physics_saveliev_2 (535939), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Для каждого ферромагнетнка имеется определенная температура Т„при которой области спонтанного намагничения распадаются н вещество утрачивает ферромагнитные свойства. Эта температура называется точкой Кюри. Для железа она равна 768'С, для никеля 365'С. При температуре выше точки Кюри ферромагнетик становится обычным парамагнетиком, магнитная восприимчивость которого подчиняется закону К)ори— Вейсса С Хкат квт г — г (54.1) [ср. с формулой (53.1)). При охлаждении ферромагнетика ниже точки Кюри в нем снова возникают домены.
В точке Кюри присходит фазовый переход второго рода (см. т. 1, 3 147). Прн температуре, равной Т„ наблюдается аномалия в поведении ряда физических свойств, в частности теплоемкости, ферромагнетика. В некоторых случаях обменные силы приводят к возникновению так называемых аитиферромагнетиков (хром, марганец и др.). Существование антиферромагнетнков было предсказано Л. Д. Ландау в 1933 г.
В антиферромагнетиках собственные магнитные моменты электронов самопроизвольно ориентированы антнпараллельно друг другу. Такая ориентация охватывает по- парно соседние атомы. В результате антиферромагнетики обладают крайне малой магнитной восприимчивостью и ведут себя как очень слабые парамагнетики. Для антиферромагнетиков также существует температура Тн, при которой антипараллельная ориентацияспннов исчезает. Эта температура называется антиферромагнитной точкой Кюри или точкой Нееля. У некоторых антиферромагнетнков (например, у зрбия, диспрозия, сплавов марганца и меди) таких температур две (верхняя и нижняя точки Нееля), при.
чем антиферромагннтные свойства наблюдаются только прн промежуточных температурах. Выше верхней точки вещество ведет себя как парамагнетик, а при температурах, меньших нижней точки Нееля, становится ферро. магнетиком. ГЛАВА Х ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ И НДУКЦИЯ $ 55. Явление электромагнитной индукции В 1831 г. Фарадей открыл, что во всяком замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток. Это явление называют электромагнитной инду кцией, а возникающий ток индукционным.
Рис. ц6. Величина индукционного тока не зависит от способа, которым вызывается изменение потока магнитной индукции Ф, и определяется лишь скоростьюизменения Ф, т. е. значением ~1Ф~ой При изменении знака с(Ф~Ф1 меняется также направление тока, Поясним сказанное сле. дующим примером. На рис. 105 изображен контур 1, силу тока в котором (1 можно менять с помощью рео. стата. Ток (1 создает магнитное поле, пронизывающее контур 2. Если увеличивать ток 1ь поток магнитной индукции Ф через контур 2 будет расти. Это приведет к появлению в контуре 2 индукционного тока (г, регистрируемого гальванометром. Уменьшение тока (1 обусловит убывание потока магнитной индукции через второй контур, что приведет к появлению в нем индукционного тока иного направления, чем в первом случае.
Индук. ционный ток (г можно вызвать также, приближая контур 2 к первому контуру, или удаляя второй контур от первого. В обоих случаях направления возникающего тока будут противоположными. Наконец, злектромаг нитную индукцию можно вызвать, не перемещая контур 2 поступательно, а поворачивая его так, чтобы менялся угол между нормалью к контуру и направлением поля. Заполнение всего пространства, в котором поле отлично от нуля, однородным магнетиком приводит, при прочих равных условиях, к увеличению индукционного тока в 1г раз.
Этим подтверждается то, что индукцион. ный ток обусловлен изменением не потока вектора Н, а потока магнитной индукции. Ленц установил правило, с помощью которого можно найти направление индукционного тока. П р а в и л о Ленца гласит, что индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызь1- ваюи(ей.' Если, например, изменение Ф вызвано переме. щением контура, то возникает индукционный ток такого направления, что сила, действующая на него во внешнем поле, противится движению контура.
При прибли. женин контура 2 к первому контуру возникает ток гг (рис. 105), магнитный момент которого направлен против внешнего поля (угол и между векторами р' и В равен и). Следовательно, согласно формуле (48.8) на контур 2 будет действовать сила, отталкивающая его от первого контура.
При удалении контура 2 от первого // и контура возникает ток м, момент которого Р~ совка. дает по направлению с В (а = О), так что сила, действующая на контур 2, имеет направление к первому контуру. Пусть контур 2 неподвижен, и ток нндуцнруется в нем путем изменения тока 1г в первом контуре.
В атом случае индуцируется ток (з такого направления, что создаваемый им собственный магнитный поток стремится ослабить изменения внешнего потока, приведшие к появлению индукционного тока. При увеличении 1ь т. е. возрастании внешнего магнитного потока, направленного вправо, возникнет ток ~г, создающий поток, направленный влево. При уменьшении 1, возникает ток собственный магнитный поток которого направлен так же, как и внешний поток, и, следовательно, стремится поддержать внешний поток неизменным. 5 56. Электродвижущая сила индукции Для создания тока в цепи необходимо наличие э. д.
