Chapter 20 Chapter 20 * • Phương pháp xác định? • Cấu trúc nguyên tử ảnh hưởng tới từ tính thế nào ? • Lưu trữ từ • Phân loại vật liệu từ? Tính chất từ • Siêu dẫn từ? * Chapter 20 * • Phát sinh Khi dò[.]
Tính chất từ • Phương pháp xác định? • Cấu trúc nguyên tử ảnh hưởng tới từ tính ? • Phân loại vật liệu từ? • Lưu trữ từ • Siêu dẫn từ? Chapter 20 - Từ trường • Phát sinh: Khi dịng điện qua cuộn dây: Từ trường H N = Số vòng L = Chiều dài vịng,m Dịng I • Cường độ từ trường H: N I H L Cường độ dòng điện, A Cường độ từ trường Đơn vị đo = (A.vòng/m) Chapter 20 - Độ từ hóa (hệ số từ hóa) • Cảm ứng từ vật liệu B = Cảm ứng từ hay mật độ từ thông (tesla) iB biểu thị từ trường bên chất chịu tác dụng từ trường H Dịng điện I • Độ từ hóa, (không thứ nguyên) B >0 Xác định mức từ hóa Chân khơng = tương đối so với chân không Nam châm vĩnh cửu Từ trường (H) Coercivity, HC Negative H cần để B=0 Ban đầu (H =0) Adapted from Fig 20.19, Callister 7e (Fig 20.19 from K.M Ralls, T.H Courtney, and J Wulff, Introduction to Materials Science and Engineering, John Wiley and Sons, Inc., 1976.) B Cứn g Mềm Cứn g • Vật liệu từ cứng từ mềm Vòng từ trễ rộng -Nam châm vĩnh cửu -add particles/voids to make domain walls hard to move (e.g., tungsten steel: Hc = 5900 amp-turn/m) Adapted from Fig 20.14, Callister 7e Applied Magnetic Field (H) Vòng từ trễ hẹp -dùng cho elec motors (e.g., commercial iron 99.95 Fe)Chapter 20 - Lưu trữ từ • Thơng tin lưu trữ vật liệu bị từ hóa • Đầu -Áp điện trường H & domains thẳng hàng (i.e.,từ hóa medium) -Xác định thay đổi từ hóa medium • Hai dạng truyền thông: Image of hard drive courtesy Martin Chen Reprinted with permission from International Business Machines Corporation -Particulate: needle-shaped -Fe2O3 +/- mag moment along axis (tape, floppy) Adapted from Fig 20.24, Callister 7e (Fig 20.24 courtesy P Rayner and N.L Head, -Màng mỏng: CoPtCr or CoCrTa alloy Domains are ~ 10 - 30 nm! (hard drive) Adapted from Fig 20.25(a), ~2.5 m ~120 nm Callister 7e (Fig 20.25(a) from M.R Kim, S Guruswamy, and K.E Johnson, J Appl Phys., Vol 74 (7), p 4646, 1993 ) Chapter 20 - Siêu dẫn Hg Copper (normal) 4.2 K Adapted from Fig 20.26, Callister 7e • Tc = temperature below which material is superconductive = critical temperature Chapter 20 - 10 Hạn chế siêu dẫn • 26 metals + 100’s of alloys & compounds • Unfortunately, not this simple: Jc = critical current density if J > Jc not superconducting Hc = critical magnetic field if H > Hc not superconducting Hc= Ho (1- (T/Tc)2) Adapted from Fig 20.27, Callister 7e Chapter 20 - 11 Sự phát triển siêu dẫn • This research area was stagnant for many years – Everyone assumed Tc,max was about 23 K – Many theories said you couldn’t go higher • 1987- new results published for Tc > 30 K – ceramics of form Ba1-x Kx BiO3-y – Started enormous race • Y Ba2Cu3O7-x Tc = 90 K • Tl2Ba2Ca2Cu3Ox Tc = 122 K • tricky to make since oxidation state is quite important • Values now stabilized at ca 120 K Chapter 20 - 12 Hiệu ứng Meissner • Superconductors expel magnetic fields normal superconductor Adapted from Fig 20.28, Callister 7e • This is why a superconductor will float above a magnet Chapter 20 - 13 Dịng điện siêu dẫn • Loại I Dịng phía ngồi - so amount of current limited • Loại II Dòng dây dẫn Type I M Type II complete diamagnetism HC1 HC mixed state HC2 H normal Chapter 20 - 14 Vật liệu siêu dẫn CuO2 planes X Cu O X X X Ba Y X Ba X linear Cu chains X (001) planes X YBa2Cu3O7 Vacancies (X) provide electron coupling between CuO2 planes Chapter 20 - 15 Summary • A magnetic field can be produced by: putting a current through a coil • Magnetic induction: occurs when a material is subjected to a magnetic field is a change in magnetic moment from electrons • Types of material response to a field are: ferri- or ferro-magnetic (large magnetic induction) paramagnetic (poor magnetic induction) diamagnetic (opposing magnetic moment) • Hard magnets: large coercivity • Soft magnets: small coercivity • Magnetic storage media: particulate -Fe2O3 in polymeric film (tape or floppy) thin film CoPtCr or CoCrTa on glass disk (hard drive) Chapter 20 - 16 ANNOUNCEMENTS Reading: Core Problems: Self-help Problems: Chapter 20 - 17