16 ma’ruza. Vakuumda magnit maydoni reja: Vakuumda magnit maydoni

19 - ma’ruza.

MODDALARNING MAGNIT XUSUSIYATLARI

Reja:

1. Moddadagi magnit maydon.

2. Magnеtiklarning turlari.

3. Fеrromagnеtiklar va gistеrеzis hodisasi.
Mavzular mazmuni: Moddalarning magnit xususiyatlari. Moddadagi magnit maydon. Molеkulyar toklar. Magnitlanish vеktori. Muhitlardagi magnit maydon uchun to‘la tok qonuni. Magnеtiklarning turlari. Diamagnеtiklar. Paramagnеtiklar. Fеrromagnеtiklar va gistеrеzis hodisasi.

Tayanch iboralar: magnit maydon, magnеtiklar, diamagnеtiklar, paramagnеtiklar, fеrromagnеtiklar va gistеrеzis hodisasi, siljish toki.
MAGNIT MAYDON. MAGNIT MAYDONNI TAVSIFLOVCHI KATTALIKLAR
Siz magnitlar bir-birini va temir buyumlami tortisliini bilasiz.
Magnitlami odamlar qadim zamonlarda ham bilishgan. “Magnit” so‘zi Kichik Osiyodagi qadimiy Magnesiya shahri nomidan kelib chiqqan. Bu yerda topilgan temirni tortuvchi toshni “magnesiya toshi” deb atashgan.

Buyuk yurtdoshimiz Abu Rayhon Beruniy (973-1047) o‘z asarlarida magnitni “ohanrabo” - “temimi tortuvchi” deb atagan. Beruniy qum aralash oltin zarralari orasidan temir zarralarini ajratib olishda magnitdan foydalanilishi haqida yozib qoldirgan. U magnitning bir xil nomli qutblari o‘zaro itarilishi. turli qutblari esa tortilishL magnitga ishqalangan po'lat ham magnitlanib qolishini tajriba orqali asoslab bergan.
Hozirgi paytda elektrotexnika va radiotexnikada, asosan, sun’iy magnitlar qoilaniladi.
Tabiiy magnit uzoq vaqt ta’sir ettirilganda magnitlangan po'lat bo‘laklari sun’iy magnitlar deb ataladi.
Sun’iy magnitlaming xossalari tabiiy magnitlaming xossalari kabi bo’ladi. Tabiiy va sun’iy magnitlaming barchasi doimiy magnitlardir. O‘zining magnitlangan holatini uzoq vaqt yo‘qotmaydigan jism doimiy magnit yoki oddiygina qilib magnit deb ataladi.


Ingliz shifokori Uilyam Gilbert (1544-1603) doimiy magnitlaming xossalarini o‘rganish bo'yicha tadqiqotlar olib borgan. Gilbert 1600-yilda nashr etilgan “Magnit, magnit jismlar va ulkan magnit” - Yer haqida nomli kitobida magnitlaming quyidagi xossalarini bayon qilgan:
Zaryadlangan jismlar atrofida elektr maydon bo‘lishini, bu jismlar shu maydon orqali o‘zaro ta’sirlashishini bilasiz.
Magnitlar bir-biri bilan qanday ta’sirlashadi?
Yupqa oynaning ustiga temir qirindilarini sochib, uni taqasimon magnit uchlari ustiga qo'yaylik. Oyna chekkasini qalam bilan sekin urib turaylik. Bunda qirindilaming magnit uchlari atrofida ma'lum chiziqlar bo'ylab joylashishi kuzatiladi. Magnit atrofida maydon mavjuddir. Bu maydon magnit maydon deb ataladi. Magnit maydonda temir qirindilari joylashgan chiziqlar magnit kuch chiziqlarini bildiradi.
Agar magnit kuch chiziqlari bo‘ylab bir nechta mag­nit strelkachalar qo‘yilsa, ular ko‘rsatilgandek joylashadi. Bunda strelkachalarning janubiy qutblari magnitning shimoliy qutbiga qarab qoladi.
Magnitlarning janubiy qutbi S harfi (inglizcha «souts» - «janub» so‘zining bosh harfi) bilan, shimoliy qutbi N harfi (inglizcha «nourts» - «shimob» so'zining bosh harfi) bilan belgilanadi. Magnit kuch chiziqlarining yohialishi sifatida N qutbdan S qutb tomon yo‘nalishi qabul qilingan.
Agar ikkita m agnitning bir xil qutblarini yaqinlashtirsak, ular bir-biridan itariladi. Turli qutblami yaqinlashtiiganimizda esa, ular bir-biriga tortiladi.
Magnitlar orasiga temir plastina qo‘yilsa, ular bir-biriga ta’sir ko’rsatmaydi. Chunki, temir material magnit maydonni to'sadi. Lekin mis, aluminiy, shisha, plastmassa kabi m ateriallar magnit maydonni to'smaydi.
Ikkita magnit strеlkasi bir-biriga yaqinlashtirilsa, ularning ikkalasi ham burilib, qarama-qarshi qutblari bir-biriga ro‘para kеlib to‘xtaуdi. Bu hol magnitlangan jismlar orasida o‘zaro ta’sir kuchlari mavjudligini anglatadi. Ta’sir kuchlari esa, mаydоn kuch chiziqlаri orqali tafsiflanadi.
Mаgnit mаydоn kuch chiziqlаrini to‘g‘ridаn to‘g‘ri ko‘rа оlmаymiz. Ammo, quyidаgi tаjribа yordamida biz mаgnit kuch chiziqlаrining jоylаshuvi (yo‘nаlishi) hаqidа tаsаvvurga ega bo‘la olamiz. Buning uchun karton qоg‘оzgа tеmir kukunlаrini bir tеkis sеpib, uni yassi mаgnit o‘zagining ustigа qo‘yamiz. Qоg‘оz vаrаg‘ini bir-ikki chertib yuborsak, tеmir kukunlаri a-rаsmdа kеltirilgаn ko‘rinishni egаllаydi. Karton ustidаgi tеmir kukunlаri mаgnit uchlariga yaqin jоylаrdа zich, qutblar orasida siyrаkrоq jоylаshganligini ko‘rish mumkin. a-rasmdagi tеmir kukunlаrining egallagan o‘rni, magnit qutblarini bir-biriga bog‘lovchi kuch chiziqlarini o‘zida aks ettiradi. Mаgnit mаydоn kuch chiziqlarining yo‘nalishi shartli ravishda magnitning shimoliy qutbidan chiqib, uning janubiy qutbiga kiruvchi yopiq chiziqlardan iborat deb qabul qilingan (b rаsm). Kuch chiziqlаri bеrk (yopiq) bo‘lgаn mаydоnlаr uyurmаviy mаydоnlаr dеyilаdi. Dеmаk, mаgnit mаydоn uyurmаviy mаydоn ekаn. Shu хususiyati bilаn mаgnit mаydоn kuch chiziqlаri elеktr mаydоn kuch chiziqlаridаn fаrq qilаdi.
Mаgnit mаydоnning chiziqlari kuch хаrаktеristikasini tafsiflovchi fizik kаttаlik mаgnit mаydоn induksiyasi dеb аtаlаdi. Mаgnit mаydоn induksiyasi
vеktоr kаttаlik bo‘lib, u B hаrfi bilаn bеlgilаnаdi.

