgichlari o'z magnit maydonini yaratish va tashqi maydonga aylanish xususiyatiga ega emas. Xuddi shu xususiyatlar magnitlangan tayoq uchun, masalan, kompas ignasi uchun ham kuzatiladi.

Hatto 1820 yilda ajoyib frantsuz fizigi Amper, magnit zarralarida yopiq toklar borligi bilan, magnit va kontaktlarning zanglashiga o'xshashligi tushuntiriladi, degan fikrni bildirgan. Ma'lumki, atomlar va molekulalarda yadrolar atrofida o'z orbitalarida elektronlar harakati bilan bog'liq bo'lgan eng kichik elektr toklari mavjud. Shu sababli, paramagnit kabi ko'plab moddalarning atomlari va molekulalari magnit momentlarga ega. Bu momentlarning tashqi magnit maydonida aylanishi paramagnit moddalarning magnitlanishiga olib keladi.

Yana bir narsa aniqlandi. Atomni tashkil etuvchi barcha zarrachalarning magnit momentlari ham bor, ular zaryadlarning hech qanday harakati, ya'ni toklar bilan umuman bog'liq emas. Ular uchun magnit moment zaryad, massa va boshqalar kabi bir xil "tug'ma" sifatdir. Magnit moment hatto elektr zaryadi bo'lmagan zarracha - neytron, komponent atom yadrolari... Shuning uchun atom yadrolari ham magnit momentga ega.

Shunday qilib, magnit moment fizikadagi eng muhim tushunchalardan biridir.

Magnit maydon ikkita vektor miqdori bilan tavsiflanadi. Magnit maydon induksiyasi (magnit induktsiya)

bu erda maydoni bo'lgan yopiq o'tkazgichga ta'sir qiladigan kuchlar momentining maksimal qiymati S u orqali oqim oqadi Men... Vektorning yo'nalishi magnit maydonida konturning erkin yo'nalishi bilan oqim yo'nalishiga nisbatan o'ng bosh barmog'i yo'nalishiga to'g'ri keladi.

Induktsiya birinchi navbatda o'tkazuvchanlik oqimlari bilan belgilanadi, ya'ni. Supero'tkazuvchilar orqali o'tadigan makroskopik oqimlar. Bundan tashqari, induktsiyaga elektronlarning yadro atrofidagi orbitalardagi harakati, shuningdek elektronlarning ichki (spin) magnit momentlari sabab bo'lgan mikroskopik toklar hissa qo'shadi. Oqim va magnit momentlar tashqi magnit maydonga yo'naltirilgan. Demak, moddadagi magnit maydonining induktsiyasi tashqi makroskopik toklar bilan ham, moddaning magnitlanishi bilan ham aniqlanadi.

Magnit maydon kuchlanishi faqat o'tkazuvchanlik va joy almashtirish oqimlari bilan aniqlanadi. Kuchlanish moddaning magnitlanishiga bog'liq emas va indüksiya bilan bog'liq:

bu erda moddaning nisbiy magnit o'tkazuvchanligi (o'lchovsiz miqdor), 4 ga teng magnit doimiy. Magnit maydon kuchining o'lchami.

Magnit moment - bu zarrachaning yoki zarrachalar tizimining magnit xususiyatlarini tavsiflovchi va zarracha yoki zarrachalar tizimining tashqi bilan o'zaro ta'sirini aniqlaydigan vektorli jismoniy miqdor. elektromagnit maydonlar.

Oqimi bo'lgan yopiq o'tkazgich magnit moment moduli vakuumda bo'lgan elektr tokidagi zaryadga o'xshash rol o'ynaydi.
oqim kuchi qayerda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan maydoni. Vektorning yo'nalishi bosh barmog'i qoidasi bilan belgilanadi. Bunday holda, magnit moment va magnit maydoni makroskopik oqim (o'tkazuvchanlik oqimi), ya'ni. o'tkazgich ichidagi zaryadlangan zarrachalar - elektronlarning tartibli harakati natijasida. Magnit momentning o'lchami.

Magnit momentni mikro oqimlar ham yaratishi mumkin. Atom yoki molekula - musbat zaryadlangan yadro va uzluksiz harakatdagi elektronlar. Bir qator magnitli xususiyatlarni etarlicha yaqinlashtirib tushuntirish uchun, elektronlar ma'lum dumaloq orbitalarda yadro atrofida harakat qiladi deb taxmin qilishimiz mumkin. Binobarin, har bir elektronning harakatini zaryad tashuvchilarning tartibli harakati deb hisoblash mumkin, ya'ni. yopiq elektr toki sifatida (mikro oqim yoki molekulyar oqim deb ataladi). Hozirgi kuch Men bu holda, elektron trayektoriyasiga perpendikulyar bo'lgan kesim orqali o'tadigan zaryad qaerga teng bo'ladi, e- zaryad moduli; elektronning aylanish tezligi.

