Vypracovala: B. Horváthová
Niektoré predmety v blízkosti magnetu sa silne priťahujú, napríklad oceľ, nikel..., kým iné na priblíženie magnetu viditeľne nereagujú, napríklad meď.
Látky, ktoré výrazne reagujú na priblíženie magnetu, voláme feromagnetické látky, názov z latinského slova ferrum – železo. Ostatné látky nazývame neferomagnetické.
Rozdielne magnetické vlastnosti rôznych látok sú podmienené nerovnakými vlastnosťami atómov, ich rozmiestnením v látke.
Elektrón pohybujúci sa okolo jadra utvára prúd, ktorý predstavuje prúdovú slučku, ktorá má určitý magnetický moment, orbitálový magnetický moment elektrónu. Elektrón má aj spinový magnetický moment. Výsledný magnetický moment atómu je daný vektorovým súčtom orbitálových a spinových magnetických momentov jeho elektrónov.
Atómy, ktorých výsledný magnetický moment je nulový, sa volajú diamagnetické. Atómy s nenulovým magnetickým momentom sú paramagnetické.
Diamagnetické látky nepatrne zoslabujú magnetické pole. Patrí sem napríklad zlato, meď, ortuť, inertné plyny.
Paramagnetické látky nepatrne zosilňujú magnetické pole, ich relatívna premeabilita je o niečo väčšia ako jedna. Paramagnetické sú platina, mangán, kyslík a iné.
Feromagnetické látky sa skladajú z paramagnetických atómov, no aj napriek tomu sa magnetické nasýtenie dosiahne už v magnetickom poli bežného elektromagnetu. Ich relatívna permeabilita je oveľa väčšia ako jedna. Smer, v ktorom sa magnetické momenty usporiadajú, nie je rovnaký pre celú vzorku feromagnetickej látky.
Atómy, ktorých magnetické momenty sú usporiadané rovnakým smerom, tvoria magnetickú doménu. Nasýtenie domény nastáva spontánne, preto tento jav sa nazýva spontánna magnetizácia.
Ak vložíme feromagnetickú látku do vonkajšieho magnetického poľa, magnetické momenty v látke sa postupne stáčajú do smeru vektora magnetickej indukcie. Tento dej sa nazýva magnetizovanie. Pri určitej veľkosti magnetickej indukcie magnetického poľa sa magnetické momenty všetkých atómov usporiadajú paralelne. Zmizne doménová štruktúra a látka je magneticky nasýtená.
Bolo zistené, že feromagnetizmus vzniká iba v pevných látkach. Každá feromagnetická látka pri určitej teplote prestáva byť feromagnetická. Táto teplota sa volá Curieho teplota. Napríklad pre železo je to 770°C.
Magnetické vlastnosti látok skúmal francúzsky fyzik a chemik, Pierre Curie .
Do skupiny feromagnetických látok patria ferity - ferimagnetické látky. Sú to zlúčeniny oxidu železa Fe203s oxidmi niektorých iných kovov. Napríklad ferit manganatý, ferit bárnatý. Ferity majú oveľa väčší merný elektrický odpor ako kovové feromagnetiká. Ferity sa používajú ako jadrá cievok alebo ako trvalé magnety.
Závislosť magnetickej indukcie od magnetickej intenzity vyjadruje hysterézna slučka feromagnetickej látky.
Feromagnetickú látku vložíme do magnetického poľa, napríklad do cievky, ktorou prechádza elektrický prúd. Keď budeme v cievke z nulovej hodnoty zväčšovať prúd, bude sa magnetická indukcia v jadre zväčšovať v závislosti od zväčšujúcej sa intenzity magnetického poľa.
Grafom tejto závislosti je krivka, ktorá sa volá krivka prvotnej magnetizácie.
Bodu K odpovedá magnetické nasýtenie látky. Pri zmenšovaní veľkosti intenzity magnetického poľa sa zmenšuje veľkosť magnetickej indukcie podľa inej krivky. Čo je prejavom nevrátnosti magnetizačných procesov vo feromagnetických látkach.
Po dosiahnutí nulovej hodnoty intenzity magnetického poľa, neklesne veľkosť magnetickej indukcie na nulovú hodnotu, ale na hodnotu Br. Br nazývame remanentná magnetická indukcia.
Obrátením smeru prúdu v cievke zmeníme smer vektora intenzity magnetického poľa na opačný. Zväčšovaním prúdu sa zväčšuje intenzita magnetického poľa, kým magnetická indukcia klesá.
Pri hodnote intenzity Hk, ktorá sa nazýva koercitívna intenzita magnetického poľa, sa zmenší magnetická indukcia v látke na nulovú hodnotu, čomu odpovedá bod M. Pri ďalšom zväčšovaní intenzity magnetického poľa sa vzorka zmagnetizuje opačne až do nasýtenia, čomu odpovedá bod N. Keď budeme ďalej zmenšovať intenzitu magnetického poľa a po dosiahnutí jej nulovej hodnoty, zmeníme opäť smer prúdu v cievke až dôjdeme po bod K. Tým sa jeden magnetický cyklus uzavrie.
Hysterézna slučka je dôležitou charakteristikou feromagnetickej látky. Z hysteréznej slučky môžeme usudzovať aj o veľkosti hysteréznych strát, ktoré sú príčinou nežiaduceho zahrievania. Hysterézne straty sú priamo úmerné obsahu plochy ohraničenej hysteréznou slučkou.
Materiály so širokou hysteréznou slučkou sa volajú magneticky tvrdé, materiály s úzkou hysteréznou a strmou krivkou prvotnej magnetizácie magneticky mäkké.
Magneticky mäkké materiály sa dajú ľahko zmagnetizovať aj odmagnetizovať. Patrí sem magneticky mäkké železo, magneticky mäkké ferity, zliatiny železa-permalloy, supermalloy.
Magneticky tvrdé materiály sa využívajú na výrobu trvalých magnetov. Majú širokú hysteréznu slučku. Patria sem feritové magnety, sú tvrdé a krehké.
Úlohy:
1) Do akých skupín môžeme rozdeliť látky podľa magnetických vlastností?
2) Čím sú zapríčinené rozdielne magnetické vlastnosti látok?
3) Na základe čoho možno usudzovať o veľkosti hysteréznych strát?
Obrazová príloha:
učebnica Fyzika pre 3. Ročník gymnázia, O. Lepil a kol.
http://content.answers.com/main/content/img/webpics/Pierre_Curie.jpg
Použitá literatúra:
O. Lepil a kol. – Fyzika pre 3. Ročník gymnázia
P. Tarábek – Zmaturuj z fyziky