კურიის ტემპერატურას უწოდებენ. მაგნიტური მასალები და კიურის წერტილი
არსებობს მაღალი მაგნიტური ნივთიერებები - ფერომაგნიტები- ნივთიერებები, რომლებსაც აქვთ სპონტანური მაგნიტიზაცია, ანუ ისინი მაგნიტიზებულია გარე მაგნიტური ველის არარსებობის შემთხვევაშიც კი. გარდა მათი მთავარი წარმომადგენლის - რკინის (საიდანაც მოდის სახელი "ფერომაგნეტიზმი") - ფერომაგნიტები მოიცავს, მაგალითად, კობალტს, ნიკელს, გადოლინს, მათ შენადნობებს და ნაერთებს.
ფერომაგნიტებს, გარდა ძლიერი მაგნიტის უნარისა, აქვთ სხვა თვისებებიც, რომლებიც მნიშვნელოვნად განასხვავებენ მათ დია- და პარამაგნიტებისაგან. თუ სუსტად მაგნიტური ნივთიერებებისთვის დამოკიდებულება ჯსაწყისი ნწრფივი, მაშინ ფერომაგნიტებისთვის ეს დამოკიდებულება საკმაოდ რთულია. როგორც გაზრდით ნმაგნიტიზაცია ჯჯერ სწრაფად იზრდება, შემდეგ უფრო ნელა და ბოლოს ე.წ მაგნიტური გაჯერებაჯჩვენ, აღარ არის დამოკიდებული ველის სიძლიერეზე. დამოკიდებულების მსგავსი ბუნება ჯსაწყისი ნშეიძლება აიხსნას იმით, რომ დამაგნიტებელი ველის გაზრდისას იზრდება მოლეკულური მაგნიტური მომენტების ორიენტაციის ხარისხი ველის გასწვრივ, მაგრამ ეს პროცესი დაიწყებს შენელებას, როცა სულ უფრო და უფრო ნაკლები არაორიენტირებული მომენტები დარჩება და ბოლოს, როცა ყველა მომენტები ორიენტირებულია მინდვრის გასწვრივ, შემდგომი ზრდა ჯჩერდება და ხდება მაგნიტური გაჯერება.
მაგნიტური ინდუქცია ბ= მ 0 (H+J) სუსტ ველებში მატებასთან ერთად სწრაფად იზრდება ჰგაზრდის გამო ჯდა ძლიერ ველებში, რადგან მეორე წევრი მუდმივია ( J=Jჩვენ), INიზრდება მატებასთან ერთად ნწრფივი კანონის მიხედვით.
ფერომაგნიტების არსებითი თვისება არ არის მხოლოდ დიდი მნიშვნელობები მ(მაგალითად, რკინისთვის - 5000, სუპერმალელოის შენადნობისთვის - 800,000!), არამედ დამოკიდებულებაც. მსაწყისი ნ. Დასაწყისში მიზრდება მატებასთან ერთად N,შემდეგ, მაქსიმუმს მიაღწევს, ის იწყებს კლებას, ძლიერი ველების შემთხვევაში 1-მდე ( მ= ბ/(მ 0 ჰ) = 1 + J/H,ამიტომ როცა J = Jჩვენ = კონსტზრდასთან ერთად ნდამოკიდებულება ჯ/ჰ® 0 , მ®1).
ფერომაგნიტების დამახასიათებელი თვისებაა აგრეთვე ის, რომ მათთვის დამოკიდებულებაა ჯსაწყისი ჰ(და, შესაბამისად INსაწყისი ნ) განისაზღვრება ფერომაგნიტის დამაგნიტების ისტორიით. ამ ფენომენს ე.წ მაგნიტური ჰისტერეზი. თუ თქვენ მაგნიტიზირებთ ფერომაგნიტს გაჯერებამდე და შემდეგ დაიწყებთ ძაბვის შემცირებას ნმაგნიტირების ველი, შემდეგ, როგორც გამოცდილება გვიჩვენებს, მცირდება ჯ.ზე ნ= 0ჯგანსხვავდება ნულიდან, ანუ ფერომაგნიტში შეიმჩნევა ნარჩენი მაგნიტიზაცია ჯ os. ნარჩენი მაგნიტიზაციის არსებობა დაკავშირებულია არსებობასთან მუდმივი მაგნიტები.მაგნიტიზაცია ხდება ნულოვანი ველის გავლენის ქვეშ ნთან , რომელსაც აქვს ველის საწინააღმდეგო მიმართულება, რამაც გამოიწვია მაგნიტიზაცია. დაძაბულობა ნს ჰქვია იძულებითი ძალა.
საპირისპირო ველის შემდგომი ზრდით ფერომაგნიტი ხელახლა მაგნიტიზებულია , და ზე H = –Hგაჯერება მიიღწევა. შემდეგ ფერომაგნიტი შეიძლება კვლავ დემაგნიტიზდეს და ხელახლა მაგნიტიზდეს გაჯერებამდე
ამრიგად, როდესაც ფერომაგნიტი ექვემდებარება ალტერნატიულ მაგნიტურ ველს, ხდება მაგნიტიზაცია ჯიცვლება მრუდის მიხედვით , რომელსაც ქვია ჰისტერეზის მარყუჟი(ბერძნულიდან "დაყოვნება"). ჰისტერეზი იწვევს იმ ფაქტს, რომ ფერომაგნიტის მაგნიტიზაცია არ არის უნიკალური ფუნქცია N,იმათ. იგივე ღირებულება ნემთხვევა მრავალ მნიშვნელობას ჯ.
სხვადასხვა ფერომაგნიტები იძლევა სხვადასხვა ჰისტერეზის მარყუჟებს. ფერომაგნიტები დაბალი (რამდენიმე ათასიდან 1-2 ა/სმ) იძულებითი ძალით NS(ვიწრო ჰისტერეზის მარყუჟით) ე.წ რბილიდიდი (რამდენიმე ათიდან რამდენიმე ათას ამპერამდე სანტიმეტრზე) იძულებითი ძალით (ფართო ჰისტერეზის მარყუჟით) - მკაცრი. რაოდენობები ნს, ჯ OS და მ max განსაზღვრავს ფერომაგნიტების გამოყენებადობას გარკვეული პრაქტიკული მიზნებისთვის. ამრიგად, მყარი ფერომაგნიტები (მაგალითად, ნახშირბადის და ვოლფრამის ფოლადები) გამოიყენება მუდმივი მაგნიტების დასამზადებლად, ხოლო რბილი ფერომაგნიტები (მაგალითად, რბილი რკინა, რკინისა და ნიკელის შენადნობი) გამოიყენება ტრანსფორმატორის ბირთვების დასამზადებლად.
ფერომაგნიტებს აქვთ კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი თვისება: თითოეული ფერომაგნიტისთვის არის გარკვეული ტემპერატურა, ე.წ კური წერტილი, რომლის დროსაც იგი კარგავს თავის მაგნიტურ თვისებებს. როდესაც ნიმუში თბება კურიის წერტილის ზემოთ, ფერომაგნიტი იქცევა ჩვეულებრივ პარამაგნიტად. ნივთიერების ფერომაგნიტური მდგომარეობიდან პარამაგნიტურ მდგომარეობაში გადასვლას, რომელიც ხდება კიურის წერტილში, არ ახლავს სითბოს შეწოვა ან გამოყოფა, ე.ი. კიურის წერტილში ხდება მეორე რიგის ფაზის გადასვლა (იხ. § 75).