Elektronning orbitadagi harakatidan kelib chiqadigan magnit moment - mikro oqim - elektronning orbital magnit momenti deyiladi. Bu qaerga teng S- kontur maydoni;

, (3)

qayerda S- orbital maydon; r- uning radiusi. Atom va molekulalarda elektronning yadro yoki yadro atrofidagi yopiq traektoriyalar bo'ylab harakatlanishi natijasida elektron ham orbital burchak momentumiga ega.

Bu yerda - chiziq tezligi orbitadagi elektron; bu uning burchak tezligi. Vektorning yo'nalishi o'ngning bosh barmog'i qoidasi bilan elektronning aylanish yo'nalishi bilan bog'liq, ya'ni. vektorlar va o'zaro qarama -qarshi (1 -rasm). Zarrachaning orbital magnit momentining mexanik momentga nisbati giromagnit nisbati deyiladi. (3) va (4) ifodalarni bir -biridan ajratib, biz: nolga teng.

Magnit lahza- jismoniy magnitni tavsiflovchi qiymat. tizim xususiyatlari zaryadlangan. zarrachalarni (yoki alohida zarrachalarni) va boshqa ko'p kutupli momentlarni (elektr dipol momenti, kvadrupol momenti va boshqalar) aniqlashga qarang. Multipoli) tizimning ext bilan o'zaro ta'siri. el - magn. maydonlar va boshqa shunga o'xshash tizimlar.

Klassikning qarashlariga ko'ra. , magn. maydon elektr harakatlanishi natijasida hosil bo'ladi. ... Zamonaviy bo'lsa ham. nazariya magnitli zarrachalarning mavjudligini rad qilmaydi (va hatto bashorat qilmaydi). zaryad ( magnit monopollar), bunday zarrachalar hali tajribada kuzatilmagan va oddiy moddalarda yo'q. Shuning uchun magnning elementar xarakteristikasi. Ma'lum bo'lishicha, magnit m (magnitli m) (eksenel vektor) ga ega bo'lgan tizim tizimdan katta masofada kattalik hosil qiladi. maydon

(kuzatish nuqtasining radius vektori). Elektr shunga o'xshash shaklga ega. bir -biriga yaqin joylashgan ikkita elektrdan iborat dipol maydoni. qarama -qarshi belgining zaryadlari. Biroq, elektrdan farqli o'laroq. dipol moment. M. m. "Magnit. Zaryadlar" nuqta tizimi bilan emas, balki elektr yordamida yaratilgan. tizim ichida oqayotgan oqimlar. Agar elektr yopiq bo'lsa. oqim cheklangan hajmda oqadi V, keyin u yaratgan m ning M. f-loyi bilan belgilanadi

Yopiq dumaloq oqimning eng oddiy holatida Men s tekis tekis burilish bo'ylab oqadi va M. m.ning vektori burilishga o'ng normal bo'ylab yo'naltiriladi.

Agar oqim nuqta elektrining statsionar harakati natijasida hosil bo'lgan bo'lsa. f-ly (1) dan kelib chiqqan holda, tezliklarga ega bo'lgan massa zaryadlari.

bu erda o'rtacha mikroskopik degan ma'noni anglatadi. vaqt o'tishi bilan miqdorlar. O'ng tarafdagi vektor mahsuloti zarrachaning harakat sonining vektori bilan mutanosib (tezligi taxmin qilinadi), keyin hissalar. M.dagi zarralar va harakatlarning soni mutanosib:

Aspekt nisbati e / 2ts chaqirdi ; bu qiymat magn o'rtasidagi universal aloqani tavsiflaydi. va mexanik zaryadlash xususiyatlari. klassikadagi zarralar. elektrodinamik. Biroq, elementar zaryad tashuvchilarning materiyada (elektronlarda) harakati klassikaga tuzatishlar kiritadigan qonunlarga bo'ysunadi. rasm Orbital mexanikdan tashqari. harakatlanish momenti L elektronning ichki mexanikasi bor. lahza - aylantirish... Elektronning umumiy M.M. orbital M.M (2) va spin M.M yig'indisiga teng.

Ko'rinib turibdiki, bu nisbiylikdan kelib chiqadi Dirak tenglamalari elektron uchun), giromagnit. Spin nisbati orbital burchak momentumidan ikki baravar ko'p bo'ladi. Magnitning kvant kontseptsiyasining o'ziga xos xususiyati. va mexanik momentlar-bu vektorlarning koordinata o'qiga proektsiyasi operatorlarining almashinmasligi tufayli vektorlar fazoda aniq yo'nalishga ega bo'la olmasligi.

Spin M. m. Zaryadlash. f-loy (3) tomonidan aniqlangan zarrachalar. normal, elektron uchun u tengdir magneton Bora. Tajriba shuni ko'rsatadiki, elektronning kattaligi (3) dan kattalik tartibida farq qiladi (nozik tuzilish sobit). Shunga o'xshash qo'shimchalar — Источник: https://muegn.ru/uz/enciklopediya/magnitnyi-moment-raschet-dvizheniya-magnitnogo-momenta-v-neodnorodnom.html © muegn.ru