Elect Magnet 15 4k4149

www.zaluu.com www.zaluu.com

Цахилгаан соронзон Лекц 15

11. БОДИСЫН СОРОНЗОН ЧАНАР

www.zaluu.com www.zaluu.com

  

 

11.1. 11.2. 11.3. 11.4. 11.5.

Бодис соронзлогдох Атомын соронзон момент Парасоронз Диасоронз Ферросоронз

Цахилгаан соронзон

2

11.1. Бодис соронзлогдох

www.zaluu.com www.zaluu.com

   

  





Төмөр мэтийн бодисыг гадны соронзон оронд оруулах замаар соронзлоно Ингэснээр бодис соронзон моменттой болж өө өөрийн рийн соронзон оронг үү үүсгэнэ сгэнэ Энэ орон ихэвчлэн үйлчилж байгаа оронгоос эрс их байдаг Бүх ферросоронзон бодис гадны соронзон оронг зайлуулахад хэсэг хугацаанд соронзон чанараа хадгална Ган хайлш мэтийн зарим материал соронзожсон төлв лвөө өө бараг мө мөнх хадгална Эдгээрийг соронзон хатуу материал гэх ба Тогтмол соронз хийхэд хэрэглэнэ Цэвэр тө төмөр мэтийн зарим ферросоронзон гадны соронзон оронг зайлуулахад соронзон чанараа түргэн алддаг Эдгээрийг соронзон зөө зөөл лөн материал гэнэ Цахилгаан соронзон

3

Соронзжилтийн вектор

www.zaluu.com www.zaluu.com

  

 

Соронзон орон цахилгаан гү гүйдлээр үү үүсдэг сдэг Үүнтэй Үү нтэй адилаар соронзожсон бодисын соронзон момент атомын дотоод гү гүйдэлтэй холбоотой Атом бү бүрийн гү гүйдэл pm соронзон диполийн момент үүсгэнэ үү сгэнэ Соронзжоогүүй бодист эдгээр диполиуд эмх Соронзжоог замбараагүүй байрлана замбарааг Гадны B0 орон үйлчлэхэд диполиуд энэхүү энэхүү оронгийн дагууд чиглэхийг эрмэлзэнэ  Ингэснээр бодис үйлчилж байгаа оронгийн дагуу чигтэй ерө ерөнхий соронзон моменттой болно  Материалын соронзон тө төлвийг соронзжилтийнвектор M –ээр үзүү үүлнэ: лнэ:   pm

M



V

Энэ бол нэгж эзлэхүү эзлэхүүнд нд ноогдох соронзон момент Цахилгаан соронзон

4

Гадаргуугийн гүйдэл

www.zaluu.com www.zaluu.com











Тусгаар атомын диполиудтай эквивалент гадаргуугийн эффектив гү гүйдлээр соронзжилтийг илэрхийлэх нь тохиромжтой Атом нэг бү бүрийн диполийн момент pm=IA Хэрэв V эзлэх эзлэхүү үүний ний дотор орших диполиуд бү бүгд нэг чиглэлтэй бол тэдгээрийн дугуй гү гүйдэл нэг чиглэлд тойрон гү гүйнэ Дотор талд тусгаар гү гүйдл йдлүү үүд д бие биеэ устгах тул тусгаар битүү битүү гүйдл йдлүү үүдийг дийг эквивалент гадаргуугийн Im гүйдлээр сольж болно Энэ гү гүйдлийг соронзжилтийн гэж нэрлэнэ  Ийнх Ийнхүү үү биеийн соронзон үйлчлэлийг дээжийг хүрээлэн гү гүйх эффектив гүйдлээр тө төлөө өөл лүү үүлж лж болно  A хөндл ндлө өн огтлолтой дээжийн соронзон момент pm=ImA Цахилгаан соронзон