და ბოლოს, ფერომაგნიტების დამაგნიტიზაციის პროცესს თან ახლავს მისი წრფივი ზომებისა და მოცულობის ცვლილება. ამ ფენომენს ე.წ მაგნიტოსტრიქცია
ფერომაგნეტიზმის ბუნება
ფერომაგნიტების მაგნიტური თვისებების გათვალისწინებით, ჩვენ არ გამოვავლინეთ ამ ფენომენის ფიზიკური ბუნება.
ვაისის იდეების მიხედვით, ფერომაგნიტებს კიურის წერტილის ქვემოთ ტემპერატურაზე აქვთ სპონტანური მაგნიტიზაცია, მიუხედავად გარე მაგნიტირების ველის არსებობისა. თუმცა, სპონტანური მაგნიტიზაცია აშკარად ეწინააღმდეგება იმ ფაქტს, რომ ბევრი ფერომაგნიტური მასალა, თუნდაც კიურის წერტილის ქვემოთ ტემპერატურაზე, არ არის მაგნიტიზებული. ამ წინააღმდეგობის აღმოსაფხვრელად ვაისმა წამოაყენა ჰიპოთეზა, რომლის მიხედვითაც ფერომაგნიტი კურიის წერტილის ქვემოთ იყოფა დიდი რაოდენობით მცირე მაკროსკოპულ რეგიონებად - დომენები, სპონტანურად მაგნიტიზებული გაჯერებამდე.
გარე მაგნიტური ველის არარსებობის შემთხვევაში, ცალკეული დომენების მაგნიტური მომენტები ორიენტირებულია შემთხვევით და ანაზღაურებს ერთმანეთს, ამიტომ ფერომაგნიტის მაგნიტური მომენტი ნულის ტოლია და ფერომაგნიტი არ არის მაგნიტიზებული. გარე მაგნიტური ველი ველის გასწვრივ მიმართავს არა ცალკეული ატომების მაგნიტურ მომენტებს, როგორც ეს პარამაგნიტების შემთხვევაშია, არამედ სპონტანური მაგნიტიზაციის მთელ რეგიონებში. ამიტომ ზრდასთან ერთად ნმაგნიტიზაცია ჯდა მაგნიტური ინდუქცია INუკვე საკმაოდ სუსტ მინდვრებში ისინი ძალიან სწრაფად იზრდებიან. ეს ასევე ხსნის ზრდას მფერომაგნიტები მაქსიმალურ მნიშვნელობამდე სუსტ ველებში. ექსპერიმენტებმა აჩვენა ეს დამოკიდებულება ბსაწყისი ჰარც ისე გლუვია, მაგრამ აქვს საფეხურიანი გარეგნობა. ეს მიუთითებს იმაზე, რომ ფერომაგნიტის შიგნით დომენები მკვეთრად ბრუნავს ველის გასწვრივ.
როდესაც გარე მაგნიტური ველი დასუსტებულია ნულამდე, ფერომაგნიტები ინარჩუნებენ ნარჩენ მაგნიტიზაციას, რადგან თერმული მოძრაობა არ შეუძლია სწრაფად დეზორიენტირება მოახდინოს ისეთი დიდი წარმონაქმნების მაგნიტური მომენტების მიმართ, როგორიცაა დომენები. ამიტომ შეინიშნება მაგნიტური ჰისტერეზის ფენომენი. ფერომაგნიტის დემაგნიტიზაციის მიზნით, უნდა იქნას გამოყენებული იძულებითი ძალა; ფერომაგნიტის შერყევა და გათბობა ასევე ხელს უწყობს დემაგნიტიზაციას. კურიის წერტილი აღმოჩნდება ტემპერატურა, რომლის ზემოთაც ხდება დომენის სტრუქტურის განადგურება.
ფერომაგნიტებში დომენების არსებობა ექსპერიმენტულად დადასტურდა. მათზე დაკვირვების პირდაპირი ექსპერიმენტული მეთოდია ფხვნილის ფიგურის მეთოდი. წვრილი ფერომაგნიტური ფხვნილის წყალხსნარი (მაგალითად, მაგნიტიტი) გამოიყენება ფერომაგნიტური მასალის საგულდაგულოდ გაპრიალებულ ზედაპირზე. ნაწილაკები ძირითადად დგანან მაგნიტური ველის მაქსიმალური არაჰომოგენურობის ადგილებში, ანუ დომენებს შორის საზღვრებზე. ამიტომ, დასახლებული ფხვნილი ასახავს დომენების საზღვრებს და მსგავსი სურათის გადაღება შესაძლებელია მიკროსკოპის ქვეშ. დომენების ხაზოვანი ზომები აღმოჩნდა 10 –4 – 10 –2 სმ.
ახლა დადგენილია, რომ ფერომაგნიტების მაგნიტური თვისებები განისაზღვრება ელექტრონების სპინი მაგნიტური მომენტები(ამის პირდაპირი ექსპერიმენტული მითითება არის აინშტაინის ექსპერიმენტი. ასევე დადგინდა, რომ მხოლოდ კრისტალურ ნივთიერებებს შეუძლიათ ფერომაგნიტური თვისებები, რომელთა ატომებს აქვთ დაუმთავრებელი შიდა ელექტრონული გარსები შეუსაბამებელი სპინებით. ასეთ კრისტალებში შეიძლება წარმოიშვას ძალები, რომლებიც აიძულებენ სპინის მაგნიტურს. ელექტრონების მომენტები ორიენტირებისთვის ერთმანეთის პარალელურადრაც იწვევს სპონტანური მაგნიტიზაციის უბნების გაჩენას. ეს ძალები, რომლებსაც გაცვლის ძალებს უწოდებენ, კვანტური ხასიათისაა - ისინი გამოწვეულია ელექტრონების ტალღური თვისებებით.
Დაკავშირებული ინფორმაცია.
მაგნიტიზმის სიძლიერეს განსაზღვრავს ეგრეთ წოდებული „მაგნიტური მომენტი“ - დიპოლური მომენტი ატომის შიგნით, რომელიც მოდის ელექტრონების კუთხური იმპულსიდან და სპინიდან. მასალებს აქვთ საკუთარი მაგნიტური მომენტების სხვადასხვა სტრუქტურა, რაც დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. კიურის წერტილი არის ტემპერატურა, რომლის დროსაც იცვლება მასალის შინაგანი მაგნიტური მომენტები.
მუდმივი მაგნიტიზმი გამოწვეულია მაგნიტური მომენტების გასწორებით, ხოლო ინდუცირებული მაგნიტიზმი იქმნება, როდესაც მოუწესრიგებელი მაგნიტური მომენტები იძულებულნი არიან გასწორდნენ გამოყენებული მაგნიტურ ველში. მაგალითად, მოწესრიგებული მაგნიტური მომენტები (ფერომაგნიტური) იცვლება და ხდება უწესრიგო (პარამაგნიტური) კიურის ტემპერატურაზე. უფრო მაღალი ტემპერატურა მაგნიტებს უფრო სუსტს ხდის, ვინაიდან სპონტანური მაგნეტიზმი მხოლოდ კურიის ტემპერატურაზე დაბალია - ეს არის ასეთი სპონტანური ფენომენის ერთ-ერთი მთავარი მახასიათებელი. კურიის ტემპერატურაზე მაღლა მაგნიტური მგრძნობელობა შეიძლება გამოითვალოს კიური-ვეისის კანონის გამოყენებით, რომელიც მიღებულია კიურის კანონიდან.
