XXXXXX Keskkool Xxxxxx 11b AINETE MAGNETILISED OMADUSED Referaat Viimsi 2008 Sisukord 1. Aine magnetiline läbitavus 2. Diamagneetik, Paramagneetik ja Ferromagneetik 3. Ferromagneetik magnetväljas 1. Aine nõrgendab talle mõjuvat välja. Aineosakesed on suutelised tekitama ka magnetvälja. Erinevalt elektriväljast võib aine magnetvälja nii nõrgendada kui ka tugevdada. Magnetvälja tugevnemine tähendab seda, et kehade vahel mõjuvad magnetilised jõud on aines tugevamad kui vaakumis. Nii on see näiteks raua ühendite korral. Seetõttu hakati aine magnetilisi
sirutatud sõrmed näitavad pos. Osakesteliikumiskiirust, magnetväli B on suunatud peopessa, siis 90C all väljasirutatud pöial näitab osakesele mõjuva Lorentzi jõu suunda F=qvBsin aAine mag läbitavus näitab mitu x on magjõud aines suurem magjõust vaakumis (jõud aines/jõud vaakumisF0)Ferromagneetik- aine, mis tugevdab palju kordi magnetväljasid ja magneetub kergesti (Fe ja kroom)Paramagneetik-aine, mis õige vähe magneetub ja õige pisut tugevdab magnetvälja (AL ja volfram)Diamagneetik-aine, mis nõrgendab magnetväljasid ja peaaegu ei magneetu (vask ja kuld)Magneetiline infosalvestus-perioodiliselt tekitatakse domeene ja hiljem loetakse neid (kassett) Magneetumine-nähtus, kus keha omandab püsiva magnetvälja Demagneetimine-ferromagneetiku viimine omamagnetvälja täieliku puudumisse seisundissePüsimahnet-keha, mis omab püsivat stabiilset magnetväljaSpinn-osakeste olemusliku sisemine liikumineMagnetvälja
suunda ja magnetväli on suunatud peopessa, siis väljasirutatud põial näitab juhtmelõigule mõjuva jõu suuna. Lorenzi jõud: FL=BvqsinL Laengut q omavale ja kiirusega v liikuvale osakesele mõjub magnetväljas induktsiooniga B Lorenzi jõud, kus L on nurk osakese liikumissuuna ja magnetvälja suuna vahel. Aine magnetiline läbitavus näitab, kui mitu korda on magnetjõud aines tugevamad jõududest vaakumis. Diamagneetik nõrgendab ja paramagneetik tugevdab veidi talle mõjuvat magnetvälja. Ferromagneetik on aine, mis tugevdab talle mõjuvat magnetvälja tuhandeid kordi. Iseeneslike magneetumise piirkondi ferromagneetikus nim. domeenideks. Domeeni kuuluvad osakesed võivad oma magnetvälja suunda muuta vaid üheskoos.
Deklinatsioon- nurk maa geograafilise põhjapooluse ja ma magnetilise lõunapooluse vahel 1 tesla- Selline magnetvälja tugevus, mis tekib kui voolutugevus juhtmes on 1A ja iga meetri kohta mõjub jõud 1N 1 amper- eelektrivoolu tugevus, mille korral juhi ristlõiget läbib sekundis elektrihulk 1 C Ferromagneetik- Aine, mis tugevdab talle mõjuvat magnetvälja tuhandeid kordi (Fe, Cr) Parramagneetik- aine, mis veidi tugevdab talle mõjuvat magnetvälja (al, volfram) Diamagneetik- aine, mis veidi nõrgendab talle mõjuvat magnetvälja (Au, Ag) Magnetiline infosalvestus põhineb tekitatakse ferromagneetikus domeene ja pärast loetakse neid Kruvireegel- Kui parema keermelise kruvi kulgemise suund ühtib magnetvälja suunaga, siis kruvipea pöörlemise suund on elektrivoolu suunaks Samasuunaliste voolude korral 2 juhet tõmbuvad, erisuunaliste voolude korral aga tõukuvad
Selle joone puutujat. Kruvireegel: magnetvälja suund ühtib parempoolse kruvi pöörlemise suunaga, kui voolu suunaks On kruvi kulgeva liikumise suund. Superpositsiooniprintsiip selle järgi on kehade süsteemi poolt tekitatud magnetvälja B-vektor Võrdne üksikute kehade B-vektorite summaga. Laengut q omavale ja kiirusega v liikuvale osakesele mõjub mv's indoktsiooniga B Lorentzi jõud F(l) = q v B sin Lorentzi jõud on suunatud alati risti nii liikumise suunaga kui ka mv suunaga. Diamagneetik on aine, mis veidi nõrgendab talle mõjuvat magnetvälja. M läbitavus on veidi väiksem ühest. Kuld, vask, tsink. Paramagneetik on aine, mis veidi tugevdab talle mõjuvat mv. Veidi suurem ühest. Alumiinium Volfram. Ferromagneetik tugevdab talle mõjuvat mv tuhandeid kordi. M läbitavus 10³-4. Raud, koobalt, Nikkel. Ümbermagneetumine on piisavalt tugeva magneetilise välisjõu mõjul doomenide välja eelisssunda muutmine.