5

www.zaluu.com www.zaluu.com Соронзон чанарыг хэмжих I

Бодисын соронзон чанарыг хэмжихэд хэрэглэдэг туршлагын нийтлэг нэгэн тө төхөө өөр рөмж  N ороодостой тороид дээж  Ийм геометртэй байхад захын эффект үндсэндээ ажиглагдахгү ажиглагдахгүй  Гальванометртэй холбосон хоѐрдохь ороомог BA соронзон урсгалыг хэмжих зориулалттай  A – тороидын хө хөндл ндлө өн огтлол Хэмжээ нь тогтмол I гүйдэл тороидоор гү гүйнэ Тороидын хө хөндл ндлө өн огтлолын талбайгаар гарах соронзон урсгалыг хө хөндий тороидын хувьд хэмжинэ Дараа нь соронзон материалаар дүү дүүргэж ргэж бас хэмжинэ Энэ 2 хэмжилтийг жишиж үзэх замаар бодисын соронзон чанарыг тодорхойлно 

  



Цахилгаан соронзон

6

Соронзон чанарыг хэмжих II

www.zaluu.com www.zaluu.com



    



 

 

Хөндий тороидын доторх соронзон индукц N B0  0 I  0 nI 2 R

R – тороидын дундаж радиус n – нэгж уртад ноогдох ороодсын тоо Соронзон зү зүрхэвчтэй тороидын орон 2 хэсэгтэй Нэг нь ороомгийн гү гүйдлийн үү үүсгэх сгэх B0 орон Нөгөө нь диполийн цэгцрэлттэй холбоотой соронзжилт    Тэгвэл зү зүрхэвч дэх нийт соронзон орон B  B0  0 M M, B0 хоѐр нэг чиглэлтэй байх албагү албагүй Материал парапара- юмуу ферросоронз байвал M, B0-той ижил чиглэлтэй бө бөгөө өөд д B-д материалын соронзжилт голлоно Диасоронзон материалд B
7









Соронзон эрчмийн вектор H –ийг дараахь маягаар  тодорхойлоѐ     B  H M Эндээс B  0 H  0 M

0

   

www.zaluu.com www.zaluu.com B0  0 nI

H вектор

B  B0  0 M





Үүнийг өмн Үүнийг мнө өхтэй жишвэл: B0  0 H Тороидын доторх соронзон оронгийн эрчим: H  nI Нэгж нь ампер ороодсыг хуваах метр Иймд соронзон урсгалын нягт B нь гаднаас өгс гсө өн гүйдлээр үү үүсэх сэх 0H, соронзлогдсон материал доторх соронзон моментоор үү үүсэх сэх 0M гэсэн 2 хэсгээс тогтдог ажээ 

Оронгийн дү дүрслэлийг хөндий болон дүү үүргэлттэй ргэлттэй тороидын хувьд зурж үүү үүүлвэл лвэл

Цахилгаан соронзон

8

Соронзон хүлээн авах чадвар

www.zaluu.com www.zaluu.com





 

Олон тооны изотроп материалд, тусгайлан парапараюмуу диасоронзон бодист соронзжилт M, үйлчилж байгаа соронзон орон H-тай  пропорциональ  Ийм шугаман материалд M  c H c- хэмжээсг хэмжээсгүүй коэффициент, соронзон хү хүлээн авах чадвар нэртэй Утгыг хү хүснэгтээс харж болно

c Хөнг нгө өн цагаан 2,310-5 Зэс -0,9810-5 Алт -3,610-5 Хар тугалга -1,710-5 Материал

  

Магний Мөнг нгө ө Вольфрам Ус Хүчилт чилтө өрөгч

1,210-5 -2,610-5 6,810-5 -0,8810-5 2,110-5

Энэхүү шугаман харьцаа ферросоронзонд биелэхгү Энэхүү биелэхгүй Парасоронзонд c эерэг (Учир нь: M, H ижил чигтэй) чигтэй) Диасоронзонд сө сөрөг (M, H хоѐр эсрэг чиглэлтэй) чиглэлтэй) Цахилгаан соронзон

