BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG 6 NHỮNG TÍNH CHẤT TỪ CỦA CÁC CHẤT docx

Bi giảng Vật lý đại cơng Tác giả: PGS. TS Đỗ Ngọc Uấn Viện Vật lý kỹ thuật Trờng ĐH Bách khoa H nội Ch−¬ng 6 nh÷ng tÝnh chÊt tõ cña c¸c chÊt Khi nằmtrongtừ trường ngoài mọi chất đềubị từ hoávàtrongchúngcómột từ trường phụ riêng hay véc tơ c.− từ 0 B r ' B r Tính chấttừ thể hiện qua việc hút các vậtliệuFe => Từ trường tổng hợptrongchấtlà: ' 0 BBB r r r += ThuËn tõ B>B 0 ' 0 BB r r ↑↑ NghÞch tõ b<b 0 ' 0 BB r r ↑↓ ' B r ' B r B r B r 0 B r ' B r B r S¾t tõ B>b 0 nhiÒu 1. Bảnchấtcủatừ tính: Các điệntử quay quanh hạt nhân giống như một dòng điện tròn và gây ra momen từ quÜ ®¹o cña ®iÖn tö mL P r TÇn sè quay cña ®iÖn tö r2 v f π = Dßng do ®iÖn tö r2 ev efi π == + H mL P r - i dtmL SiP r r = M«men ®éng l−îng: vmrL Momen từ quÜ ®¹o của điệntử r r r ×= 2 evr r r2 ev iSP 2 dtmL =π π == L=rmv HÖ sè tõ c¬: m2 e L P mL −= r r L m2 e P mL r r −= •Cácđiệntử có spin vớisố lượng tử spin m s ↑ hoặcm s ↓ các momen spin tạoracácmomen từ spin quÜ ®¹o: S m e P mS r r −= + - ↑ s m - ↓ s m He + - ↑ s m H h.1)s(sS += hll .1)(L += C¬ häc l−îng tö cho thÊy: M«men ®éng l−îng M«men Spin Dẫn đến tính chấttừ củacácchất SL JJJ r r r += VÐct¬tõho¸tổng cộng VÐct¬tõho¸= m«men tõ cña ®¬n vÞ thÓ tÝch V P J V ami Δ = ∑ Δ r r D−íi t¸c dông cña tõ tr−êng ngoμi HJ m r r χ= 0 0 m BJ r r μ χ = χ m §é tõ ho¸ Tổng hợp các momen từ cña ®iÖn tö thành m«men từ của nguyên tử thø i ami P r → π = 2 h h H»ngsèPlanck của điệntử chống lạitừ trường ngoài (Nh− §L Lenz) dẫn đến tính chất nghịch từ củacácchất. e 0 L m2 eB =ω Vậntốc góc Lamor 2. Nghịch từ: Khi trong từ trường các điệntử có phản ứng như hạt tích điện chuyển động trong từ trường và có thêm phầnchuyển động tuế sai χ m <0 Phần dòng tương ứng dòng cảm ứng của nguyên tử e 0 2 L m4 ZBe 2 1 )eZ(I π −= π ω−=Δ - P mL ><−=ρ−=πρΔ=Δ= 2 e 0 2 2 e 0 2 2 dtmCU r m6 ZBe m4 ZBe .IS.IP 3/r2yx 2222 ><>=<+>=<ρ 3/rzyx 2222 >>=<>=<>=<< Nếumomentừ quĩđạo spin bằng không ( Trong trường hợp sốđiệntử luôn chẵn nh− tinh thể khí trơ He) thì Độ từ hoá của vậtliệu Momen từ cảm ứng nguyên tử 0 0 m B J μ =χ Trong đóJ m«men tõ một đơnvị thể tích mẫu. Đây là nghịch từ lý tưởng. 0r m6 Zen 0 2 e 2 0 m <μ><−=χ Khi đặt trong từ trường ngoài, monen từ của mạch điệnvàtừ trường tương tác với nhau, năng lượng tương tác bằng: B.PW mm r r −= VÐct¬tõho¸của nguyên tử h r r r e BBmamSmLma m2 e ;mP ;PP P =μμ−=+= B 0 =0, do tác động của nhiệt độ các momen từ nguyên tử có định hướng hỗnloạnvàtổng của chúng bằng 0. B 0 ≠ 0, các mô men từ nguyên tử tương tác với từ trường ngoài như các mô men từ củacác dòng điện, tổng hợp các mô men từ khác không. 3. Thuậntừ: Năng lượng tương tác: Trong từ trường các momen từ nguyên tử có 2 mứcnăng lượng B. B μ ± = ε B 0 =0 B 0 ≠ 0 Phân bố của chúng tuân theo hàm phân bố Boltzmann ở nhiệt độ T, Các hạt có momen từ thuậntheotừ trường: )TkB.exp(nn BB0 μ = Trong trường hợp 1)TkB.