Lorentzi jõud jõud millega magnetväli mõjutab magnetväljas liikuvat laengut. Sõltub magnetvälja tugevusest ja voolutugevusest juhtmes. Määratakse vasaku käe reegliga. FL=Bqv Parema käe reegel kui rusikasse tõmmatud parema käe väljasirutatud pöial näitab voolu suunda, siis 4 kõverdatud sõrme näitavad selle voolu magnetvälja suunda. Aine magnetiline läbitavus- näitab kui mitu korda on magnetinduktsioon aines suurem magnetinduktsioonist vaakumis. Diamagneetik- nõrgendab pisut talle mõjuvat magnetvälja, Au Ag Cu Paramagneetik- tugevdab veidi talle mõjutav elektrivälja Al W õhk Ferromagneetik- tugevdab talle mõjuvat elektrivälja kuni mitu tuhat korda Fe Co Ni, magnetväljas tekitab tugeva lisavälja. Domeenid säilitavad vähemalt osaliselt oma suunda.
Lorenzi jõud mõjub laetud osa- kestele alati risti nii liikumissuuna kui magnetvälja suunaga. Ei tee tööd vaid muudab osakeste liikumissuunda. 7. Ainete magnetilised omadused: Magnetiline läbitavus µ = F/Fo (kui aines mõjub jõud F ja vaakumis jõud Fo), mida suurem on magnetiline läbitavus seda tugevamad on aines magnetjõud. µ = B/Bo. µ näitab mitu korda on magnetinduktsioon suurem magnetinduktsioonist vaakumis. Aineid liigitatakse: a) Diamagneetik aine mis veidi nõrgendab talle mõjuvat magnetjõudu µ < 1 (kuld, hõbe, vask, tsink) b) Paramagneetik ained mis veidi tugevdavad talle mõjuvat magnetjõudu µ > 1 (alumiinium, volfram) c) Ferromagneerik ained mis tugevdavad talle mõjuvad magnetvälja kuni mitutuhat korda (Fe, Ni, Co) Magnetvälja muutumine aines toimub, sest aineosakesed tekitavad täiendava magnet- välja, mis võib olla ainele väljast mõjuva magnetväljaga vastas- või samasuunaline.
Lorentzi jõud on suunatud alati risti nii liikumise suunaga kui ka magnetvälja suunaga. Kui vasaku käe väljasirutatud sõrmed näitavad positiivselt laetud osakese liikumise suunda ja magnetvälja jõujooned tulevad peopessa, siis väljasirutatud pöial näitab osakesele mõjuva Lorentzi jõu suunda. Aine mgnetiline läbitavus näitab, kui mitu korda on Magnetjõud aines tugevamad jõududest vaakumis. Diamagneetik nõrgendab ja paramagneetik tugevdab veidi talle mõjuvat magnetvälja. Ferromagneetik on aine, mis tugevdab talle mòjuvat magnetvälja tuhandeid kordi. Iseenesliku magneetumise piirkondi ferromagneetikus nimetatakse domeenideks. Domeeni kuuluvad osakesed võivad oma magnetvälja suunda muuta vaid üheskoos. 2. Maa magneetiline lõunapoolus asetseb geograafilise põhjapooluse läheduses. Seetõttu on
Magnetilised anomaaliad- piirkond, kus magnetväli pidevalt muutub, põhjustatuna suurtest
rauamaagi lademetest maakoore all.