გამოყენება და ფორმულები
ფერომაგნიტური და პარამაგნიტური მასალების ანალოგიით, კურიის ტემპერატურა ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფეროელექტროენერგიისა და პარაელექტრიობის აღსაწერად. ამ კონტექსტში, რიგის პარამეტრი წარმოადგენს ელექტრულ პოლარიზაციას, რომელიც მიდის სასრული მნიშვნელობიდან ნულამდე, როდესაც ტემპერატურა აწევს კიურის ტემპერატურას.
მაგნიტური მომენტები არის მუდმივი დიპოლური მომენტები ატომის შიგნით, რომლებიც შეიცავს ელექტრონულ მომენტს μl = el / 2me მიმართების მიხედვით, სადაც me არის ელექტრონული მასა, μl არის მაგნიტური მომენტი, l არის კუთხური იმპულსი, რომლის გარეშეც ძნელია კურიის ტემპერატურის გამოთვლა; ამ ურთიერთობას გირომაგნიტური ეწოდება.
ატომში ელექტრონები ხელს უწყობენ მაგნიტურ მომენტებს საკუთარი კუთხური იმპულსიდან და ბირთვის გარშემო არსებული ორბიტული იმპულსიდან. ბირთვიდან მაგნიტური მომენტები უმნიშვნელოა, ელექტრონების მაგნიტური მომენტებისგან განსხვავებით. თერმული წვლილი იწვევს ელექტრონების უფრო მაღალ ენერგიას, არღვევს წესრიგს და ანადგურებს დიპოლებს შორის განლაგებას.
თავისებურებები
ფერმაგნიტურ და ანტიფერომაგნიტურ მასალებს აქვთ სხვადასხვა მაგნიტური მომენტის სტრუქტურა. მასალის გარკვეულ Curie ტემპერატურაზე, ეს თვისებები იცვლება. ანტიფერომაგნიტურიდან პარამაგნიტურზე გადასვლა (ან პირიქით) ხდება ნეელის ტემპერატურაზე, რომელიც კურიის ტემპერატურის მსგავსია - ეს, არსებითად, ასეთი გადასვლის მთავარი პირობაა.
ფერომაგნიტური, პარამაგნიტური, ფერმაგნიტური და ანტიფერომაგნიტური სტრუქტურები შედგება საკუთარი მაგნიტური მომენტებისგან. თუ სტრუქტურაში არსებული ყველა ელექტრონი დაწყვილებულია, ეს მომენტები ქრება მათი საპირისპირო სპინებისა და კუთხოვანი მომენტის გამო. ამრიგად, მაშინაც კი, როდესაც მაგნიტური ველი გამოიყენება, ამ მასალებს განსხვავებული თვისებები აქვთ და არ აქვთ კურიის ტემპერატურა - მაგალითად, რკინა იყენებს სრულიად განსხვავებულ ტემპერატურას.
მასალა პარამაგნიტურია მხოლოდ კურიის ტემპერატურაზე მაღალი. პარამაგნიტური მასალები არამაგნიტურია, როდესაც არ არის მაგნიტური ველი და მაგნიტური, როდესაც მაგნიტური ველი გამოიყენება. როდესაც არ არის მაგნიტური ველი, მასალას აქვს მოუწესრიგებელი მაგნიტური მომენტები; ანუ ატომები ასიმეტრიულია და არ არის გასწორებული. როდესაც არსებობს მაგნიტური ველი, მაგნიტური მომენტები დროებით გადანაწილებულია გამოყენებული ველის პარალელურად, ატომები სიმეტრიული და გასწორებულია. ერთი მიმართულებით გასწორებული მაგნიტური მომენტები იწვევს ინდუცირებულ მაგნიტურ ველს.
პარამაგნიტიზმისთვის, ეს რეაქცია გამოყენებული მაგნიტურ ველზე დადებითია და ცნობილია როგორც მაგნიტური მგრძნობელობა. მაგნიტური მგრძნობელობა მოქმედებს მხოლოდ კურიზე მაღლა მდგომარეობებზე.
კიურის წერტილის მიღმა
კურიის ტემპერატურის ზემოთ, ატომები აღგზნებულია და სპინის ორიენტაციები ხდება შემთხვევითი, მაგრამ შეიძლება გადანაწილდეს გამოყენებული ველით, ე.ი. მასალა ხდება პარამაგნიტური. ყველაფერი კიურის ტემპერატურის ქვემოთ არის სივრცე, რომლის შიდა სტრუქტურამ უკვე განიცადა ფაზური გადასვლა, ატომები მოწესრიგებულია და თავად მასალა გახდა ფერომაგნიტური. პარამაგნიტური მასალების მიერ გამოწვეული მაგნიტური ველები ძალიან სუსტია ფერომაგნიტური მასალების მაგნიტურ ველებთან შედარებით.
მასალები მხოლოდ ფერომაგნიტურია მათი შესაბამისი Curie ტემპერატურის ქვემოთ. ფერომაგნიტური მასალები მაგნიტურია გამოყენებული მაგნიტური ველის არარსებობის შემთხვევაში.
როდესაც არ არის მაგნიტური ველი, მასალას აქვს სპონტანური მაგნიტიზაცია მოწესრიგებული მაგნიტური მომენტების შედეგად. ანუ, ფერომაგნიტიზმისთვის ატომები სიმეტრიულია და სწორდება იმავე მიმართულებით, რაც ქმნის მუდმივ მაგნიტურ ველს.
კურიის ტემპერატურა ფერომაგნიტებისთვის
მაგნიტური ურთიერთქმედებები ერთმანეთთან იმართება გაცვლითი ურთიერთქმედებით; წინააღმდეგ შემთხვევაში თერმული აშლილობა გადალახავდა მაგნიტურ მომენტებს. გაცვლის ურთიერთქმედებას აქვს ნულოვანი ალბათობა იმისა, რომ პარალელური ელექტრონები დაიკავებენ დროის ერთსა და იმავე მომენტს, რაც გულისხმობს მასალის უპირატეს პარალელურ განლაგებას. ბოლცმანის ფაქტორს მნიშვნელოვანი წვლილი მიუძღვის, რადგან მას ურჩევნია ურთიერთქმედება ნაწილაკები იმავე მიმართულებით იყოს გასწორებული. ეს იწვევს ფერომაგნიტებს, რომლებსაც აქვთ ძლიერი მაგნიტური ველები და კურიის მაღალი ტემპერატურის განმარტებები დაახლოებით 1000 K.
ფერმაგნიტური მასალები მაგნიტურია გამოყენებული მაგნიტური ველის არარსებობის შემთხვევაში და შედგება ორი განსხვავებული იონისგან.
