Bài giảng vật lý đại cương A2 (Vật liệu từ)

1 1. Sự từ hóa và phân loạivậtliệutừ 2. Tính chấttừ nguyên tử 3. Nghịch từ và thuậntừ 4. Sắttừ CHƯƠNG 6 – VẬT LIỆU TỪ 2 Sự từ hóa 1. Sự từ hóa và phân loạivậtliệutừ ) Thanh sắtnon bị hút bởinam châm, sau đótrở thành mộtthanh nam châm ⇒ bị từ hóa! 0 B r ) Vậtbị từ hóa trong từ trường ngoài 'B r ⇒ có từ trường riêng ' 0 BBB r r r += ª Từ trường tổng hợp: ) Mọichấttrongtự nhiên cũng đềuchịutácđộng củatừ trường ⇔ bị từ hóa, nhưng vớimức độ khác nhau. 3 ) Đạilượng vậtlýđặctrưng cho mức độ từ hóa củavậtliệu đượcxácđịnh bằng số các moment từ trong 1 đơnvị thể tích củakhốivậtliệu: V p M V m Δ = ∑ Δ r r ) M = χ m H (vớivậtliệunghịch từ và thuậntừ) ª χ : độ cảmtừ (magnetic susceptibility) ª χ và M thể hiệnbảnchất bên trong củavậtliệu ª Đơnvị củatừđộ: A/m Vector độ từ hóa (từđộ) 1. Sự từ hóa và phân loạivậtliệutừ 4 1. Sự từ hóa và phân loạivậtliệutừ Phân loạivậtliệutừ Thuậntừ ) Ví dụ: Ma-nhê (magnesium - Mg), Mô-líp (molibdenum - Mo), li-ti (lithium - Li) Nghịch từ ) Ví dụ: Bismut, đồng (copper - Cu), bạc (silver - Ag), vàng (gold - Au)…. ) Vậtliệubịđẩybởitrường ngoài H (Oe) M = χ H M (A/m) χ > 0 'B r (rấtnhỏ) ngượcchiều 0 B r ⇒ 0 BB r r < ) 'B r (rấtnhỏ) cùng chiều 0 B r ⇒ 0 BB r r > ) 5 ) Ví dụ: Sắt (Iron - Fe), ni-ken (nickel - Ni), cô-ban (cobalt – Co), măng-gan (manganese – Mn), các hợpkimcủasắt, fer-rít…. Mức bão hòa H (Oe) M (A/m) 1. Sự từ hóa và phân loạivậtliệutừ Phân loạivậtliệutừ Sắttừ 'B r (lớn) cùng chiều 0 B r ⇒ 0 BB r r >> ) 6 2. Tính chấttừ củanguyêntử ª Tính chấttừ củavậtchấtlàdo sự tồntạicủa các moment từ (dipole) hình thành bởi các moment từ spin và moment từ quỹđạocủa các electron bên trong các nguyên tử. l ) e - là thành phầncấutạocủa nguyên tử, CĐ quanh hạtnhân. ) Từ trường do dòng điệnsinhra, ) Dòng điện là dòng chuyểndời có hướng của electron (e - ). 7 Moment từ quĩđạocủa electron ª Dòng điện do CĐ củae - : r eve i 2 . π τ == ª Chu kỳ quay củae - trên quĩđạo: ν π τ r2 = i + + i i i ) Xét nguyên tử cô lập(B ngoài = 0) có e - CĐ trên quĩđạotròn quanh hạtnhânvớivậntốc v r Moment (lưỡng cực) từ – Magnetic (dipole) moment I SIp m . = S ) Từđịnh nghĩamoment từ ⇒ moment từ quĩđạocủae - : 2 . . .2 . 