Lorentzi jõud näitab jõudu ühe laengukandja kohta.
Vasaku käe reegel- Kui sõrmed on suunatud positiivsete osakest liikumise suunas ja
jõujooned tulevad peopessa, näitab pöial osakesele mõjuva Lorentzi jõu suunda.
Magnetiline läbitavus näitab mitu korda on
magnetinduktsioon aines suurem vaakumist.
Diamagneetik on aine, mis veidi nõrgendab talle mõjuvat magnetvälja B
c) ferromagneetikuteks? Ferromagneetiku asetamisel välisesse välja mõjutab väline magnetväli ferromagneetiku domeene, domeenid pöörduvad valdavalt ühte suunda, tekib väga tugev lisaväli, mis on välise magnetväljaga samasuunaline. Miks nimetatakse kahe esimese rühma aineid nõrkadeks magneetikuteks, viimaseid tugevateks magneetikuteks? Diamagneetik nõrgendab vähesel määral talle mõjuvat magnetvälja, paramagneetik tugevdab vähesel määral talle mõjuvat magnetvälja, ferromagneetik aga tugevdab talle mõjuvat magnetvälja kuni tuhandeid kordi. 4. Kirjelda väljade superpositsiooni (liitumise) printsiipi kasutades magnetvälja, mis kujuneb keha sees võrreldes väljaga väljaspool keha (välise väljaga) kõigi kolme magneetikute rühma puhul.
Lorentzi jõud laetud osakestele magnetväljas mõjuv jõud. Suund määratakse vasaku käe reegliga. Mõjub laetud osakestele risti nii liikumissuuna kui magnetväljaga. F=q*v*B* sin Negatiivse osakese jaoks tuleks kasutada paremat kätt või siis suund vastupidi kui kasutada vasakut kätt. q/m = v/(B*r) Aine magnetiline läbitavus näitab, mitu korda on kahe keha vahel mõjuv magnetjõud suurem jõust vaakumis. Tähis . = F/F0=B/B0 Diamagneetik <1, nõrgendab magnetvälja, aatomi kogumagnetväli on 0, väline magnetväli tekitab nõrga vastuvälja. Nt kuld, hõbe, vask, tsink. Paramagneetik - >1, tugevab veidi magnetvälja, aatomite summaarne magnetväli ei ole 0, välise magnetvälja mõjul üritavad osakesed võtta magnetvälja suunda. Nt alumiinium, volfram, õhk. Ferromagneetik = 103 kuni 104, tugevdab magnetvälja tuhandeid kordi, ühe osakese magnetväli on väga tugev nad mõjutavad
Grafiidi kristallvõre on heksagonaalse sümmeetriaga. Nn. pürolüütilises grafiidis paiknevad süsiniktasandid väga korrapäraselt ja sisaldavad vähe defekte. Omadused Musta "rasvase" värvusega, tihedus 1900 ... 2250 kg/m3 (ülempiirile vastavale väärtusele läheneb pürolüütiline grafiit), kõvadus 1 ... 2. Grafiit sublimeerub temperatuuridel 3652 ... 3697 °C. Pürolüütiline grafiit on tugevaim tuntud harilik (mitteülijuhtiv) diamagneetik, tema magnetiline vastuvõtlikkus on suurima väärtusega sihis - 4,5·10-4 (võrdle väärtusega 1,7·10-4 vismuti jaoks). Saamine Looduslik (leiukohad Indias, Sri Lankas, Kanadas, Vene Föderatsioonis). Tehislikult saadakse pürolüütilist grafiiti puhaste gaasiliste süsivesinike termilisel lagundamisel (pürolüüsil). Rakendused Pliiatsisüdamikes, määrdena ja määrete koostises. Neutronite aeglustajana tuumareaktorites.