9

Соронзон нэвтрүүлэх чадвар    

www.zaluu.com www.zaluu.com

 

 

B-ийг олвол: B  0 ( H  M )  0 ( H  c H )    Өөр Өө рөө өөр р B  0 ( 1  c )H   H   0 ( 1  c ) - соронзон нэвтрүү нэвтрүүлэх лэх чадвар Бодисыг  нь 0-той харьцуулвал ямар байгаагаар нь ангилна: • Диасоронз <0 • Парасоронз >0 • Ферросоронз >>0



 

Диа- ба парасоронзон бодист c –ийн утга Диамаш бага (Хүснэгт үз) Иймд  нь 0 –оос ялихгү ялихгүй ялгаатай Ферросоронзон бодист  нь 0 –оос ихэвчлэн хэдэн мянга дахин их Цахилгаан соронзон

10

11.2. Атомын соронзон момент

www.zaluu.com www.zaluu.com









 

Электронууд цө цөмөө тойрон r радиустай тойргоор v хурдтай эргэдэг сонгодог загварыг авъя Ингэж тойрон эргэлдэж байгаа электроныг маш жижигхэн гү гүйдлийн хү хүрээ мэтээр үзье Тэгвэл атомын соронзон момент нь электроны орбитын хө хөдөлг лгөө өөнтэй нтэй холбоотой момент юм Электрон 2 r замыг T хугацаанд (эргэх үе) туулна Электрон орбитоор хө хөдл длө өх хурд v=2 r/T Тойргоор хө хөдөлж яваа цэнэгтэй холбоотой эффектив e ev гүйдэл

I

 

T



2 r

Орбитын талбай A= r2 Энэ дугуй гү гүйдэлтэй холбоотой соронзон момент

1  ev  2 pm  IA      r  evr 2  2 r 

Цахилгаан соронзон

11

Электроны спин  

 

 

www.zaluu.com www.zaluu.com

Атомын соронзон моменттой холбоотой өө өөр р нэг асуудал бол электроны спин Спин нь тө төрөлхийн шинж чанар Спин чанарыг зө зөвх вхө өн квант механикийн загвараар тайлбарлана Чөлөө өөтт электроны спинтэй холбоотой соронзон моментийг Борын магнетон гэнэ: ps=9,2710-24 Am2 Сонгодог байдлаар электроныг тэнхлэгээ тойрон эргэлдэж байдаг цэнэгт бөө бөөм м гэж үзнэ Энэ ээрүү ээрүүлэн лэн хө хөдөлг лгөө өөн н нь эффектив гү гүйдлийн хү хүрээг улмаар соронзон момент үү үүсгэнэ сгэнэ  Хэмжээ нь орбитын хө хөдөлг лгөө өөн нөө өөр р үү үүсэх сэх соронзон мометтой адил эрэмбийн  Электронууд эсрэг чиглэсэн спин бү бүхий хосыг ихэнхдээ үү үүсгэдэг сгэдэг  Хос үү үүсгээг сгээгүүй электрон л спиний соронзон моментийг бү бүрд рдүү үүлнэ лнэ Цахилгаан соронзон

12

11.3. Парасоронз 









   

www.zaluu.com www.zaluu.com

Парасоронзон бодис эерэг боловч бага хэмжээтэй соронзон хү хүлээн авах чадвартай: 0 <<1 Энэ нь тогтмол хэмжээтэй диполийн соронзон момент бүхий атом ба ионуудтай байдгаас үү үүдэлтэй дэлтэй Соронзон орон үгүй үед эдгээр диполиуд сулхан үйлчлэлцэж эмх журамгү журамгүй байрлана Гадны соронзон оронд оруулахад атомын диполиуд оронгийн дагууд чиглэхийг эрмэлзэнэ Энэ цэгцрэх явц диполийг замбараагү замбараагүй байрлуулах дулааны хө хөдөлг лгөө өөнтэй нтэй өрс рсө өлд лдө ө нө Парасоронзын нэгж эзлэхүү эзлэхүүнд нд n атом байв Атом бү бүрийн соронзон момент pm гэе Бүх диполь цэгцэрсэн бол нийт соронзжилт npm Энэхүү Энэх үү хамгийн их соронзжилтийг ханалтын MS гэнэ Цахилгаан соронзон