სპონტანური მაგნეტიზმი
როდესაც არ არის მაგნიტური ველი, მასალას აქვს სპონტანური მაგნეტიზმი, რომელიც გამოწვეულია მოწესრიგებული მაგნიტური მომენტებით; იმათ. ფერმაგნიტიზმისთვის ერთი და იგივე იონური მომენტის მაგნიტური მომენტები გასწორებულია ერთი მიმართულებით გარკვეული სიდიდით, ხოლო მეორე იონის მაგნიტური მომენტები საპირისპირო მიმართულებით არის გასწორებული სხვა სიდიდით. ვინაიდან მაგნიტურ მომენტებს აქვთ სხვადასხვა სიდიდე საპირისპირო მიმართულებით, არსებობს სპონტანური მაგნიტიზმი და არსებობს მაგნიტური ველი.
რა ხდება კიურის წერტილის ქვემოთ?
თანამედროვე ფეროელექტრიკის მიხედვით, კურიის ტემპერატურას აქვს თავისი შეზღუდვები. ფერომაგნიტური მასალების მსგავსად, მაგნიტური ურთიერთქმედება შენარჩუნებულია გაცვლითი ურთიერთქმედებით. თუმცა, მომენტების ორიენტაცია ანტიპარალელულია, რაც იწვევს წმინდა იმპულსს მათი იმპულსის ერთმანეთისგან გამოკლებით.
კიურის ტემპერატურის ქვემოთ, თითოეული იონის ატომები პარალელურად არის განლაგებული სხვადასხვა მომენტით, რაც იწვევს სპონტანურ მაგნიტიზმს; მასალა ფერმაგნიტურია. კიურის ტემპერატურაზე მაღლა, მასალა პარამაგნიტურია, რადგან ატომები კარგავენ მოწესრიგებულ მაგნიტურ მომენტებს, როდესაც მასალა გადის ფაზურ გადასვლას.
ნეელის ტემპერატურა და მაგნეტიზმი
მასალას აქვს თანაბარი მაგნიტური მომენტები, რომლებიც გასწორებულია საპირისპირო მიმართულებით, რის შედეგადაც არის ნულოვანი მაგნიტური მომენტი და ნულოვანი მაგნეტიზმი ნეელის ტემპერატურაზე დაბლა ყველა ტემპერატურაზე. ანტიფერომაგნიტური მასალები სუსტად მაგნიტირდება მაგნიტური ველის არარსებობის შემთხვევაში.
ფერომაგნიტური მასალების მსგავსად, მაგნიტური ურთიერთქმედებები შენარჩუნებულია გაცვლითი ურთიერთქმედებით, რაც ხელს უშლის თერმული აშლილობის დაძლევას სუსტი მაგნიტური მომენტის ურთიერთქმედების დაძლევაში. როდესაც არეულობა ხდება, ეს არის ნეელის ტემპერატურაზე.
ნივთიერების ფერომაგნიტური თვისებები ვლინდება მხოლოდ კიურის წერტილის ქვემოთ ტემპერატურაზე.
ატომების დიდ უმრავლესობას აქვს საკუთარი მაგნიტური ველი. თითქმის ნებისმიერი ატომი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც პატარა მაგნიტი ჩრდილოეთ და სამხრეთ პოლუსებით. ეს მაგნიტური ეფექტი აიხსნება იმით, რომ ელექტრონები ატომის ბირთვის გარშემო ორბიტაზე მოძრაობისას ქმნიან მიკროსკოპულ ელექტრულ დენებს, რომლებიც წარმოქმნიან მაგნიტურ ველებს. სმ.ორსტედის აღმოჩენა). ატომის ყველა ელექტრონის მიერ გამოწვეული მაგნიტური ველების მიმატებით, მივიღებთ ატომის მთლიან მაგნიტურ ველს.
ნივთიერებების უმეტესობაში ატომების მაგნიტური ველები შემთხვევით არის ორიენტირებული, რის შედეგადაც ისინი ანადგურებენ ერთმანეთს. თუმცა, ზოგიერთ ნივთიერებასა და მასალში (ძირითადად რკინის, ნიკელის ან კობალტის შემცველი შენადნობები) ატომები ისეა დალაგებული, რომ მათი მაგნიტური ველები ერთი და იმავე მიმართულებით იყოს მიმართული და აძლიერებენ ერთმანეთს. შედეგად, ასეთი ნივთიერების ნაჭერი გარშემორტყმულია მაგნიტური ველით. ამ ნივთიერებებიდან ე.წ ფერომაგნიტები, ვინაიდან ისინი ჩვეულებრივ შეიცავს რკინას და იღებენ მუდმივი მაგნიტები.
იმის გასაგებად, თუ როგორ წარმოიქმნება ფერომაგნიტები, წარმოვიდგინოთ ცხელი რკინის ნაჭერი. მაღალი ტემპერატურის გამო მასში მყოფი ატომები ძალიან სწრაფად და ქაოტურად მოძრაობენ და არ ტოვებენ ატომური მაგნიტური ველების ერთი მიმართულებით მოწესრიგების შესაძლებლობას. თუმცა, ტემპერატურის კლებასთან ერთად, თერმული მოძრაობა სუსტდება და სხვა ეფექტები დომინირებს. რკინაში (და ზოგიერთ სხვა მეტალში) ატომურ დონეზე მოქმედებს ძალა, რომელიც მიდრეკილია მეზობელი ატომების მაგნიტური დიპოლების ერთმანეთთან შერწყმას.
ატომთაშორისი ურთიერთქმედების ეს ძალა ე.წ ძალაუფლების გაცვლაპირველად აღწერა ვერნერ ჰაიზენბერგმა ( სმ.ჰაიზენბერგის გაურკვევლობის პრინციპი). ეს გამოწვეულია იმით, რომ ორ მეზობელ ატომს შეუძლია გაცვალოს გარე ელექტრონები და ეს ელექტრონები ერთდროულად იწყებენ ორივე ატომს. გაცვლის ძალა მყარად აკავშირებს ატომებს ლითონის კრისტალურ ბადეში და მათ მაგნიტურ ველებს პარალელურად და ერთი მიმართულებით აქცევს. შედეგად, მეზობელი ატომების მოწესრიგებული მაგნიტური ველები ორმხრივად ძლიერდება, ვიდრე გაუქმდება. და ასეთი ეფექტი შეიძლება შეინიშნოს 1 მმ 3 რიგის მატერიის მოცულობაში, რომელიც შეიცავს 10 16 ატომს. ამის ატომები მაგნიტური დომენი (სმ.ქვემოთ) დალაგებულია ისე, რომ გვაქვს სუფთა მაგნიტური ველი.
მაღალ ტემპერატურაზე ამ ძალის მოქმედებას აფერხებს ატომების თერმული მოძრაობა, მაგრამ დაბალ ტემპერატურაზე ატომურ მაგნიტურ ველებს შეუძლიათ ერთმანეთის გაძლიერება. ტემპერატურა, რომლის დროსაც ხდება ეს გადასვლა ეწოდება კური წერტილილითონი - ფრანგი ფიზიკოსის პიერ კიურის პატივსაცემად, რომელმაც აღმოაჩინა იგი.