B vektori suhtes mingi ühikulise nurgaga tekib kruvijoon, mille raadiuse määravad magnetiduktsioon ja magnetväljaga risti olev kiiruse komponent. Kruvi sammu määrab äa kiiruse magnetvälja suunaline komponent.Aine magnetiline läbitavus: Aine magnetiline läbitavus näitab, mitu kora on magnetinduktsioon aines suurem magnetinduktsioonist vaakumis. Aine võib tugevdada või nõrgendada magnetvälja. Magnetiliste omaduste põhjal jaotatakse ained: *Diamagneetik aine, mis nõrgendab veidi talle mõjuvad magnetvälja. Nt. hõbe, vask, kuld. Aine magnetiline läbitavus on väiksem 1st.*Paramagneetik aine, mis tugevdab veidi talle mõjuvat magnetvälja. Nt. alumiinium, wolfram, õhk. Aine magnetiline läbitavus suurem 1st*Ferromagneetik aine, mis tugevdab talle mõjuvat magnetvälja tuhandeid kordi. Nt. koobalt, raud, nikkel. Aine magnetiline läbitavus mitmeid kordi suurem 1st
Magnetism Magnetväli eksisteerib alati vooluga juhtme ümber Püsimagnet keha, mis säilitab magnetilised omadused pikema aja vältel Magneti poolused kohad, kus magnetiline toime on kõige tugevam Magnetvälja põhiomadused: magnetvälja tekitab elektrivool magnetväli avaldab mõju elektrivoolule Pool dielektrikus südamikule keritud traat Elektromagnet raudsüdamikuga pool Vooluga pooli magnetväljas raudsüdamik magneetub ja sellega magnetväli tugevneb Elektromagnetil on püsimagnetiga võrreldes järgmised eelised: 1) tema magnetvälja tugevust ja suunda saab muuta voolutugevuse suuna muutmise teel 2) voolu välja lülitamisel elektromagneti magnetväli kaob Elektromagnetväli sõltub: voolutugevusest (mida tugevam vool seda tugevam magnetväli) keerdude arvust (mida rohkem keerde seda tugevam magnetväli) Elektromagneti kasutamine: 1) elektromagnetkraana 2) elektrikõlisti ...
See vasaku käe reegel. Lorentzi jõudu kasutatakse laetud osakeste suunamisel Teaduslikes aparaatides. Ilma Lorentzi jõuta poleks osakeste uurimine võimalik. Magnetväljaga saab laenguid suunata, ei saa laenguid pidurdada ega kiirendada. Elektriga saab kiirendada laenguid. F = FL+FE Lorentzi jõud tööd ei tee, ainult suunab. Kuidas aine/keskkond magnetit mõjutab? Aine nõrgendab alati elektrivälja. F = F0 Magnetismi tekitavad liikuvad laengud. Diamagneetik - < 1 paramagneetik - >1 ferromagneetik - >>>1 (tuhandeid korda suurem) Fe, N, Co FERROMAGNEETIKUD http://what-when-how.com/materialsparts-and-finishes/magnetic-materials-hard-and- soft/ Pehmed muutub ajutiselt magnetiks magnetiseerides Kõvad muutub permanentselt magnetiks magnetiseerides Selle osa peale tuleb arvestustöö________________________________________________ Elektromagneetiline Induktsioon Eesmärk: on leida sügavam seos elektri ja magnetvälja vahel
20 38. Magnetvälja tugevus. Koguvoolu seadus aines. Koguvoolu seadus seob magnetvälja allika magnetilise induktsiooniga. Magnetvälja tsirkulatsioon mööda pinna kinnist kontuuri võrdub voolude summaga, mis läbivad selle kontuuri poolt ümbritsetud pinda. ❑ Valem: ∮ ❑B (vektor)*dr (vektor) = μ0*Ik ❑ aines: Uder lk 86 39. Dia- ja paramagneetikud. Diamagneetik on aine mille aatomid ei oma magnetmomenti kui nad ei asu magnetväljas. Magnetväljas diamagneetiku aatomid omandavad magnetmomendi, mis on vastassuunaline välise magnetväljaga. Diamagneetik magneetub seetõttu välise magnetvälja tugevusele H(vekt) vastassuunaliselt. Diamagneetikus tekib lisaks välisele magnetväljale sellega vastassuunaline nõrk magnetväli μ 0 J (vekt), seetõttu summaarne väli on väiksem välisest. Seega