13

Кьюригийн хууль



 





www.zaluu.com www.zaluu.com

Цэгцрэлтийн зэрэг, улмаар нийт соронзжилт гадны оронтой шууд, абсолют температуртай урвуу пропорциональ B M C T Үүнийг Үү нийг Кьюригийн хууль гэнэ C- Кьюригийн тогтмол B=0 бол соронзжилт тэг ба диполиуд эмх журамгү журамгүй байрлана Маш хү хүчтэй орон юмуу нам температурт соронзжилт хамгийн их буюу ханалтын MS=npm утга руу тэмүү тэмүүлж лж диполиуд цэгцэрнэ  Хром, поташ, хө хөнг нгө өн цагаан мэтийн парасоронзон бодисын M нь B/T –ээс хамаарах графикийг харуулав  Соронзжилт ханалтын утгандаа маш нам температурт л хү хүрнэ  Хамгийн их утга 3 магнетон Бор Цахилгаан соронзон

14

11.4. Диасоронз 



 





 



www.zaluu.com www.zaluu.com

Висмут мэтийн диасоронзон бодист гадны соронзон орон үйлчилж байв Түү үүний ний эсрэг чиглэсэн соронзон момент бодист индукцээр үү үүснэ снэ Иймд соронзжилт гадны оронгийн эсрэг Тэгэхлээр диасоронзон бодис сө сөрөг соронзон хү хүлээн авах чадвартай Диасоронзон дээжийг хү хүчтэй соронзын туйл орчимд тавибал тү түлхэгдэнэ Гэтэл парасоронз байсан бол татагддаг Бүх бодис диасоронзон чанартай боловч Парасоронзон ба ферросоронзон шинжтэй жишвэл сулхан Ингэхлээр диасоронзон чанар тогтмол диполийн соронзон моментгү моментгүй бодист л ажиглагдна Цахилгаан соронзон

15

11.5. Ферросоронз 









www.zaluu.com www.zaluu.com

Төмөр, кобальт, никель мэтийн ферросоронзон бодисууд сулавтар гадны орон дотор ч бие биетэйгээ  болон амархан цэгцэрдэг атомын соронзон моменттой Гадны соронзон оронг зайлуулсны дараа моментууд цэгцтэй хэвээр үлдэж соронзожсон тө төлв лвөө өө хадгална Энэхүү Энэх үү байнгын цэгцрэл нь зэргэлдээх моментууд хоорондоо хү хүчтэй холбогдон бөө бөөгн гнө өрөл үү үүсдэгээс сдэгээс үүдэлтэй үү дэлтэй Өнд ндө өр температурт дулааны энерги нь хү хүчтэй ферросоронзон бөө бөөгн гнө өрөлийг арилгахад хү хүрэлцэх рэлцэхү үйц хэмжээтэй Иймд температур критик утганд хү хүрэх юмуу илүү илүү гарахад ферросоронзон бодис соронзжилтоо аяндаа алдаж парасоронз болно Цахилгаан соронзон

16

Кюригийн температур

www.zaluu.com www.zaluu.com







Áîäèñ

Tc(K)



Үйлчилж байгаа орон тэг H=0 үед Ферросоронзын соронзжилтсоронзжилттемпературын хамааралыг харуулав Зарим ферросоронзын Кюригийн температурыг хү хүснэгтэнд жагсаав Ферросоронзын соронзон хү хүлээн авах чадвар маш их учир соронзжилт нь үйлчилж байгаа соронзон оронгийн эрчим H-аас их төлөв хэдэн мянга дахин их Парасоронзоос ялгаатай нь:

