Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Движение заряженных частиц в магнитном поле





Пусть в однородном магнитном поле в вакууме движется частица массы m, несущая заряд + q. Скорость частицы . На частицу действует сила Лоренца , придавая ей ускорение . Значит, частица движется по окружности радиуса r, . Из Þ Þ .

Период обращения .

· T зависит только от свойств частицы (m, q) и свойств поля ( ).

5.2.3.2. Движение заряженной частицы
в магнитном и электрическом полях. Циклотрон

Для проведения опытов в области ядерной физики заряженным частицам сообщают большую скорость, что достигается применением специальных устройств – ускорителей, одним из которых является циклотрон. Он состоит из двух полуцилиндров, расположенных на малом расстоянии друг от друга в сильном магнитном поле. Между ними находятся два электрода, выполненных в виде сетки.

Положительно заряженная частица – протон (ядро атома водорода) движется в магнитном поле по окружности радиуса . Пролетая в зазоре между электродами, частица ускоряется в электрическом поле , летит половину окружности с постоянной скоростью в магнитном поле и достигает противоположной стороны зазора. К этому моменту полярность напряжения на пластинах меняется и частица в зазоре вновь получает ускорение (период изменения полярности напряжения должен быть равен периоду обращения частицы). С каждым оборотом растет, значит, растет и r, период же сохраняется (п.5.2.3.1). Частица движется по спирали от центра к периферии до тех пор, пока периоды смены полярности и обращения совпадают. Это совпадение нарушается вследствие увеличения массы частицы на больших скоростях (п.7.7.8) и ускорение прекращается.

Магнитные свойства веществ

Известно (п.5.2.2.4), что силовые свойства полей, создаваемых одним и тем же источником в среде и вакууме, отличаются в m раз, т. е. .



· Разные вещества имеют разное значение m.

По магнитным свойствам вещества можно разделить на три группы:

1) ферромагнетики (п.5.2.4.1); 2) парамагнетики; 3) диамагнетики.

Электроны в атомах движутся по орбитам, что эквивалентно замкнутому контуру тока, который характеризуется магнитным моментом . Каждая орбита характеризуется своим . Тогда атома (молекулы) будет равен сумме электронных орбит.

Диамагнетик – вещество, магнитный момент атома (молекулы) которого при отсутствии внешнего магнитного поля равен нулю.

При внесении диамагнетика в магнитное поле в каждом его атоме наводится магнитный момент, направленный противоположно , что приводит к незначительному ( ) ослаблению поля ( ).

Примеры: Ag, Pb, Si и т. д. Самый «сильный» диамагнетик – висмут
(m = 0,999824), остальные ослабляют магнитное поле ещё меньше.

Парамагнетик – вещество, магнитный момент атома (молекулы) которого в отсутствии внешнего магнитного поля не равен нулю.

При внесении в магнитное поле магнитные моменты атомов парамагнетика ориентируются по направлению , что приводит к усилению поля. Для парамагнетиков m >1 (платина m = 1,00036; жидкий кислород (m = 1,0034).

Ферромагнетики

Возьмем две катушки с током и расположим их так, чтобы они притягивались друг к другу. Если ввести в катушку железный стержень, то сила взаимодействия резко возрастёт. Значит, у железа m >> 1.

Ферромагнетик – вещество, значительно усиливающее внешнее магнитное поле (железо, никель, кобальт и их соединения).

· Ферромагнетики применяют в электродвигателях, генераторах, трансформаторах, магнитных головках и др.

Природа ферромагнетизма

Явление ферромагнетизма объясняют так: электроны обладают «собственным вращением» (как бы вращаются вокруг своей оси) и создают вследствие этого магнитное поле, наряду с полем, появляющимся от их движения вокруг ядра.

В некоторых металлах (Fe, Ni, Co и др.) существуют малые области размером 10–2–10–4 см – домены, в которых собственные вращения всех электронов одинаково ориентированы. Они создают магнитные поля с некоторой индукцией. Сами же домены располагаются хаотически, поэтому индукция результирующего поля .

При внесении кристалла в магнитное поле поля доменов упорядочиваются и общее поле . После того, как все домены сориентированы, общее поле прекращает расти – достигает насыщения. При снятии внешнего поля значительная часть доменов сохраняет ориентацию и образец становится намагниченным. На этом явлении построено производство постоянных магнитов. Для их изготовления используют сталь, оксиды железа, сплав железа с алюминием, никель, кобальт и др.

 

Температура Кюри

При нагревании ферромагнетика ориентация доменов нарушается.

Температура Кюри (tк) – температура перехода ферромагнетика в парамагнетик.

· Для железа tкFe = 7700С; для кобальта tкСо = 11300С; для никеля
tкNi = 3560С.

 

Электромагнитная индукция









Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2021 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.