სინამდვილეში, ფერომაგნიტების სტრუქტურა ბევრად უფრო რთულია, ვიდრე ზემოთ აღწერილი. როგორც წესი, ცალკეული დომენები მოიცავს მხოლოდ რამდენიმე ათას ატომს, რომელთა მაგნიტური ველები ცალმხრივია, მაგრამ სხვადასხვა დომენის ველები მიმართულია შემთხვევით და, მთლიანობაში, მასალა არ არის მაგნიტიზებული. ამიტომ, ჩვეულებრივი რკინის ნაჭერი არ ავლენს მაგნიტურ თვისებებს. თუმცა, გარკვეულ პირობებში, ფერომაგნიტის შემადგენელი დომენების მაგნიტური ველები ასევე დალაგებულია (მაგალითად, როდესაც ცხელი რკინა გაცივდება ძლიერ მაგნიტურ ველში). და შემდეგ მივიღებთ მუდმივ მაგნიტს. კურიის წერტილის არსებობა ასევე განმარტავს, თუ რატომ, როდესაც მუდმივი მაგნიტი ძლიერად თბება, რაღაც მომენტში ის მთლიანად ხდება. დემაგნიტიზაცია.
მარი სკლოდოვსკა კიური, 1867-1934 წწ
პოლონელი, შემდეგ ფრანგი ქიმიკოსი. იგი დაიბადა ვარშავაში, ინტელიგენციის ოჯახში, რუსული ოკუპაციის რთულ პერიოდში, რომელიც პოლონეთს დაემართა. სკოლაში სწავლისას დედას ეხმარებოდა პანსიონის შენარჩუნებაში, იქ მსახურობდა მოახლედ. სკოლის დამთავრების შემდეგ იგი გარკვეული პერიოდის განმავლობაში მუშაობდა მდიდარ ოჯახებში გუბერნატორად, რათა ფული გამოემუშავებინა დის სამედიცინო განათლებისთვის. ამ პერიოდში მოხდა სკლოდოვსკას ნიშნობა ახალგაზრდა კაცთან იმ ოჯახიდან, სადაც ის მსახურობდა, საქმროს მშობლებისგან განაწყენებული (მშობლებმა შვილის ასეთი ქორწინება მათი სოციალური სტატუსის უღირსად მიიჩნიეს და ხელიდან გაუშვეს ბრწყინვალე შესაძლებლობა, გაეუმჯობესებინათ ოჯახის გენოფონდი. ). მას შემდეგ, რაც მისმა დამ მიიღო სამედიცინო განათლება პარიზში, თავად სკლოდოვსკა წავიდა იქ სასწავლებლად.
ფიზიკასა და მათემატიკაში მისაღები გამოცდების ბრწყინვალე შედეგებმა ახალგაზრდა პოლონელი წამყვანი ფრანგი მეცნიერების ყურადღება მიიპყრო. შედეგი იყო მისი ნიშნობა 1894 წელს პიერ კიურისთან და ქორწინება მასთან მომდევნო წელს. იმ წლებში რადიოაქტიურობის ფენომენის კვლევა ახლახან იწყებოდა და ამ სფეროში მუშაობას დასასრული არ ჰქონდა. პიერ და მარი კურიმ დაიწყეს რადიოაქტიური ნიმუშების მოპოვება ბოჰემიაში მოპოვებული მადნებიდან და მათი შესწავლა. შედეგად, წყვილმა მოახერხა ერთდროულად რამდენიმე ახალი რადიოაქტიური ელემენტის აღმოჩენა ( სმ.რადიოაქტიური დაშლა), რომელთაგან ერთს მათ პატივსაცემად კურიუმი დაარქვეს, მეორეს კი - პოლონიუმი მარიამის სამშობლოს პატივსაცემად. ამ კვლევებისთვის კურიებს, ანრი ბეკერელთან (1852-1908) ერთად, რომელმაც აღმოაჩინა რენტგენის სხივები, მიენიჭა ნობელის პრემია ფიზიკაში 1903 წელს. ეს იყო მარი კიური, ვინც პირველად გამოიგონა ტერმინი "რადიოაქტიურობა" - კურიის მიერ აღმოჩენილი პირველი რადიოაქტიური ელემენტის რადიუმის სახელის მიხედვით.
1906 წელს პიერის ტრაგიკული გარდაცვალების შემდეგ მარი კიურიმ უარი თქვა სორბონის უნივერსიტეტის მიერ შეთავაზებულ პენსიაზე და განაგრძო კვლევა. მან შეძლო დაემტკიცებინა, რომ რადიოაქტიური დაშლის შედეგად ხდება ქიმიური ელემენტების ტრანსმუტაცია და, ამით, საფუძველი ჩაუყარა საბუნებისმეტყველო მეცნიერებების ახალ ფილიალს - რადიოქიმიას. ამ სამუშაოსთვის მარი კიური 1911 წელს მიენიჭა ნობელის პრემია ქიმიაში და გახდა პირველი მეცნიერი, რომელმაც ორჯერ მოიპოვა ყველაზე პრესტიჟული პრიზი საბუნებისმეტყველო მეცნიერებებში მიღწევებისთვის. (იმავე წელს პარიზის მეცნიერებათა აკადემიამ უარყო მისი კანდიდატურა და არ მიიღო მარი კიური თავის რიგებში. როგორც ჩანს, ორი ნობელის პრემია არ იყო საკმარისი აკადემიკოსებისთვის ეროვნების და სქესის მიხედვით დისკრიმინაციისკენ მიდრეკილების დასაძლევად).
პირველი მსოფლიო ომის დროს მარი კიური აქტიურ გამოყენებითი სამედიცინო კვლევებით იყო დაკავებული, ფრონტზე მუშაობდა პორტატული რენტგენის აპარატით. 1921 წელს ამერიკაში გაიხსნა გამოწერა, რათა მოეპოვებინა სახსრები მარი კიურისთვის 1 გრამი სუფთა რადიუმის შესაძენად, რომელიც მას შემდგომი კვლევისთვის სჭირდებოდა. ამერიკაში მისი ტრიუმფალური მოგზაურობის დროს საჯარო ლექციებით, ძვირფასი რადიოაქტიური ლითონის ყუთის გასაღები კიურის თავად აშშ-ის პრეზიდენტმა უორენ ჰარდინგმა გადასცა.
მარი კიურის ცხოვრების ბოლო წლები სავსე იყო მნიშვნელოვანი საერთაშორისო ინიციატივებით მეცნიერებისა და მედიცინის სფეროებში. 1930-იანი წლების დასაწყისში მარი კიურის ჯანმრთელობა მკვეთრად გაუარესდა - რადიოაქტიური გამოსხივების უზარმაზარი დოზები, რომელიც მან მიიღო მრავალი წლის ექსპერიმენტების დროს, იმოქმედა მასზე - და 1934 წელს იგი გარდაიცვალა სანატორიუმში საფრანგეთის ალპებში.