Òºìºð 1043 Êîáàëüò 1394 Íèêåëü 631 Ãàäîëèíèé 317  Fe2O3 893  Ферросоронзын соронзжилт үйлчилж байгаа оронгоос шугаман хуулиар хамаардаггү хамаардаггүй  Бас соронзон хү хүлээн авах чадвар нь үйлчилж байгаа оронгоос хамааран өө өөрчл рчлө өгдд гддө өг Цахилгаан соронзон

17

Соронзон домен



  

 

www.zaluu.com www.zaluu.com

Аливаа ферросоронзон материалын дотор бү б үх соронзон момент нь цэгцтэй байрласан домен гэж нэрлэдэг тасралттай тусгаар мужууд оршдог Домены хэмжээ 10-4 см см--ээс 0,1 см хүрнэ Соронзжоогүүй бодист доменууд эмх журамгү Соронзжоог журамгүй Бодисыг гадны соронзон оронд оруулахад домен бүрийн соронзон момент оронгийн дагуу цэгцрэх хандлагатай болно Ингэснээр ерө ерөнхий соронзжилт үү үүснэ снэ Эл байдал их тө төлөв тусгаар кристаллын бү бүтэц хэсэг нь нэг доменыг үү үүсгэдэг сгэдэг поликристалл бодист ажиглагдна  Том хэмжээний монокристалл дээжид домены хана гэж нэрлэдэг домены зааг нь шилжсэн юмуу эргэсэн байж болно Цахилгаан соронзон

18

Соронзжилтын муруй

www.zaluu.com www.zaluu.com

Ферросоронзон бодисыг тороид ороомгийн дотор оруулая  Алгуур өө өөрчл рчлө өгд гдө өж байгаа гадны H оронгоос соронзжилт M хэрхэн хамаарахыг график харуулна  H оронг тороид ороомгийн гү гүйдлээр тохируулна  Дээж анх соронзлогдоогү соронзлогдоогүй бол H ихсэхэд M тэгээс ханалтын MS хүртэл өсч P цэгт очно Энэ цэгт бү бүх диполь H-ийн дагуу цэгцрэнэ H-ийг цааш ихэсгэхэд M нэмж ихсэхгү ихсэхгүй Цааш гадны оронгийн эрчмийг бууруулахад соронзжилт өө өөр р замаар явж H=0 үед Mr утгатай болно Mr утгыг үлдэгдэл соронзжилт гэнэ Энэ нь гадны оронг алга болголоо ч байнгын цэгцрэлт бү бүхий атомын момент олон тоотой үлдсэнтэй холбоотой 

    

Цахилгаан соронзон

19

Гистерезис

www.zaluu.com www.zaluu.com

Хэрэв H оронг чиглэлийг нь өө өөрчилж рчилж хэмжээг нь ихэсгэвэл хангалттай их Hc утгын үед соронзжилт тэг болно  Энэ утгыг коэрцитив орон гэнэ  H-ийн илүү илүү их хасах утганд соронзжилт чиглэлээ өө өөрчилж рчилж Q цэг хүрээд ханана  Ханалтын соронзжилт –Ms болно  Оронгийн хү хүчлэг тэг болж буурахад дээрхтэй тө төсөө өөтэй тэй дү дүр зураг гарна Цааш соронзжилт анхныхаа чиглэлийн дагуу өсн снө ө Оронг хангалттай ихэсгэвэл соронзжилтын хамгийн их Ms утга буюу P цэгт хү хүрнэ Энд харагдах үзэгдлийг соронзон гистерезис гэх ба Энэ нь ферросоронзын соронзжилт гадны оронгийн хүчлэгээс тө төдийг дийгүүй уул бодисын оршин байсан төлв лвөө өөс с хэрхэн хамаарахыг харуулна Гистерезис – хоцрох гэсэн утгатай үг 