2 rve r r ev Sip mqđ === π π 2. Tính chấttừ củanguyêntử 8 Moment động lượng của electron l mqđ p r + + i i i ) Moment động lượng đối vớigốcO củae - khi CĐ trên quĩđạovớivector vậntốccó chiềungượcvớivector moment từ quĩđạo, có giá trị: l = mv.r = m ω .r 2 l r v 2. Tính chấttừ củanguyêntử ) Tỉ số giữamoment từ và moment động lượng củae - gọi là tỉ số từ-cơ quĩđạo: m e l p l p mqđmqđ 2 . −= − = r r 9 Moment spin electron ) e - vừa CĐ trên quĩđạo quanh hạt nhân vừatự xoay quanh chính mình ⇒ moment động lượng riêng - moment spin ⇒ moment từ spin riêng )(s r )( ms p r l m p + + i i i s ms p r ms p r s ) Tỉ số giữamoment từ spin và moment spin - tỉ số từ-cơ spin củae - : m e s p s p msms −= − = r r 2. Tính chấttừ củanguyêntử 10 Moment từ và moment động lượng nguyên tử ) Moment động lượng nguyên tử: ( ) ∑ += electronsôTông slL r r r ) Tỉ số giữamoment từ và moment động lượng nguyên tử: constg m e L p m =−=− 2 ~. r ª Lgp m Δ−Δ ~ r ) Moment từ nguyên tử: ( ) ∑ += electronsôTông msmqđm ppp r r r 2. Tính chấttừ củanguyêntử [...]... trong vật liệu nghịch từ và thuận từ r r Khi bị từ hóa, xuất hiện từ trường phụ B’ ⇒ B' có mối liên hệ với M Mỗi nguyên tử sinh ra một dòng điện i ⇒ cảm ứng từ phụ B’ do các dòng điện này sinh ra trong lòng khối vật liệu : B’ = μ0.n0.i Khối vật liệu có: + Tiết diện S, độ dài l ; + Mật dòng điện tròn n0 Độ từ hóa của khối vật liệu = Moment từ của toàn bộ khối vật liệu Thể tích 1 đơn vị dài của khối vật liệu. .. các tính chất đặc trưng của sắt từ cũng như một số tính chất vật lý khác (nhiệt dung, độ dẫn điện ) T < Tc ⇒ các tính chất đặc trưng của sắt từ được khôi phục Vật liệu Nhiệt độ Curie (0C) Sắt 770 Cô-ban 1127 Ni-ken 357 Gadolini 16 25 4 Sắt từ Ứng dụng quá trình từ hóa và vật liệu sắt từ trong kỹ thuật Bộ khuếch đại tín hiệu Đầu từ Lớp vật liệu từ phủ trên băng Hướng băng chạy Từ hóa cảm ứng Kỹ thuật... r 2 r Hay: Δpm = − B0 6m 14 2 Nghịch từ và thuận từ Vật liệu nghịch từ trong từ trường ngoài Xét khối vật liệu nghịch từ có mật độ nguyên tử n0: 2 2 r r n0 e Z r r B0 Từ độ: M = n0 Δpm = − 6m r χm r B Mặt khác: M = χ m H = μ0 n0 μ0 e 2 Z r 2 ⇒χ =− 6m Vector từ độ luôn ngược chiều vector cảm ứng từ và luôn có độ cảm từ χ . nhau. 3 ) Đạilượng vậtlýđặctrưng cho mức độ từ hóa củavậtliệu đượcxácđịnh bằng số các moment từ trong 1 đơnvị thể tích củakhốivậtliệu: V p M V m Δ = ∑ Δ r r ) M = χ m H (vớivậtliệunghịch từ và thuậntừ). thể hiệnbảnchất bên trong củavậtliệu ª Đơnvị củatừđộ: A/m Vector độ từ hóa (từđộ) 1. Sự từ hóa và phân loạivậtliệutừ 4 1. Sự từ hóa và phân loạivậtliệutừ Phân loạivậtliệutừ Thuậntừ ) Ví dụ: Ma-nhê. 1 1. Sự từ hóa và phân loạivậtliệutừ 2. Tính chấttừ nguyên tử 3. Nghịch từ và thuậntừ 4. Sắttừ CHƯƠNG 6 – VẬT LIỆU TỪ 2 Sự từ hóa 1. Sự từ hóa và phân loạivậtliệutừ ) Thanh sắtnon bị hút bởinam châm,