პიერ კიური, 1859-1906 წწ
ფრანგი ფიზიკოსი. დაიბადა პარიზში გამოჩენილი ექიმის ოჯახში. მიიღო საშინაო განათლება. თავდაპირველად სწავლობდა ფარმაკოლოგიას სორბონაში, მაგრამ ძალიან მალე დაინტერესდა კრისტალებით საბუნებისმეტყველო ექსპერიმენტებით, რომლებიც ჩაატარა მისმა ძმამ ჟაკმა და საბოლოოდ გახდა ფიზიკისა და ქიმიის სკოლის დირექტორი (École de Physique et Chimie). 1895 წელს იგი დაქორწინდა მარია სკლოდოვსკაზე და იმავე წელს დაიცვა სადოქტორო დისერტაცია პარამაგნიტების მაგნიტური თვისებების შესახებ. სმ.კიურის კანონი). მეუღლესთან ერთად, რთულ სამუშაო პირობებში, სკოლაში ატარებდა ექსპერიმენტებს რადიოაქტიური ნივთიერებების თვისებების შესასწავლად. 1904 წელს დაინიშნა ფიზიკის პროფესორად და სორბონის ლაბორატორიის (მალე გადაკეთდა რადიუმის ინსტიტუტად) დირექტორად. 1906 წლის აპრილში პიერ კიური გარდაიცვალა ავარიაში, ტაქსის მძღოლის ბორბლების ქვეშ ჩავარდა. მას არც კი ჰქონდა დრო, რომ დაესრულებინა ახალი ლაბორატორიის აღჭურვილობა.
13. ფეროელექტრიკა. კურიის ტემპერატურა.
აქტიური(მართული)დიელექტრიკებიდაასახელეთ მასალებირომლის თვისებების კონტროლი შესაძლებელია ფართო საზღვრებში გამოყენებითგარე ენერგიის გავლენა:ელექტრული ან მაგნიტური ველის სიძლიერე, მექანიკური დატვირთვა, ტემპერატურა, სინათლის ნაკადი და ა.შ. ეს არის მათი ფუნდამენტური განსხვავება ჩვეულებრივი (პასიური) დიელექტრიკებისგან.
ელექტრონული მოწყობილობების აქტიური ელემენტები მზადდება აქტიური დიელექტრიკებისგან. ამ მასალების თვისებების მახასიათებლებია ისეთი ფენომენები, როგორიცაა ფეროელექტროენერგია, ელექტროენერგია, პიეზოელექტრული და ელექტრო-ოპტიკური ეფექტები, ინექციის დენები და ა.შ. ქვემოთ განვიხილავთ ზოგიერთი აქტიური დიელექტრიკის სტრუქტურულ თავისებურებებსა და თვისებებს, რომლებმაც ყველაზე ფართო გამოყენება ჰპოვეს.
7.15.1. ფეროელექტრიკა
ფეროელექტრიკებს, ჩვეულებრივი (პასიური) დიელექტრიკებისგან განსხვავებით, აქვთ რეგულირებადი ელექტრული მახასიათებლები. Მაგალითად, ფეროელექტრიკის დიელექტრიკული მუდმივიელექტრული ძაბვის გამოყენებით შეიძლება შეიცვალოს ფართო დიაპაზონშიფარგლებში. ფეროელექტრიკის დამახასიათებელი მახასიათებელია ის, რომ ელექტრონულ, იონურ და რელაქსაციის ტიპებთან ერთად, გარე ელექტრული ველით გამოწვეული პოლარიზაცია. შეინიშნება სპონტანური პოლარიზაცია, რომლის გავლენითაც ეს დიელექტრიკები იძენენ დომენურ სტრუქტურას და დამახასიათებელ ფეროელექტრიკულ თვისებებს.
სპონტანური პოლარიზაცია ხდება ელექტროენერგიის არარსებობის შემთხვევაშიტრიკული ველი წერტილის ქვემოთ გარკვეულ ტემპერატურულ დიაპაზონშიკიურიტკიმის გამო ცვლილებები Kree-ის ერთეული უჯრედის სტრუქტურაშიფოლადის გისოსი და დომენის სტრუქტურის ფორმირება,რაც, თავის მხრივ, იწვევს ფეროელექტროებს:
უჩვეულოდ მაღალი დიელექტრიკული მუდმივი (ათეულ ათასამდე);
პოლარიზაციის და, შესაბამისად, დიელექტრიკული მუდმივის არაწრფივი დამოკიდებულება გამოყენებული ელექტრული ველის სიძლიერეზე;
დიელექტრიკული მუდმივის გამოხატული დამოკიდებულება ტემპერატურაზე;
დიელექტრიკული ჰისტერეზის არსებობა.
ზემოაღნიშნული თვისებები დეტალურად შეისწავლეს ი.ვ. კურჩატოვმა და პ.პ. კობეკომ როშელის მარილისთვის (ნატრიუმ-კალიუმის ღვინის მჟავა NaKC4H4O6 4H2O), ამიტომ მსგავსი თვისებების მქონე ნივთიერებებს ფეროელექტრიკები ეწოდება. პრაქტიკული გამოყენებისთვის ყველაზე მნიშვნელოვანი ფეროელექტრო, ბარიუმის ტიტანატი, აღმოაჩინა 1944 წელს ბ.მ. ბულ. მთელი რიგი ფეროელექტროები აღმოაჩინა გ.ა. სმოლენსკი და სხვები.
ამჟამად ცნობილია 500-მდე მასალა, რომლებსაც აქვთ ფეროელექტრული თვისებები. ერთეული უჯრედის აგებულებიდან და სპონტანური პოლარიზაციის მექანიზმიდან გამომდინარე, ფეროელექტრიკები განასხვავებენ იონურ და დიპოლად, წინააღმდეგ შემთხვევაში - გადაადგილების ტიპის და მოწესრიგებულ ფეროელექტროებს.
იონური ფეროელექტროებიაქვს ერთეული უჯრედის სტრუქტურა პეროვსკიტის ტიპი(მინერალი CaTiO 3). Ესენი მოიცავს:
ბარიუმის ტიტანატი BaTiO 3 (Tc = 120°C),
ტყვიის ტიტანატი RbTiO 3 (Tc = 493°C),
კადმიუმის ტიტანატი CdTiО 3 (Тк = 223°С),
ტყვიის მეთანიობატი PbNb 2 O 6 (Tk = 575°C),
კალიუმის ნიობატი KNbO 3 (Tk = 435°C),
კალიუმის იოდატი KNbO 3 (Tc = 210°C) და სხვ.
ამ ჯგუფის ყველა ქიმიური ნაერთი წყალში უხსნადია, აქვს მნიშვნელოვანი მექანიკური სიმტკიცე და მათგან პროდუქტები იწარმოება კერამიკული ტექნოლოგიის გამოყენებით. ისინი წარმოადგენენ ძირითადად კრისტალები უპირატესად იონურიკომუნიკაციაფეროელექტროების ამ ჯგუფისთვის სპონტანური პოლარიზაცია სქემატურად არის ნაჩვენები ნახ. 7.1 BaTiO 3 ერთეული უჯრედის მაგალითის გამოყენებით. ბარიუმის ტიტანატის ერთეულ უჯრედს მაღალ ტემპერატურაზე აქვს კუბის ფორმა (a = 4,01 10 -10 მ); ბარიუმის იონები განლაგებულია კუბის კვანძებში, ხოლო ჟანგბადის იონები განლაგებულია სახეების შუაში, რომლებიც ქმნიან ჟანგბადის რვაედრონს, რომლის ცენტრში ტიტანის იონი მდებარეობს (იხ. სურ. 7.1, ა, ა"). ინტენსიური თერმული მოძრაობის შედეგად, ტიტანის იონი თანაბრად განლაგებულია ჟანგბადის თითოეულ იონთან, შესაბამისად, უჯრედის ელექტრული მომენტი, მისი სიმეტრიის გამო, ნულის ტოლია და დიელექტრიკი პარაელექტრიკულ მდგომარეობაშია (ტერმინი არის მსგავსი ტერმინი "პარამაგნიტური"). ტემპერატურაზე, რომელიც ტოლია და დაბალია, რომელსაც ეწოდება Curie წერტილი (Tc), ტიტანის იონითერმული მოძრაობის ენერგიის შესუსტების გამო, ჩნდება უპირატესად ჟანგბადის ერთ-ერთ იონთან ახლოს, მოძრაობს 1 10-ით -11 მ. ბარიუმის იონები ასევე მოძრაობენ იმავე მიმართულებით (5 10 -12 მ).
