Магнитные свойства вещества |
Вещество
Скачать презентацию |
||
<< Магнитные свойства | Материалы >> |
Автор: Владимир Иванович. Чтобы познакомиться с картинкой полного размера, нажмите на её эскиз. Чтобы можно было использовать все картинки для урока химии, скачайте бесплатно презентацию «Магнитные свойства вещества.ppt» со всеми картинками в zip-архиве размером 328 КБ.
Скачать презентациюСл | Текст | Сл | Текст |
1 | Магнитные свойства вещества. 1. Магнитные моменты электронов | 28 | моменты всех электронов атома взаимно скомпенсированы (например |
и атомов 2. Атом в магнитном поле 3. Диамагнетики и | инертные газы, водород, азот, NaCl и др.). | ||
парамагнетики в магнитном поле 4. Магнитное поле в веществе 5. | 29 | Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле. При внесении | |
Ферромагнетики. | диамагнитного вещества в магнитное поле его атомы приобретают | ||
2 | Магнитные моменты электронов и атомов. Различные среды при | наведенные магнитные моменты. В пределах малого объема ?V | |
рассмотрении их магнитных свойств называют магнетиками. Все | изотропного диамагнетика наведенные магнитные моменты всех | ||
вещества в той или иной мере взаимодействуют с магнитным полем. | атомов одинаковы и направлены противоположно вектору . Вектор | ||
У некоторых материалов магнитные свойства сохраняются и в | намагниченности диамагнетика равен. | ||
отсутствие внешнего магнитного поля. Намагничивание материалов | 30 | Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле. Для всех | |
происходит за счет токов, циркулирующих внутри атомов – вращения | диамагнетиков Таким образом, вектор магнитной индукции | ||
электронов и движения их в атоме. Поэтому намагничивание | собственного магнитного поля, создаваемого диамагнетиком при его | ||
вещества следует описывать при помощи реальных атомных токов, | намагничивании во внешнем поле направлен в сторону, | ||
называемых «амперовскими» токами. | противоположную . (В отличии от диэлектрика в электрическом | ||
3 | Магнитные моменты электронов и атомов. В отсутствие внешнего | поле). У диамагнетиков. | |
магнитного поля магнитные моменты атомов вещества ориентированы | 31 | Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле. Парамагнетизм | |
обычно беспорядочно, так что создаваемые ими магнитные поля | (от греч. para – возле, рядом и магнетизм) ? свойство веществ во | ||
компенсируют друг друга. При наложении внешнего магнитного поля | внешнем магнитном поле намагничиваться в направлении этого поля, | ||
атомы стремятся сориентироваться своими магнитными моментами по | поэтому внутри парамагнетика к действию внешнего поля | ||
направлению внешнего магнитного поля, и тогда компенсация | прибавляется действие наведенного внутреннего поля. | ||
магнитных моментов нарушается, тело приобретает магнитные | Парамагнетиками называются вещества, атомы которых имеют в | ||
свойства – намагничивается. | отсутствии внешнего магнитного поля, отличный от нуля магнитный | ||
4 | Магнитные моменты электронов и атомов. Большинство тел | момент . Эти вещества намагничиваются в направлении вектора. | |
намагничивается очень слабо и величина индукции магнитного поля | 32 | Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле. В отсутствии | |
B в таких веществах мало отличается от величины индукции | внешнего магнитного поля намагниченность парамагнетика , так как | ||
магнитного поля в вакууме . Если магнитное поле слабо | векторы разных атомов ориентированы беспорядочно. При внесении | ||
усиливается в веществе, то такое вещество называется | парамагнетика во внешнее магнитное поле, происходит | ||
парамагнетиком. если ослабевает, то это диамагнетик. Но есть | преимущественная ориентация собственных магнитных моментов | ||
вещества, обладающие сильными магнитными свойствами. Такие | атомов по направлению поля, так что парамагнетик | ||
вещества называются ферромагнетиками. | намагничивается. Значения для парамагнетиков положительны ( ) и | ||
5 | Магнитные моменты электронов и атомов. Эти вещества способны | находятся в пределах , то есть, примерно как и у диамагнетиков. | |
сохранять магнитные свойства и в отсутствие внешнего магнитного | 33 | Ферромагнетики. К ферромагнетикам (ferrum – железо) | |
поля, представляя собой постоянные магниты. Все тела при | относятся вещества, магнитная восприимчивость которых | ||
внесении их во внешнее магнитное поле намагничиваются в той или | положительна и достигает значений . Намагниченность и магнитная | ||