( BB < < μ )TkB.(nn BB0 μ ≈ [...]... B0 thuận từ m.1 06 nghịch từ -m.1 06 Nitơ 0,013 Heli 0, 063 oxy 1,9 Nớc 9,0 Êbonit 14 Thạch anh 15,1 Nhôm 23 Bismut 1 76 Platin 360 |m| 1, Nghịch từ 0 nh thuận từ, Độ từ hoá lớn (gấp trăm lần thuận từ) J Từ độ J không tỷ lệ thuận với H véc tơ cờng độ từ trờng H B Phụ thuộc cảm ứng từ B vo cờng độ từ trờng... B=0(H+J); J->const,H,B G Chu trình từ trễ N2 Bd N1 K Mọi chất sắt từ có tính từ d: H=0, Bd0 BS Cảm ứng từ bão ho, HC Lực khử từ, từ d Bd , max l các đại lợng đặc trng cơ bản Độ từ thẩm tỷ đối phụ thuộc vo H phức tạp max H 0 (H + J) B J =1+ 1 = = 0H H 0H Các đặc trng của sắt từ Sắt từ cứng FeO,Fe2O3 Thép 1%C BC= 0HC Trờng khử từ 5.1 0-3 T 4 6. 1 0-3 T Sắt từ cứng: HC lớn CƯ từ d Bd 0,6T 0,9ữ0,7T Sắt từ mềm... 0,9ữ0,7T Sắt từ mềm BC= 0HC CƯ từ d Bd max Fe tinh khiết 2,5.1 0-5 T 0,2T 280000 15000 Fe+4%Si 3,5.1 0-5 T 0,5T 0,5T 80000 78%Ni+22%Fe 6. 1 0 -6 T m Thuận từ Nhiệt độ Curi Chất TC (0C) Fe 770 T Sắt từ T m Co 1127 Ni 357 Sắt từ Tecbi -4 3 T> TC => Thuận từ TC T Sắt từ mềm: HC nhỏ, chu trình từ trễ hẹp Từ giảo: Khi có từ trờng ngoi tác dụng -> Sắt từ biến dạng: bd ~ H -> ứng dụng từ giảo để Phát siêu âm công... tuyt i 4 Từ trờng tổng hợp trong chất nghịch từ v thuận từ r r Phần đóng góp do các mômen quay B' = 0 J theo từ trờng ngoi: cùng chiều với Pm r r r r r Từ trờng tổng hợp B = B0 + B' = B0 + 0 J r m r r r r J= B0 B = B0 + m B0 0 r r r B = (1 + m ) B0 = B0 (1 + m ) = r r - ộ từ thẩm tỷ đối B = 0H Véc tơ cảm ứng từ tổng hợp trong các vật liệu thuận từ v nghịch từ tỷ lệ với véc tơ cảm ứng từ B0 trong... chạy trong cuộn dây từ hoá sắt từ ~ f>20000Hz Biến dạng xoay chiều kích động sóng siêu âm Ferrit từ: Cấu tạo từ các oxýt sắt từ Fe2O3, Fe3O4, MnO Có tính chất nh sắt từ, điện trở suất cao -> Tổn hao ít, dùng trong các biến áp cao tần, Lõi ăng ten Miền từ Vách miền B0 B Quay mômen từ độ Dịch chuyển vách miền không thuận nghịch Dịch chuyển vách miền thuận nghịch H Miền từ, cơ chế từ hoá Vách miền . hợp 0 0 m BJ rr = 0m0 BBB r r r += 00m BB)1(B r r r =+= = + )1( m HB 0 r r = - ộtừthẩmtỷđối Véc tơ cảm ứng từ tổng hợp trong các vật liệu thuận từ v nghịch từ tỷ lệ với véc tơ cảm ứng từ B 0 trong chân không v bằng lần B 0 thuận từ m .10 6 nghịch từ - m .10 6 Nitơ. độ các momen từ nguyên tử có định hướng hỗnloạnvàtổng của chúng bằng 0. B 0 ≠ 0, các mô men từ nguyên tử tương tác với từ trường ngoài như các mô men từ củacác dòng điện, tổng hợp các mô men từ. Tổng hợp các momen từ cña ®iÖn tö thành m«men từ của nguyên tử thø i ami P r → π = 2 h h H»ngsèPlanck của điệntử chống lạitừ trường ngoài (Nh− §L Lenz) dẫn đến tính chất nghịch từ củacácchất. e 0 L m2 eB =ω Vậntốc