Магнитной восприимчивости

Магнитные газоанализаторы применяют для определения процентного содержания кислорода в газовой смеси. Работа этих приборов основана на так называемом парамагнитном свойстве кислорода втягиваться в магнитное поле в отличие от других газов (диамагнитных), обладающих значительно меньшей магнитной восприимчивостью. Магнитные газоанализаторы измеряют не саму магнитную восприимчивость, а величину ее изменения при повышении температуры.

магнитной восприимчивостью на единицу объема х = М/Н (где

Термомагнитные методы газового анализа основаны на температурной зависимости магнитной восприимчивости парамагнитных газов, т. е. газов, притягиваемых магнитным полем. Обычно термомагнитные газоанализаторы используются для измерения концентрации кислорода в газовых смесях, поскольку из всех газов кислород обладает наибольшей магнитной восприимчивостью.

Термомагнитные методы газового анализа основаны на температурной зависимости магнитной восприимчивости парамагнитных газов, т. е. газов, притягиваемых магнитным полем. Обычно термомагнитные газоанализаторы используются для измерения концентрации кислорода в газовых смесях, поскольку из всех газов кислород обладает наибольшей магнитной восприимчивостью.

Коэффициент х, характеризующий способность веществ намагничиваться, называется магнитной восприимчивостью. Различают вещества: диамагнитные (х<0 и ц < ц0), парамагнитные (х > 0 и ц > ц„). Ферромагнитными являются металлы: железо, никель, кобальт, их сплавы, а также пластические и другие композиции с включением порошков ферромагнитных металлов (ферриты). Остальные вещества являются парамагнитными или диамагнитными.

Коэффициент X; называется магнитной восприимчивостью вещества. Он характеризует свойство вещества намагничиваться под влиянием внешнего магнитного поля. Коэффициент этот в однородных и изотропных средах — безразмерная скалярная величина (поскольку J и Н в таком случае имеют одинаковую размерность и в пространстве совпадают по направлению) и у парамагнитных веществ при неизменных внешних условиях постоянен. У ферромагнитных веществ х,- зависит от значения напряженности намагничивающего поля, причем зависимость между J и Я, не может быть выражена аналитически простой формулой и обычно определяется экспериментально. Кроме того, у этих веществ х, зависит также и от того, каким образом протекало намагничивание вещества перед данным состоянием.

Ко второй половине XIX в. относятся работы в области электроизмерительной техники одного из выдающихся русских физиков Александра Григорьевича Столетова. В своем «Исследовании функции намагничивания мягкого железа» A. F. Столетов изложил открытый им закон изменения магнитной проницаемости в зависимости от напряженности поля. Величину, показывающую, как изменяется намагниченность с изменением напряженности поля, А. Г. Столетов называл «функцией намагничения» (теперь она называется магнитной восприимчивостью). Для исследования «функции намагничения» А. Г. Столетов разработал специальный метод, который заключался в том, что испытуемому образцу придавалась кольцеобразная форма, образец намагничивался током обмотки кольцеобразного сердечника, а значение намагниченности его определялось по индуктированному току в другой катушке, намотанной на том же образце. Этот ток измерялся баллистическим гальванометром.

Антиферромагнетиками называют материалы, в которых во время обменного взаимодействия соседних атомов происходит антипараллельная ориентация их магнитных моментов. Так как мягнит-ные моменты соседних атомов взаимно компенсируются, антиферромагнетики не обладают магнитным моментом, а характеризуются магнитной восприимчивостью, которая близка к восприимчивости парамагнетиков. Выше некоторой критической температуры, которая получила название температуры Нееля (аналогична температуре Кюри), магнитоупорядоченное состояние антиферромагнетика разрушается и он переходит в парамагнитное состояние.

Магнитные свойства и строение вещества. Как известно электрон обладает спиновым и орбитальным магнитными моментами. Геометрически складываясь моменты электронов создают результирующий магнитный момент атома М. Суммарный магнитный момент в единице объема, именуемый намагниченностью J', когда вещество не .было намагничено и внешнее поле отсутствует, равняется нулю. Под воздействием магнитного поля со средней напряженностью внутри тела, равной Н, намагниченность J = %Н, где х — магнитная восприимчивость. Намагниченность определяет величину магнитной индукции В = Б0 + + %Н. Магнитные свойства вещества характеризует также относительная магнитная проницаемость ц, = 1 -{- %1ц0, где [АО = 4я -10 7 гн/м — магнитная постоянная вакуума. В зависимости от величины и знака магнитной восприимчивости вещества могут быть диамагнитные (Х<0), парамагнитные (%^0) и ферромагнитные (х^>0). Рассмотрим две последние группы веществ. В парамагнитных веществах у атомов имеются магнитные моменты, однако под влиянием теплового движения эти моменты располагаются статистически беспорядочно; вдоль магнитного поля удается ориентировать лишь примерно одну десятитысячную процента всех спинов. В результате магнитная восприимчивость х мало отличается от нуля, а магнитная проницаемость ^i парамагнитных материалов немногим больше единицы. К парамагнитным принадлежат некоторые переходные металлы, а также щелочные и щелочно-земельные металлы. Ферромагнитные материалы обладают весьма большой магнитной восприимчивостью, (л может достигать значений порядка 106, после снятия поля^ сохраняется остаточная намагниченность. Ферромагнитные свойства при нагревании наблюдаются лишь до некоторой температуры В, отвечающей точке Кюри — переходу из ферромагнитного в парамагнитное состояние. Значение 6 для железа 769° С, для кобальта 1120° С, для никеля 358° С. При температурах Т <^ 6 в отсутствие внешнего поля ферромагнетик ' состоит из микроскопических областей — доменов, самопроиз-