   



Цахилгаан соронзон

20

Хатуу, зөөлөн материал

www.zaluu.com www.zaluu.com

 



Гадны оронг салгасны дараа ферросоронзон бодис соронзлогдсон хэвээр үлддэг Иймд санах ойтой гэж үзэж болно Зурагт үзүү үүлсэн лсэн битүү битүү муруй – гистерезисийн гогцоо  Үү Үүний ний хэлбэр ба хэмжээ бодисын шинж чанараас болон үйлчилж байгаа оронгийн хамгийн их утгаас хамаарна  Гистерезисийн үзэгдлийг их тө төлөв B(H) хамаарлын хэлбэрээр үзүү үүлдэг лдэг  “Хатуу” соронзон материалын гистерезисийн гогцоо өрг ргө өн, бү бүдүү үүн н  Үлдэгдэл соронзжилт Br ихтэй  Ийм материал соронзон чанараа амар алдахгүүй алдахг  Соронзон “зөө “зөөл лөн” материал нарийхан гогцоотой, үлдэгдэл орон багатай  Хялбар соронзжиж, соронзоо алдана Цахилгаан соронзон

21

Энерги 



 







www.zaluu.com www.zaluu.com

B(H) хамаарлын муруйг өө өөр р зорилгод бас ашиглана Энэ муруйгаар хү хүрээлэгдсэн талбай нь дээжийн нэгж эзлэхүү эзлэх үүнд нд ноогдох соронзон оронгийн энергийг үзүү үүлнэ лнэ Энэ бол соронзжих процессын үед олж авсан энерги Тус энерги гадны оронгийн үү үүсгэгчээс сгэгчээс гарна Соронзжих үйл явц дахин давтан явж байгаа бол соронзон энерги дулааны энергид шилжиж дээжийн температур нэмэгднэ Энэ үү үүднээс днээс үзвэл хувьсах гү гүйдэлд зориулсан трансформатор мэтийн багажийн зү зүрхэвчинд нарийхан гистерезисийн гогцоо бү бүхий Нэг циклэд харьцангуй бага энергээ алддаг соронзон зөө өөл лөн материал хэрэглэх нь зохистой

Цахилгаан соронзон

22

Бусад соронзон материал

www.zaluu.com www.zaluu.com



   

Ферросоронзтой (a зураг зураг)) харьцуулж болохуйц 2 төрлийн соронзон бодис байдаг Эдгээр нь антиферросоронзон (b зураг зураг)), феррисоронзон (c зураг зураг)) Антиферросоронзон бодист зэргэлдээх атомын моментууд антипараллель байрлалтай Ерө Ер өнхий дү дүндээ багавтар соронзжилт үү үүсгэнэ сгэнэ Neel температур гэж нэрлэх критик утгаас дээш температурт цэгцрэл үгүй болж парасоронз болно Цахилгаан соронзон

23

Феррисоронз 

 





  



www.zaluu.com www.zaluu.com

Магнетит (Fe3O4) мэтийн феррисоронзон бодис ферросоронзтой адил шинжтэй Эд аяндаа соронзжих ба гистерезис ажиглагдна Цэгцэрсэн тө төлөвт втөө өө ялгаатай соронзон момент бү бүхий 2 тө төрлийн диполиас тогтоно Энэ нь ферросоронз ба антиферросоронзын соронзжилтын завсрын байрыг эзлэх нийт соронзжилтийг үү үүсгэнэ сгэнэ Феррисоронз бас Neel температураас дээш утганд парасоронз болно Феррит гэдэг Fe3O4-д Neel нь 858 С Феррит санах ойтой, нарийхан гогцоотой Цахилгаан R ихтэй, c өнд ндө өртэй учир өнд ндө өр давтамжийн электроникт нэн тохиромжтой Эдгээрийг компьютерийн санах ойд өрг ргө өн хэрэглэдэг Цахилгаан соронзон

24