иной степени, т.е. создают собственное магнитное поле, которое | индукция ферромагнетиков растут с увеличением напряженности | ||
накладывается на внешнее магнитное поле. | магнитного поля нелинейно, и в полях намагниченность | ||
6 | Магнитные моменты электронов и атомов. Магнитные свойства | ферромагнетиков достигает предельного значения , а вектор | |
вещества определяются магнитными свойствами электронов и атомов. | магнитной индукции растет линейно с : | ||
Магнетики состоят из атомов, которые в свою очередь состоят из | 34 | Ферромагнетики. Ферромагнитные свойства материалов | |
положительных ядер и, условно говоря, вращающихся вокруг них | проявляются только у веществ в твердом состоянии, атомы которых | ||
электронов. | обладают постоянным спиновым или орбитальным магнитным моментом, | ||
7 | Магнитные моменты электронов и атомов. Электрон, движущийся | в частности у атомов с недостроенными внутренними электронными | |
по орбите в атоме эквивалентен замкнутому контуру с орбитальным | оболочками. Типичными ферромагнетиками являются переходные | ||
током где е – заряд электрона, ? – частота его вращения по | металлы. В ферромагнетиках происходит резкое усиление внешних | ||
орбите. Орбитальному току соответствует орбитальный магнитный | магнитных полей. Причем для ферромагнетиков сложным образом | ||
момент электрона. Где S- площадь орбиты электрона, - единичный | зависит от величины магнитного поля. Типичными ферромагнетиками | ||
вектор нормали к S. | являются Fe, Co, Ni, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, а также соединения | ||
8 | Магнитные моменты электронов и атомов. На рисунке показано | ферромагнитных материалов с неферромагнитными. | |
направление орбитального магнитного момента электрона. | 35 | Ферромагнетики. Существенным отличием ферромагнетиков от | |
9 | Магнитные моменты электронов и атомов. Электрон, движущийся | диа- и парамагнетиков является наличие у ферромагнетиков | |
по орбите имеет орбитальный момент импульса , который имеет | самопроизвольной (спонтанной) намагниченности в отсутствие | ||
противоположное направление по отношению к и связан с ним | внешнего магнитного поля. Наличие у ферромагнетиков | ||
соотношением Здесь, коэффициент пропорциональности ? называется | самопроизвольного магнитного момента в отсутствие внешнего | ||
гиромагнитным отношением орбитальных моментов и равен где m – | магнитного поля означает, что электронные спины и магнитные | ||
масса электрона. | моменты атомных носителей магнетизма ориентированы в веществе | ||
10 | Магнитные моменты электронов и атомов. Кроме того, электрон | упорядоченным образом. | |
обладает собственным моментом импульса , который называется | 36 | Ферромагнетики. Ферромагнетики это вещества, обладающие | |
спином электрона Спину электрона соответствует спиновый | самопроизвольной намагниченностью, которая сильно изменяется под | ||
магнитный момент электрона , направленный в противоположную | влиянием внешних воздействий – магнитного поля, деформации, | ||
сторону: Величину называют гиромагнитным отношением спиновых | температуры. Ферромагнетики, в отличие от слабо магнитных диа- и | ||
моментов. | парамагнетиков, являются сильно магнитными веществами: | ||
11 | Магнитные моменты электронов и атомов. Проекция спинового | внутреннее магнитное поле в них может в сотни раз превосходить | |
магнитного момента электрона на направление вектора индукции | внешнее поле. | ||
магнитного поля может принимать только одно из следующих двух | 37 | Ферромагнетики. Основные отличия магнитных свойств | |
значений: где – квантовый магнитный момент электрона – магнетон | ферромагнетиков. 1) Нелинейная зависимость намагниченности от | ||
Бора. Орбитальным магнитным моментом атома называется | напряженности магнитного поля Н (рисунок) . Как видно из рисунка | ||
геометрическая сумма орбитальных магнитных моментов всех | при наблюдается магнитное насыщение. | ||
электронов атома. | 38 | Ферромагнетики. 2) При зависимость магнитной индукции В от Н | |
12 | Магнитные моменты электронов и атомов. где Z – число всех | нелинейная, а при – линейна. | |
электронов в атоме – порядковый номер элемента в периодической | 39 | Ферромагнетики. Зависимость относительной магнитной | |
системе Менделеева. Орбитальным моментом импульса L атома | проницаемости от Н имеет сложный характер (рисунок), причем | ||