с. Поэтому явление электромагнитной индукции свидетельствует о том, что при изменениях магнитного потока Ф з контуре возникает электр одвижущая сила индукции дь Рис. Юб. Чтобы выяснить связь между д'» и скоростью изменения Ф, рассмотрим следующий пример. Возьмем контур, участок которого ( — 2 длины 1 может перемещаться без нарушения контакта с остальной частью контура (рнс. 10б,а). Поместим его в однородное магнитное ноле, перпендикулярное к плоскости контура (это поле изображено иа рисунке кружками с крестиками — вектор В направлен от нас за чертеж). Приведем подвиж- ную часть контура в движение со скоростью ч. С той же скоростью станут перемешаться относительно поля и носители заряда в проводнике — электроны (рис.
106, б). )1 результате иа каждьш электрон начнет действовать сила Лоренца 1„, равная по модулю [см, (47.5)] 11=епВ (56.1) (ипдекс «)!» указывает на то, что сила направлена вдоль провода). Действие этой силы эквивалентно действию электрической силы, обусловленной полем напряженности Е= пВ, имеющим направление, указанное па рис. 106, б. Это поле неэлектростатического прбисхождения. Его циркуляция по контуру дает величину э, д, с., индуцируемой в контуре: В, = ~ Е, г!! = Е! =- и В! =  — „, =  — ', (56.2) где г(5 = !ос(! — приращение площади контура за время г(! (это приращение равно заштрихованной площади на рис.
!06, а). При вычислении циркуляции мы учли, что Е отлична от нуля лишь на участке длины 1, причем на этом участке всюду Е~ = Е. Произведение В г(Е дает г(Ф вЂ” приращение потока магнитной индукции через контур. Следовательно, мы пришли к выводу, что э.д.с. индукции д'г, возникающая. в замкнутом 'контуре, равна скорости изменения во времени потока магнитной индукции гр, пронизывающего контур.
Это равенство принято записывать в виде г)Ф (56.3) Знак « — » в формуле (56.3) означает, что направление д', и направление г(гр') связаны правилом левого винта. Положительному приращению потока, имеющего направление за чертеж. (рис, !06), соответствует изображенное на рисунке направление д'г, которое связано с ') Поток Ф и его прнрашение агФ вЂ” скалярные величины.
Поэтому об их направлении можно говорить лишь в том смысле, каков нкладынается, например, в понятие направления тока (см. замечания к Формуле (75)1. 13 Г!, В Савельев, т П 193 направлением за чертеж правилом левого винта. Если бы проводник 1 — 2 перемещался не вправо, а влево, поток через контур уменьшался бы и ш» имела бы направление, противоположное изображенному на рисунке. На рис. 107 показано направление е»» для различных направлений вектора В н разной зависимости В от времени. а'»й в гааема о»й» »умеем а»ее»юг» В !!меагаеаеагеа» В Гааеагааг» Рис. !07.
Единицей Ф в этой системе является максвелл (мкс), равный потоку через поверхность в 1 смт при В = 1 гс. Между единицами потока в СИ и гауссовой системе имеется следуюшее соотношение: 1 вб 1 тл ° 1 ма= 104 гс ° 104 см'=10» мкс. (56.5) По формуле (56.4) 8' получается в СГСЭ-единицах потенциала. Чтобы получить о» в вольтах, нужно умножить полученный реэультат на 300, Поскольку 300!с = 10-', д .(и) — 1О (56.6) и» (сек) ' В расссмотренном нами выше примере роль сторонних сил, поддерживающих ток в контуре, играют силы 191 Единицей потока магнитной индукции в СИ служит вебер (вб), который представляет собой поток через поверхность в ! м', пересекаемую нормальными к ней линиями магнитного поля с В, равной ! тесла. При ско. рости изменения потока, равной 1 вб/сел, в контуре ипдуцируется э.д, с., равная 1 в В гауссовой системе формула (56.3) имеет вил '1»»Ф в' с»»» Лоренца.
Работа этих сил над единичным положительным зарядом, равная по определению э.д.с, (см. $ 32), оказывается отличной от нуля, Это обстоятельство находится в кажущемся противоречии с высказанным в 547 утверждением о том,. что сила Лоренца работы над зарядом совершать не может. Дело в том, что сила (56.1) представляет собой не всю лоренцеву силу, действующую на электрон, а лишь параллельную проводу составляющую силы, обусловленную скоростью и (рис. 108). Под действием этой составляющей электрон приходит в движение вдоль провода со скоростью и, в результате чего воз- т1 никает перпендикулярная к проводу составляющая лоренцевой силы 1 '), модуль которой равен 1„=еиВ (56.7) Рис. !08.
') Эта составляюпсая ие вносит вклада в циркуляцию, так как ее проекция иа ваправлеиие провода равна нулю. 195 (см. рнс. !08). Таким, образом, полная лоренцева сила, действую« ц(ая на электрон, равна ул = 1! + !х > а работа этой силы над электроном за время Н с(А = 1„и и'г — 1 и Ж (направления векторов 1 и ц одинаковы, а векторов ! и и противоположны; см. рис. 108).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