Коэффициент х, характеризующий способность веществ намагничиваться, называется магнитной восприимчивостью. Различают вещества: диамагнитные (х < 0; ц < Л0); парамагнитные (х > 0; ц > (г„) и ферромагнитные (х > 0;

Ко второй половине XIX в. относятся работы в области электроизмерительной техники одного из выдающихся русских физиков Александра Григорьевича Столетова. В своем «Исследовании функции намагничивания мягкого железа» А. Г. Столетов изложил открытый им закон изменения магнитной проницаемости в зависимости от напряженности поля (величину, показывающую, как изменяется намагниченность с изменением напряженности поля, А. Г. Столетов называл «функцией намагничения» (теперь она называется магнитной восприимчивостью). Для исследования «функции намагничения» А. Г. Столетов разработал специальный метод, который заключался в том, что испытуемому образцу придавалась форма тороида, образец

Феноменологически эти группы различают по величине и знаку магнитной восприимчивости х (X — М/Н, где М — намагниченность; Н — напряженность магнитного поля), а также по характеру зависимости х от температуры и напряженности внешнего магнитного поля.

Впервые зависимость магнитной восприимчивости от напряженности магнитного поля была исследована проф. А. Г. Столетовым (1871 г.).

А. Г. Столетов впервые применил баллистический метод для магнитных измерений и исследовал зависимость магнитной восприимчивости ферромагнетиков от напряженности магнитного поля (1871 г.), создав этим основы правильного подхода к расчету магнитных цепей. Этот метод используется в магнитных измерениях и в настоящее время.

.... .Намагниченность .связана с напряженностью посредством коэффициента х, носящего название магнитной восприимчивости:

Термомагнитные методы газового анализа основаны на температурной зависимости магнитной восприимчивости парамагнитных газов, т. е. газов, притягиваемых магнитным полем. Обычно термомагнитные газоанализаторы используются для измерения концентрации кислорода в газовых смесях, поскольку из всех газов кислород обладает наибольшей магнитной восприимчивостью.

А. Г. Столетов впервые применил баллистический метод для магнитных измерений и исследовал зависимость магнитной восприимчивости ферромагнетиков от напряженности магнитного поля (1871 г.), создав этим основы правильного подхода к расчету магнитных цепей. Этот метод используется в магнитных измерениях и в настоящее время.

Намагниченность связана с напряженностью посредством коэффициента х, носящего название магнитной восприимчивости:

Термомагнитные методы газового анализа основаны на температурной зависимости магнитной восприимчивости парамагнитных газов, т. е. газов, притягиваемых магнитным полем. Обычно термомагнитные газоанализаторы используются для измерения концентрации кислорода в газовых смесях, поскольку из всех газов кислород обладает наибольшей магнитной восприимчивостью.

Впервые зависимость магнитной восприимчивости от напряженности магнитного поля была исследована проф. А. Г. Столетовым (1871 г.).

Величины хг и \ие можно назвать коэффициентами магнитной восприимчивости и проницаемости тела, совмещающими в себе характеристики определенных геометрических свойств формы и физических свойств материала.

Магнитные свойства и строение вещества. Как известно электрон обладает спиновым и орбитальным магнитными моментами. Геометрически складываясь моменты электронов создают результирующий магнитный момент атома М. Суммарный магнитный момент в единице объема, именуемый намагниченностью J', когда вещество не .было намагничено и внешнее поле отсутствует, равняется нулю. Под воздействием магнитного поля со средней напряженностью внутри тела, равной Н, намагниченность J = %Н, где х — магнитная восприимчивость. Намагниченность определяет величину магнитной индукции В = Б0 + + %Н. Магнитные свойства вещества характеризует также относительная магнитная проницаемость ц, = 1 -{- %1ц0, где [АО = 4я -10 7 гн/м — магнитная постоянная вакуума. В зависимости от величины и знака магнитной восприимчивости вещества могут быть диамагнитные (Х<0), парамагнитные (%^0) и ферромагнитные (х^>0). Рассмотрим две последние группы веществ. В парамагнитных веществах у атомов имеются магнитные моменты, однако под влиянием теплового движения эти моменты располагаются статистически беспорядочно; вдоль магнитного поля удается ориентировать лишь примерно одну десятитысячную процента всех спинов. В результате магнитная восприимчивость х мало отличается от нуля, а магнитная проницаемость ^i парамагнитных материалов немногим больше единицы. К парамагнитным принадлежат некоторые переходные металлы, а также щелочные и щелочно-земельные металлы. Ферромагнитные материалы обладают весьма большой магнитной восприимчивостью, (л может достигать значений порядка 106, после снятия поля^ сохраняется остаточная намагниченность. Ферромагнитные свойства при нагревании наблюдаются лишь до некоторой температуры В, отвечающей точке Кюри — переходу из ферромагнитного в парамагнитное состояние. Значение 6 для железа 769° С, для кобальта 1120° С, для никеля 358° С. При температурах Т <^ 6 в отсутствие внешнего поля ферромагнетик ' состоит из микроскопических областей — доменов, самопроиз-