называется геометрическая сумма моментов импульса всех | максимальные значения ? очень велики( ). | ||
электронов атома: | 40 | Ферромагнетики. 4) У каждого ферромагнетика имеется такая | |
13 | Атом в магнитном поле. При внесении атома в магнитное поле с | температура называемая точкой Кюри ( ), выше которой это | |
индукцией на электрон, движущийся по орбите эквивалентной | вещество теряет свои особые магнитные свойства. Наличие | ||
замкнутому контуру с током, действует момент сил При этом | температуры Кюри связано с разрушением при упорядоченного | ||
изменяется орбитальный момент импульса электрона: | состояния в магнитной подсистеме кристалла – параллельной | ||
14 | Атом в магнитном поле. Аналогично изменяется вектор | ориентации магнитных моментов. Для никеля температура Кюри равна | |
орбитального магнитного момента электрона Из этого следует, что | 360 ?С. | ||
векторы и , и сама орбита прецессирует вокруг направления | 41 | Ферромагнетики. 5) Существование магнитного гистерезиса. На | |
вектора . На рисунке показано прецессионное движение электрона и | рисунке показана петля гистерезиса – график зависимости | ||
его орбитального магнитного момента, а также дополнительное | намагниченности вещества от напряженности магнитного поля Н. | ||
(прецессионное) движение электрона. | 42 | Ферромагнетики. Намагниченность при называется | |
15 | Атом в магнитном поле. | намагниченность насыщения. Намагниченность при называется | |
16 | Атом в магнитном поле. Эта прецессия называется Ларморовской | остаточной намагниченностью (что необходимо для создания | |
прецессией. Угловая скорость этой прецессии зависит только от | постоянных магнитов). Напряженность магнитного поля, полностью | ||
индукции магнитного поля и совпадает с ней по направлению. | размагниченного ферромагнетика, называется коэрцитивной силой. | ||
Теорема Лармора: единственным результатом влияния магнитного | Она характеризует способность ферромагнетика сохранять | ||
поля на орбиту электрона в атоме является прецессия орбиты и | намагниченное состояние. | ||
вектора – орбитального магнитного момента электрона с угловой | 43 | Ферромагнетики. Большой коэрцитивной силой (широкой петлей | |
скоростью вокруг оси, проходящей через ядро атома параллельно | гистерезиса) обладают магнитотвердые материалы. Малую | ||
вектору индукции магнитного поля. | коэрцитивную силу имеют магнитомягкие материалы. Измерение | ||
17 | Атом в магнитном поле. Прецессия орбиты электрона в атоме | гиромагнитного отношения для ферромагнетиков показали, что | |
приводит к появлению дополнительного орбитального тока, | элементарными носителями магнетизма в них являются спиновые | ||
направленного противоположно току I и соответствующего ему | магнитные моменты электронов. Самопроизвольно при | ||
наведенного орбитального магнитного момента. | намагничиваются лишь очень маленькие монокристаллы | ||
18 | Атом в магнитном поле. Где – площадь проекции орбиты | ферромагнитных материалов, например никеля или железа. | |
электрона на плоскость, перпендикулярную вектору . Знак минус | 44 | Ферромагнетики. Для того чтобы постоянными магнитными | |
говорит, что противоположен вектору . Тогда общий орбитальный | свойствами – постоянным магнитом стал большой кусок железа, | ||
момент атома равен: | необходимо его намагнитить, т.е. поместить в сильное магнитное | ||
19 | Магнитное поле в веществе. При изучении магнитного поля в | поле, а затем это поле убрать. Оказывается, что при большой | |
веществе различают два типа токов – макротоки и микротоки. | исходный кусок железа разбит на множество очень маленьких ( ), | ||
Макротоками называются токи проводимости и конвекционные токи, | полностью намагниченных областей – доменов. Векторы | ||
связанные с движением заряженных макроскопических тел. | намагниченности доменов в отсутствие внешнего магнитного поля | ||
Микротоками (молекулярными токами) называют токи, обусловленные | ориентированы таким образом, что полный магнитный момент | ||
движением электронов в атомах, молекулах и ионах. Магнитное поле | ферромагнитного материала равен нулю. | ||
в веществе является суперпозицией двух полей: внешнего | 45 | Ферромагнетики. Если бы в отсутствие поля кристалл железа | |
магнитного поля, создаваемого макротоками и внутреннего или | был бы единым доменом, то это привело бы к возникновению | ||
собственного, магнитного поля, создаваемого микротоками. | значительного внешнего магнитного поля, содержащего значительную | ||
