Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Под ред. Дж. Киршвинка. Том 1 (1989) (1095847), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Потенциальная энергия У ма$ $$итио$о лнполя с моментом М в поле Цо рнз$!а $ах чтО ее минимум д$$стигается, к0$да момент $$Й$$равлс$$ вдоль ЛОля. магнитное поле в точке с радиусом-вектором г, создаваемое липолем, расположенным в начале координат, задается формулой р,1 З(М г)г — ~'М о м( Таким образом, в экваториальной плоскости дицоля, где М г = О, на расстоянии г„, = (р~„М,$4НЩ"' от него поле диполя 8,$ пол$$ость$о компенсиРУст Внешнее поле Во (Рис, 8,2). Для нескольких дяполей конфигурация состояния, обладающего МИНИМаЛЬНОй ЭИЕр$.ней, ВООбШЕ ГОВОря. ЗЙВНСНТ От ВиСШНЕГО ПОЛЯ. $1анример, Взаимодействие между двумя диполями с моментами М, и М,„$$нходкшимнсл иа Расстоя$$ии г$з дРУг от дРУтй, даст вклад н потеициаль$$ую энергию, равный ~~~гг~$2М$*Мз — 3(М$ гд)(М, г$$) 4Л(. г$х Если Внешнее магнитное ПОлс напРЙВЯено вдОль ВектОРЙ 6$з„тО минимальной энергии всегда соответствует состояние с моментами обеих дииолей, параллсльнымн полю, Если жс по$$е, например, перпенди- КУЛЯРИО Г„, тО В СИЛЬ$$ЫХ ПОЛЯХ МОМЕНТЫ ВЬ$СТРЙИВЙЮ$СЯ ВДОЛЬ ПОЛЯ, И Рис.
Х.2- Мвгиитный лаваль с маме$$там М, каирввлс$$нь$М вдаль висшнс$ а $$алв И„, сазлвст В СвОЕИ з$$вазарнвлыюя плоскости $$в рВССтаввив Гд $$але, в тачиас$и кампвнсвру$ан$сс Внс$ыясс- )к,($( З '"о = 1 — ') — % аозт 8, ! йс. 8.3. Четыре возможных рыположепнк двух мкппггпых димолсй ва иисшнсм попа 8 (омо обозначено стрсдккми, направленными вварх! Система а конфигурацией А в поде любой величины находится в знергети ескм наиболее выгодном состохннн, Если лн~ии!н„расположенные так, как это показано на рнс Е, Э, Г', могут маходитьсл в одной из нескольких равновесных ориентаций„то в больших цодкх пвмбехее зпергетнчески им«одни конфигурация 3, в л мклых-копфигурвцмя Г.
Если же направление моментов липодей задано н совпвдхст а направлением внешнего поля, как на рис. 8 и Ю. то в малых полях менмиай мер«ней ебдадвег конфигурация Б. Справа приведены выражения для потенциальной зиергми уквзаииьи конфи«урацнй дияодей. г-расстояние между диподями, а для меньших полей энергетически более выгодными оказываипся конфигурации, когда моменты диполей актипарвллельны друг другу (рис. 8.3, Б) нли перпендикулярны полю !рис. 83„Г) 5.ачествеино такие же результаты получаются н для тонких листов намагниченного материала.' если лист памятничек таким образом, что магнитные моменты всех доменов лежат в плоскости листа„то на небольшом ра~тояннн от его поверхности поле будет почти постоянно я направлено навстречу вектору намагниченности !рис, 3,4), Провести точные вычисления в этом случае довольно сложно.
С помощью формулы (1) можно сравнительно просто рассчитать поле тонкого диска, имеющего радиус Я, толщину «н намагниченность д, лежашую в плоскости диска. Поле ин оси этого диска на расстоянии г от его центра равно не Ф! е ~л'+ (2) Легко анде!ь, что при гмК поле почти постоянно„а прн очень !'!!с, 8.4. Магнитное цо;к и«!оскастм (А), обратовкцной магнитными дмцолямн„ цхправдеио невстречу моментам зтмх дидолай и примерно постоянно в центре плоскости (область, обведенная пунктирной линней).
Во лисшкем иоле В, мвгпктние моменты доменов ориентиру!ется вдоль поля, и и центральной части простркяства между двумя икмагциченимми плоскостями Щ поле плоскостей частично комаенеируст внегцнсс поде. Магнитные моменты доменов дна и крышки вхоробкнв (,Щ ие могут вмстраиватьск вдоль поля твк же легко. квк моменты домская стенах. позгому двжт мвдмй вкдкл в мрвкпроваине. большом Я стремятся к нулю, и э го последнее обетов"гсяьство несколько неожиданно. Приведен!!ые формулы позволяют оценить коэффициент экранировання 3 в окрестности диска из магнитного материала„облегчающего намагниченностью, обусловленной «олько цроинпаемостью р.