ჟანგბადის იონი, რომელიც მდებარეობს O 2--ის საპირისპიროდ, რომელზედაც გადავიდა Ti 4+, მოძრაობს საპირისპირო მიმართულებით (4 10 -12 მ). ამ იონების გადაადგილების შედეგად, კუბ ცხაური უმნიშვნელომაგრამ დეფორმირდება ტეტრაგონად(ერთეული უჯრედის პარამეტრებით ა= 3.99 A, თან= 4,036 ა), ა ჟანგბადის ოქტაედონირამდენად დამახინჯებულია(იხ. სურ. 7.1, b, b").თუმცა ეს ყველაფერი io ოფსეტებიახალიტიტანის იონების ჩათვლით, შედარებით მცირეა, თუმცა ისინი ძალიან მნიშვნელოვანია და გამოიწვიოს მნიშვნელოვანიელექტრო დიპოლური მომენტი Po -
ბრინჯი. 7.1. ბარიუმის ტიტანატის ერთეული უჯრედი (a, a") და მისი პროექცია (b b") ტემპერატურაზე (a, a") ზემოთ და კიურის წერტილის ქვემოთ (b, b")
ჩნდებასპონტანური პოლარიზაციადახდება დიელექტრიკის ფაზური გადასვლა პარაელექტრიკულიდანფეროელექტროში დგას.
ამრიგად, იონური ფეროელექტრის სპონტანური პოლარიზაცია ხდება განსაზღვრულ ელექტრული ველის არარსებობის შემთხვევაში.გარკვეული ტემპერატურის დიაპაზონში იონის გადაადგილების შედეგად ტი 4+ მოცულობით ერთეული უჯრედი ცენტრალური პოზიციიდან და დეფორმაცია ბოლო.
დიპოლური ფეროელექტრიკაარიან
როშელის მარილი NaKC4H4O6 4H2O (Tc = 24°C),
ტრიგლიცინის სულფატი (NH2CH2COOH)3H2SO4 (Tk = 49°C),
გუანიდინის ალუმინის სულფატი ჰექსაჰიდრატი C(NH3)2A1(SO4)2 6H2O (Tc > 200°C),
ნატრიუმის ნიტრიტი NaNO2 (Tc = 163°C),
კალიუმის დიჰიდროგენფოსფატი KH2P04 (Tk = -151 C) და სხვ.
ამის ქიმიური ნაერთებიჯგუფებს აქვთ დაბალი მექანიკური სიმტკიცე და წყალში ხსნადი, რის გამოც ამ ნაერთების წყალხსნარებიდან შეიძლება გაიზარდოს დიდი ერთკრისტალები. ამ ნაერთების ატომები ატარებენ მუხტს, მაგრამ ერთმანეთთან არიან დაკავშირებული ძირითადად ყალბილენტის კავშირი.
დიპოლური ფეროელექტრიკა ერთეულ უჯრედში შეიცავს ატომს (იონს) ან ატომების ჯგუფს (იონებს), რომლებსაც აქვთ ორი წონასწორული პოზიცია, რომელთაგან თითოეულში წარმოიქმნება ელექტრული დიპოლური მომენტი. რო. კურიის წერტილის ზემოთ ტემპერატურაზე, ქაოტური თერმული მოძრაობის შედეგად, ეს ორი წონასწორული პოზიცია თანაბრად სავარაუდოა, ამიტომ არ არის სპონტანური პოლარიზაცია და დიელექტრიკი
ზეთ<Тк ერთ-ერთი პოზიცია ხდება პრიორიტეტული და გამოჩნდება ერთეულ უჯრედშიდიპოლური მომენტი; ხდება სპონტანური პოლარიზაცია და დიელექტრიკი გადადის პარაელექტრული მდგომარეობიდან
ფეროელექტრულილოგიკური (ფაზური გადასვლა ხდება).
შეიძლება დაიწეროს როგორც:
სადაც $\overrightarrow(S_1)\overrightarrow(S_2)$ არის ურთიერთქმედების ელექტრონების სპინები, $I_(ob)$ არის გაცვლითი ურთიერთქმედების ინტეგრალი. როდესაც $I_(ob)>0$ ურთიერთქმედების ენერგია მინიმალურია პარალელური სპინების შემთხვევაში. იგი გამოწვეულია ელექტრონის ($(\overrightarrow(p))_m$) მაგნიტური მომენტის ურთიერთქმედებით მაგნიტურ ველთან (გაცვლის ველის ინდუქცია $(\overrightarrow(B))_(ob)$) და განისაზღვრება. ფორმულით:
ელექტრონის საკუთარი მაგნიტური მომენტი ($((\overrightarrow(p))_m)^0$) დაკავშირებულია $\overrightarrow(S)\ $ სპინთან მიმართებით:
სადაც $q_e$, m არის ელექტრონის მუხტი და მასა. გავყოთ და გავამრავლოთ გამოხატვის (1) მარჯვენა მხარე $\frac(q_e)(m)$-ზე, მივიღებთ:
დავუშვათ, რომ მეორე ელექტრონი არის მაგნიტურ ველში, რომელიც ქმნის პირველ ელექტრონს, მაშინ უნდა დავწეროთ:
მთლიანი მაგნიტური ველის ინდუქცია შედგება ველის ინდუქციისგან გაცვლითი ურთიერთქმედების გარეშე ($\overrightarrow(B)$) და გაცვლის ველის ინდუქცია ($(\overrightarrow(B))_(ob)$). ცნობილი ურთიერთობების გამოყენება:
სადაც $\overrightarrow(J)$ არის მაგნიტიზაციის ვექტორი, $\varkappa $ არის მაგნიტური მგრძნობელობა, $\mu $ არის მაგნიტური გამტარიანობა, $(\mu )_0$ არის მაგნიტური მუდმივა, $\overrightarrow(H)$ -- მაგნიტური ველის სიძლიერე.
თუ არსებობს გაცვლითი ურთიერთქმედება, მაშინ ფორმულა (10) შეიძლება განზოგადდეს:
დაე, ღირებულება $\lambda $ იყოს გაცვლითი ურთიერთქმედების მუდმივი, მაშინ შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ:
ჩავანაცვლოთ (12) (11), მივიღებთ:
მოდით გავაკეთოთ ჩანაცვლება:
სადაც $(\varkappa )"$ ახასიათებს მგრძნობელობას გაცვლითი ურთიერთქმედების გათვალისწინებით ($\varkappa =\frac(C)(T)$).