20 | Магнитное поле в веществе. Характеризует магнитное поле в | энергию (рисунок 6.11, a). Разбиваясь на домены, ферромагнитный | |
веществе вектор , равный геометрической сумме и магнитных полей: | кристалл уменьшает энергию магнитного поля. При этом, разбиваясь | ||
Количественной характеристикой намагниченного состояния вещества | на косоугольные области (рисунок 6.11, г), можно легко получить | ||
служит векторная величина – намагниченность , равная отношению | состояние ферромагнитного кристалла, из которого магнитное поле | ||
магнитного момента малого объема вещества к величине этого | вообще не выходит. | ||
объема: | 46 | Ферромагнетики. В целом в монокристалле реализуется такое | |
21 | Магнитное поле в веществе. Для того чтобы связать вектор | разбиение на доменные структуры, которое соответствует минимуму | |
намагниченности среды с током , рассмотрим равномерно | свободной энергии ферромагнетика. Если поместить ферромагнетик, | ||
намагниченный параллельно оси цилиндрический стержень длиной h и | разбитый на домены, во внешнее магнитное поле, то в нем | ||
поперечным сечением S (рисунок ). Равномерная намагниченность | начинается движение доменных стенок. Они перемещаются таким | ||
означает, что плотность атомных циркулирующих токов внутри | образом, чтобы областей с ориентацией вектора намагниченности по | ||
материала повсюду постоянна. | полю стало больше, чем областей с противоположной ориентацией | ||
22 | Магнитное поле в веществе. Каждый атомный ток в плоскости | (рисунок 6.11, б, в, г). Такое движение доменных стенок понижает | |
сечения стержня, перпендикулярной его оси, представляет | энергию ферромагнетика во внешнем магнитном поле. | ||
микроскопический кружок, причем все микротоки текут в одном | 47 | Ферромагнетики. По мере нарастания магнитного поля весь | |
направлении – против часовой стрелки. В местах соприкосновения | кристалл превращается в один большой домен с магнитным моментом, | ||
отдельных атомов и молекул молекулярные токи противоположно | ориентированным по полю (рисунок ). В реальном куске железа | ||
направлены и компенсируют друг друга. Нескомпенсированными | содержится огромное число мелких кристалликов с различной | ||
остаются лишь токи, текущие вблизи поверхности материала, | ориентацией, в каждом из которых имеется несколько доменов. | ||
создавая на поверхности материала некоторый микроток , | Ферромагнитные материалы играют огромную роль в самых различных | ||
возбуждающий во внешнем пространстве магнитное поле, равное | областях современной техники. | ||
полю, созданному всеми молекулярными токами. | 48 | Ферромагнетики. | |
23 | Магнитное поле в веществе. Закон полного тока для магнитного | 49 | Ферромагнетики. Широкое распространение в радиотехнике, |
поля в вакууме можно обобщить на случай магнитного поля в | особенно в высокочастотной радиотехнике получили ферриты – | ||
веществе: где и – алгебраическая сумма макро- и микротоков | ферромагнитные неметаллические материалы – соединения окиси | ||
сквозь поверхность, натянутую на замкнутый контур L. Вклад в | железа с окислами других металлов. Ферриты сочетают | ||
дают только те молекулярные токи, которые нанизаны на замкнутый | ферромагнитные и полупроводниковые свойства, именно с этим | ||
контур L. | связано их применение как магнитных материалов в | ||
24 | Магнитное поле в веществе. Алгебраическая сумма сил | радиоэлектронике и вычислительной технике. Ферриты обладают | |
микротоков связана с циркуляцией вектора намагниченности | высоким значениями намагниченности и температурами Кюри. | ||
соотношением тогда закон полного тока можно записать в виде | 50 | Ферромагнетики. В реальном куске железа содержится огромное | |
Вектор называется напряженностью магнитного поля. | число мелких кристалликов с различной ориентацией, в каждом из | ||
25 | Магнитное поле в веществе. Таким образом, закон полного тока | которых имеется несколько доменов. Ферромагнитные материалы | |
для магнитного поля в веществе утверждает, что циркуляция | играют огромную роль в самых различных областях современной | ||
вектора напряженности магнитного поля вдоль произвольного | техники. Магнитомягкие материалы используются в электротехнике | ||
замкнутого контура L равна алгебраической сумме макротоков | при изготовлении трансформаторов, электромоторов, генераторов, в | ||
сквозь поверхность натянутую на этот контур: Намагниченность | слаботочной технике связи и радиотехнике; магнитожесткие | ||