Kehtib vasaku käe reegel . (magnetilise induktsiooni jõujooned suunduvad peopessa ja väljasirutatud sõrmed näitavad voolusuunda, siis pöial näitab juhtmele mõjuva ampere jõu suunda) Magnetväli on suunatud põhjapooluse poolt lõunapooluse poole. Homogeenne magnetväli Magnetvälja induktsioonivektorid on ühe suuna ja suurusega. Biot-Savart´i seadus. Para-, dia- ja ferromagneetikud Paramagneetik- nõrgendab elektrivälja; Diamagneetik- tugevdab veidi elektrivälja; Ferromagneetik- tugevdab tuhandekordselt elektrivälja Töö vooluga juhtme liigutamisel magnetväljas ja magnetvoog ???? Magnetvälja tugevus Iseloomustab ainult makrovoolude poolt tekitatud magnetvälja. ⃗ Magnetväljatugevus H antud punktis iseloomustab magnetvälja ruumi mingis punktis ega sõltu keskonna magnetilistest omadustest, vaid ainult välja tekitavast makrovoolude suurusest ja juhtme kujust. Magnetväljade kuju
rauatükk magneetunud • Elektronide magnetväljade korrastatus võib aines säiluda ka pärast välise mõju kadumist. Selline rauatükk ongi püsimagnet. Diamagneetikud Diamagneetiku aatomis on elektronide spinnidest tingitud magnetväljad paarikaupa vastassuunalised. Selle tagajärjel on aatomi kogumagnetväli välismõju puudumisel null. Välises magnetväljas hakkavad elektronid täiendavalt liikuma nõnda, et tekib nõrk vastupidise suunaga väli. Seega diamagneetik nõrgendab välist magnetvälja. Diamagneetikute erineb väga vähe ühest, näiteks: Vismut = 0,999824 Vismut on keemiline element järjekorranumbriga 83 sümboliga Bi. Kuld = 0,999961 Ta esineb looduses 1 isotoobina, massiarvuga 209. Omadustelt on vismut metall. Tema tihedus normaaltingimustel on 9,78 g/cm3 ja sulamistemperatuur on 271 Celsiuse kraadi. Klaas = 0,999987 Paramagneetikud
? Soltumatu gaaslahendus: ei vaja ionisaatorit, toimub porkeionisatsioon. ? Porkeionisatsioon: laengukandjad omandavad elektrivaljas energia, millest piisab porgetel nende ioniseerimiseks. MAGNETISM. ELEKTROMAGNETILINE INDUKSIOON Liikuvate laetud kehade vahel mojuvad magnetjoud. Magnetvalja joujooned on kinnised koverad, mis valjuvad pohjapooluselt ja sisenevad lounapoolusele, st magnetvali on poorisvali. Ainete jagunemine magnetiliste omaduste jargi: ? diamagneetik norgendab talle mojuvat magnetvalja, keskkonna magnetiline labitavus ? paramagneetik tugevdab veidi talle mojuvat magnetvalja, ferromagneetik tugevdab talle mojuvat magnetvalja kuni mitu tuhat korda, Vastassuunalised voolud toukuvad, samasuunalised voolud tombuvad Ampere'i seadus magnetvaljas asuvale vooluga juhtmeloigule mojuv joud F on vordeline juhtmes esineva voolu tugevusega I; juhtmeloigu pikkusega l; voolu suuna ja magnetvalja suuna vahelise nurga siinusega:
Kui kõigi nende magnetiliste dipoolmomentide summa tekitab magnetvälja, siis on aine magnetiline. Magnetismi on kolm põhiliiki: diamagnetism, paramagnetism, ferromagnetism. Diamagnetism esineb kõikides ainetes, kuid on nii nõrk, et jääb märkamatuks kui aine on samal ajal ka paramagneetik või ferromagneetik. Diamagnetismi korral tekitatakse välise magnetvälja B mõjul aatomis nõrgad dipoolmomendid. Magnetväli kaob kui kaob väline magnetväli. Nimetust diamagneetik kasutatakse nende ainete puhul millel on üksnes diamagnetismi omadused. Paramagnetis esineb ainetes, mis sisaldavad poolmetalle, haruldasi muldmetalle või aktinoide. Selliste ainete igal aatomil on püsiv summaarne magnetiline dipoolmoment. Need momendid on juhuslikult orienteeritud ja ainel tervikuna summaarne magnetväli puudub. Väline magnetväli B pöörab dipoolmomente osaliselt samasuunaliseks ja tekib summaarne magnetväli
annaabi.ee 