Предположим„что плоскость диска параллельна полю Земли В„. Намагниченность Э материала ао внешнем ноле В,„„параллельном поверхности диска, оп ределяетсл соо «ношением !те Поле В,„, представляет собой сумму поля Земли В и наарцвленногс Ч Х! Приам| н |а (цо($(» НИВСТ рЕЧ у Ему ПОЛЯ МЙГНИТН О! О Момента Лиска., т. С. ВбЛНЗН ПЕИ т р$$ дискй, где $'=О, РОДС В, =В,— —. (4) Иэ равенств (3) и (4) можнО найти коэффициент экрйнирования 5, точнсе КОэффИЦИСнт КОМПЕПСЙЦНИ ВНЕШНЕГО ПОЛЯ ПОЛЕМ ДИСКЙ. (р, — 1)$ 5 = Во('б<зм = 1 + (5) Это, коиечнО, приближенный результат, поскольку мы предполагали что намагннче$$$$ость диска однородна и Везде равна намагниченности н $$е?$трс Итак, ясно, как с помощью одного-двух параллельных плоских листов магнитного материала можно экранировать магнигиос поле„ Лежа|Нее 6 НХ ПЛОСКОСТИ (рИС, 8.4).
В СЛуЧЙЕ деус ЛНСТОВ ОЬЛаетЬ С ИВИМЕНЫЛНМ ПОЛЕМ НЙХОДНТСЯ МсжДУ иями, ПРИ ЭТОМ ЭКР$$$$ИРУЮЩНЙ эффект нс зависит от того, замкнут экран нлн нет. Листы, замыка|оив|е Объем, да|от лишь малый Вклад 6 экранировку„поскольку домс$$ы 6 них с трудом ориентируются вдоль вне|ИНЕГО магнитного поля (рис. 8.4). Однаео тйкне листы защищают От ПОлей рассеяния, возникающих на краях основных эерйиируюших листов, Ограниченность прнведеиного рассмотрения, а также работ %$ПЯ, 1399 и )ас1$аоп, 1962 состоит в том, что они не учитывают наличия у реальных магнитных материалов остаточной нймаг|гичс$$ностн. вклад которой неотличим от Вклада, связанного с магнитной проницаемостью РНС, 8.5 Результат раз(иигиичиианни листа тра$$е<рорматорно$$ ста.($и $$угем иронускания его через китузнку, н которой течет псреме$$нъ|й ток„сильно зависит от расположении аиста по отиоинннк? к вектору геомагнитного лола В©.
Когда плоскость листа нариллельна В„, по($е вблизи центра лиги (и точке х) будет оостаилат$, несколько процентов от би„т. е, возникнет эФФскт эхриииролиниа. Если жс плоскость листа нерпеплнху($ярна Б в г(ро?$ееее размагничивания, то эх рики роиикне почти ие ииблк?лестен, .И(( ч((ю(оэк~чн($(р<(((<е<(((<АГ ("<х(((((ху(((ь( <к(,(ь(((<ь" (( О((лс'лн( з(;|терн»ла. Ситуация ослож$|кс-$ся еще н тем, что остаточная намнг- $(нчсниость зайиснт От прелыс горин материала. а проинцасмость р-От частоты и напряженности внешнего поля.
чтобы продемонстрировать„какой зк ран ируюший эффект лает лист тра$$сформаторной стали, был постйвле$$ с($едуюшнй простой экспсриэ|сит (рис* 8.5). Мы расположили прямоу|ольиый лист размерами 66 ?< 71 ?< 0,062 см так, чтобы поле Земли было параллельно его плос кпстн, И раЗМЙГНИЧнваЛИ Лнет Путеы ПрОТЯГИВЙНИЯ ЧЕРЕЗ ОтВЕрСтИЕ катушки с обмоткой из 2ОО витков медиого провода, через которую шел $(среме?$ный ток частотой 60 Гц, создававший поле изменяющейся полярности (рнс. 8.6). Ток был достаточно силен, |тобы в поле катушки могло происходить перемагничиванис зй счет перестройки доменной структуры, но по мера удаления риэмагничивающей катушки поле (|остспснио спадало до нули Благодаря такой процедуре доменная структура листа приходит н состояние с минимальной э$$ергисй в ми$'$$нтном поле Земли, Описанный эксперимент был проведен нами недавно в Лаборй(Орни Вудвард-Клайд в Окленде.
Поле вблизи центра листа оказа;юсь равным 1500 нТл, в то время как поле Земли в месте провсдсиия ?ксиеримента составляло около 50000нТл„т.е. коэффициент экраиировапнн был равен примерно 35. Затем поде вблизи центра листа измерЯлось в экраниронаниОй комнате с тем, чтобы Оценить вклад Остйточиой н~м~~ниченности. Это иоле оказалось равным 45ООнТл и направленным противоположно |юлю Земли н |гропессе рйзмй|'нйчнвйиия, Тйким обрйзом, вклад Остй! и'|НОЙ намагниченности составлЯл всего около 10%, и Отсюда следует, что для эффектиВИОТО зкрйнировання не нужен замкнутый Объем. Если повторить Весь эксперимент, расположив лист так, чтобы его ши?скость была перпендикулярна пол|о Земли, то попс в центре листа, измеренное Вне экранированной комнаты, составит 5ОООО ПТл, т.е. при такой ориентации никакого экрннирующего эффекта наблюдаться не $?У|$Ст, ЕСЛИ жс ПОвтОРИть тУ жс ПРОЦЕДУРУ ВНУТРИ ЗКРЙИИРОВаННОЙ комнаты, то поле вблизи центра листа будет примерно равно полю а комнате, т, е, 1ОО нтл Все это свидетельствует о зависимости нймагиичсииости от предыстории материала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