изотропной среды с напряженностью связаны соотношением: | материалы применяют при изготовлении постоянных магнитов. | ||
26 | Магнитное поле в веществе. где – коэффициент | 51 | Ферромагнетики. Магнитные материалы широко используются в |
пропорциональности, характеризующий магнитные свойства вещества | традиционной технологии записи информации в винчестере.. | ||
и называемый магнитной восприимчивостью среды. Он связан с | Магнитное вещество 2 нанесено тонким слоем на основу твердого | ||
магнитной проницаемостью соотношением : | диска 3. Каждый бит информации представлен группой магнитных | ||
27 | Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле. | доменов (в идеальном случае – одним доменом). Для | |
Микроскопические плотности токов в намагниченном веществе | перемагничивания домена (изменения направления вектора его | ||
чрезвычайно сложны и сильно изменяются даже в пределах одного | намагниченности) используется поле записывающей головки 4 (5 – | ||
атома. Но во многих практических задачах столь детальное | считывающая головка). Энергия, необходимая для записи, зависит | ||
описание является излишним, и нас интересуют средние магнитные | от объема домена и наличия дополнительных стабилизирующих слоев, | ||
поля, созданные большим числом атомов. Как мы уже говорили, | препятствующих самопроизвольной потере информации. При этом | ||
магнетики можно разделить на три основные группы: диамагнетики, | используется запись на вертикально ориентированные домены и | ||
парамагнетики и ферромагнетики. | достигается плотность записи до . | ||
28 | Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле. Диамагнетизм | 52 | Контрольные вопросы. Магнитный момент электрона и атома Атом |
(от греч. dia – расхождение и магнетизм) ? свойство веществ | во внешнем магнитном поле. Прецессия электронной орбиты во | ||
намагничиваться навстречу приложенному магнитному полю. | внешнем магнитном поле. Теорема Лармора. Объяснение | ||
Диамагнетиками называются вещества, магнитные моменты атомов | диамагнетизма. Почему все вещества обладают диамагнитными | ||
которых в отсутствии внешнего поля равны нулю, т.к. магнитные | свойствами Объяснение парамагнетизма. | ||
«Магнитные свойства вещества» | Магнитные свойства вещества.ppt |
«Идеальный газ» - Почему? 5. Чему равна универсальная газовая постоянная? Вопросы. Назовите условия, при которых газ можно считать идеальным? Ответить на вопросы. Что называется концентрацией? «Посев научный взойдет для жатвы народной!» (Дмитрий Иванович Менделеев). Микропараметры : m, d, v, E, В 1820–30 работал в Петербурге в институте инженеров путей сообщения.
«Чистые вещества и смеси» - 2. Составьте химические формулы соединений: Что такое смесь? Фосфат кальция. Способы разделения смесей. Цели урока: Выяснить, какое вещество считают чистым. 3. Смесью не является: Водопроводная вода Углекислый газ медь. Морская вода Молоко Кислород. Алюминий Азот Воздух. Выпаривание. Соляная кислота.
«Кристаллические и аморфные тела» - Кристаллы имеют температуру плавления, аморфные тела – интервал температур (текучесть). Кристаллическое Аморфное. Группа 3. Оборудование: кристаллы поваренной соли, медного купороса, фотографии кристаллов. Кристаллическая решетка. Наличие постоянной температуры плавления. Оборудование: лупа, коллекция минералов и горных пород, коллекция металлов.
«Значение растворов» - Растворы в кулинарии. H2O – растворитель. Мармелад. Вода в химическом процессе. Н2О – реагент Na2O + H2O = 2NaOH. Материалы к уроку «Значение растворов». Маринад. Рассол. Растворы в природе. Значение растворов. Геологическая роль воды. Автор: учитель СОШ № 4 Чурбакова Елена Васильевна. Кисель. Органические растворители.
«Магнитные свойства вещества» - Намагниченность при называется остаточной намагниченностью (что необходимо для создания постоянных магнитов). Основные отличия магнитных свойств ферромагнетиков. 1) Нелинейная зависимость намагниченности от напряженности магнитного поля Н (рисунок) . Причем для ферромагнетиков сложным образом зависит от величины магнитного поля.
«Массовая доля вещества» - Молярный объем – объем одного моля вещества. Относительная плотность : Dн2 (х) = М(х) / М (Н2) ; Dвозд.(х) = М(х) / 29. Некоторые физико-химические величины, используемые при решении задач по химии. Молярная концентрация : с (в-ва) = n(в-ва) / Vсистемы в моль/л. Обозначается w. Рассчитывается в долях или процентах.