$T > \lambda C$-ზე ნივთიერება იქცევა როგორც პარამაგნიტი. მაგნიტური მგრძნობელობა მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. $T=\lambda C$-ზე (15) $(\varkappa )"\to \infty .$-ზე ეს ფაქტი ნიშნავს, რომ უმცირესი მაგნიტური ველები იწვევს სასრულ მაგნიტიზაციას. ან სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, $T=\lambda C-ზე. $ სპონტანური მაგნიტიზაცია ხდება, ანუ პარამაგნიტი გარდაიქმნება ფერომაგნიტად. უფრო ზუსტი თეორიული კვლევები აჩვენებს, რომ $T=\lambda C$-ზე სპონტანური მაგნიტიზაცია ხდება მკვეთრად და იზრდება ტემპერატურის კლებასთან ერთად, ანუ $T-ზე.
კურიის ტემპერატურა. კიური-ვაისის კანონი
ნებისმიერი ფერომაგნიტისთვის არის ტემპერატურა ($T_k$), რომლის დროსაც სპონტანური მაგნიტიზაციის რეგიონები იშლება და ნივთიერება კარგავს ფერომაგნიტურ თვისებებს და ხდება პარამაგნიტური. ამ ტემპერატურას ეწოდება კიურის წერტილი (ან კურიის ტემპერატურა). ის შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს სხვადასხვა ფერომაგნიტებისთვის. ასე რომ, რკინისთვის $T_(kF_e)=768(\rm()^\circ\!C)$, ნიკელისთვის $T_(kN_i)=365(\rm()^\circ\!C)$.
ფერომაგნიტის მაგნიტური მგრძნობელობა ემორჩილება კიური-ვაისის კანონს:
სადაც მნიშვნელობა $\lambda C=\theta $ ეწოდება კიური-ვეისის ტემპერატურას. თეორია გვიჩვენებს, რომ ფაზური გადასვლა ხდება არა კიური-ვაისის ტემპერატურაზე, არამედ მასთან ახლოს. ზოგჯერ არ ხდება განსხვავება კურიის ტემპერატურასა და კური-ვაისის ტემპერატურას შორის, რომლის დროსაც ხდება ფაზური გადასვლა.
მაგალითი 1
დავალება: ლანჟევინის ფუნქციის გამოყენებით აჩვენეთ ფერომაგნიტის სპონტანური მაგნიტიზაციის რეგიონი. როგორ არის დაკავშირებული ფერომაგნიტის სპონტანური მაგნიტიზაცია და ტემპერატურა?
ლანჟევინის თეორიიდან ჩვენ შეგვიძლია მივიღოთ შემდეგი ორი განტოლება ფერომაგნიტებისთვის:
\ \
სადაც $J_n$ არის გაჯერების მაგნიტიზაცია, $k$ არის ბოლცმანის მუდმივა, $b$ არის ვაისის მუდმივი, $x=\frac(p_m(H+bJ))(kT)$, $p_m$ არის მაგნიტური მომენტი . პირველი განტოლება მოხერხებულად არის წარმოდგენილი ლანჟევინის მრუდით ($OAA_0$) (ნახ. 1). განტოლება (1.2) არის CA სწორი ხაზი, რომელიც კვეთს ვერტიკალურ ღერძს C წერტილში, რომლის ორდინატი C წერტილში არის -$\frac(H)(b).\ $.
თუ ფერომაგნიტის ტემპერატურა მის კურიის ტემპერატურაზე ნაკლებია ($T \[\frac(kTn)(J_nb) ამ შემთხვევაში, სწორი ხაზი AC გადაკვეთს ლანჟევინის მრუდს A წერტილში, ამ წერტილის ორდინატი არის მაგნიტიზაცია. ფერომაგნიტის ($J_1$) თუ შევამცირებთ გარე მაგნიტური ველის სიძლიერეს, მაშინ C წერტილი აიწევს O წერტილამდე, ხოლო A წერტილი გადავა $A_0 წერტილამდე.$ თუ H=0, მაშინ მაგნიტიზაცია ტოლია. $J_(0.)$-მდე კურიის წერტილის ქვემოთ ტემპერატურაზე, ფერომაგნიტი სპონტანურად მაგნიტიზებულია. მოლეკულების თერმული მოძრაობის ენერგია საკმარისი არ არის სპონტანური მაგნიტიზაციის დასარღვევად.
დავუშვათ, რომ CA სწორი ხაზის დახრილობა მეტია ლანჟევინის მრუდის დახრილობაზე, ანუ $T>T_k$. გარე მაგნიტური ველის თანდასწრებით, სწორი ხაზი SA დაიკავებს OD პოზიციას, ანუ ის გადაკვეთს ლანჟევინის მრუდს მხოლოდ კოორდინატების საწყისთან, სადაც მაგნიტიზაცია ნულის ტოლია. არ არსებობს სპონტანური მაგნიტიზაცია; მაგნიტიზაცია განადგურებულია თერმული მოძრაობით.
მაგალითი 2
დავალება: ლანჟევინის ფუნქციის გამოყენებით მიიღეთ კიური-ვაისის კანონი.
გამოვიყენოთ ნახ. 1 (მაგალითი 1). მოდით განვიხილოთ ფერომაგნიტი $T>T_k ტემპერატურაზე.\ $არ არსებობს სპონტანური მაგნიტიზაცია. ნივთიერების დამაგნიტიზაციისთვის საჭიროა გარე მაგნიტური ველის გამოყენება. მოდით გამოვთვალოთ მაგნიტიზაცია. ამ შემთხვევაში, სწორი ხაზი AC დაიკავებს CE პოზიციას და გადაკვეთს ლანჟევინის მრუდს $A_1$ წერტილში.$A_1$ წერტილის ორდინატი განსაზღვრავს სხეულის მაგნიტიზაციას ($J_2$). ემპირიულად მიღებული OS-ის ორდინატი უდრის -$\frac(H)(b)$-ს, ის მცირეა, შესაბამისად მცირეა ლანჟევინის მრუდის O$A_1$ განყოფილებაც. ეს ნიშნავს, რომ განყოფილება O$A_1$ შეიძლება ჩაითვალოს სწორხაზოვან სეგმენტად და შეგვიძლია დავწეროთ:
\ \
თუ შევიყვანთ კურიის ტემპერატურის გამონათქვამს:
\[\varkappa =\frac(T_k)(b(T-T_k))=\frac(C)(T-T_k)\ \მარცხნივ(2.6\მარჯვნივ),\]
სადაც $С=const.$ განტოლება (2.6) არის კიური-ვაისის კანონი.
შეიძლება სასარგებლო იყოს წაკითხვა:
- დისტანციური სწავლება ბუღალტერიის კურსებზე;
- სიდიდეების გაზომვა ფიზიკაში გაზომილი s;
- მაგნიტური მასალები და კიურის წერტილი;
- გრავიტაციის კვანტური თეორია;
- ოდა "ფელიცას" ალეგორიული მნიშვნელობა;
- უჯრედის თეორია უჯრედულის ძირითადი პოსტულატები;
- ტრიგონომეტრიული განტოლებები - ფორმულები, ამონახსნები, მაგალითები;
- აფრიკაში მცხოვრები ხალხები რა ხალხები ბინადრობდნენ აფრიკის კონტინენტის ისტორიაში;