Mаgnit mаydоn induksiyasining birligi qilib ХBSdа Sеrbiya fizigi Nikоlа Tеslаning shаrаfigа Tеslа (T) dеb аtаsh qаbul qilingаn

MODDALARNING MAGNIT XOSSALARI
Ko‘pgina (masalan, temir, nikel, kobalt kabi) moddalar magnit maydonga kiritilganda yoki ulardan tok o‘tganda magnitlanib qolishi kuzatiladi. Ular magnit kabi atrofida magnit maydonni hosil qiladi. Magnit maydon ta’sirida magnitlanib qoladigan bunday moddalarga magnetiklar deyiladi.
Biz mavzuda g‘altak ichida hosil bo‘lgan magnit maydon g‘altakdan o‘tayotgan tok kuchiga proporsional ekanligini ko‘rib o‘tganmiz. G‘altak ichidagi magnit maydonni baholash maqsadida quyidagi namoyish tajribasini o‘tkazish mumkin. Namoyish qurilmaning umumiy ko‘rinishi a rasmda keltirilgan. Namoyish qurilmasi tok manbayi, ikkita g‘altak, turli moddadan yasalgan o‘zaklar, ampermetr va kalitdan iborat.
G‘altakka kuchlanishni o‘zgartirmasdan, uning ichiga navbatm a-navbat turli xil tabiatli metall o‘zaklar kiritilib tajriba takrorlansa, uning ichidagi magnit maydon induksiyasining ham turlicha o‘zgarishi tafayli galvanometr strelkasi og‘ishining turlicha o‘zgarishini ko‘ramiz (b rasm).
G ‘altak ichida hosil bo‘layotgan magnit maydon induksiyasi unga kiritilgan moddaning tabiatiga bog‘liq ekan, ya’ni: B = μ ·B₀. Demak, tokli g‘ltakning biror muhitda hosil qilgan magnit maydonining induksiyasi (B), uning vakuumda hosil qilgan magnit maydon induksiyasi (B₀) ga to‘g‘ri proporsional bo‘lib, muhitning turi (μ) ga ham bo‘liq bo‘ladi. Ifodadan μ ni topsak:
Bu tenglikdagi μ – muhitning magnit singdiruvchanligi deb ataladi. U faqat muhitning tabiatiga bog‘liq bo‘lib, muhitdagi maydon induksiyasi, vakuumdagi magnit maydon induksiyasidan necha marta farq qilishini bildiradi.
Tabiatda uchraydigan barcha moddalar magnit singdiruvchangligiga qarab uch turga bo‘linadi. Bular: diamagnetiklar, paramagnetiklar va ferromagnetiklar.
Diamagnetiklar. Magnit singdiruvchanligi birdan kichik (μ<1) bo‘lgan moddalarga diamagnetiklar deyiladi. Suv, marmar, oltin, kumush, mis, rux, simob va ba’zi inert gazlar diamagnetiklardir. Magnit maydoniga kiritilgan diamagnetiklar uni susaytiradi.
Bunday moddalarga magnit maydoni yaqinlashtirilganda maydondan uzoqlashadi.
D iamagnetiklarning ko’pchilik atomlari xususiy magnit momentlariga ega bo’lmay, ularning magnit momentlari tashqi magnit maydon ta’sirida vujudga keladi. Bu jarayon qutublangan dielektriklarda elektr momenti bujudga kelish jarayoniga o’xshaydi. Vujudga keladigan magnit maydon induksion tashqi maydon B₀ ga proporsional ekanligini hisobga olib:
Bu yerda diamagnetiklar uchun , chunki tashqi maydon ta’sirida vujudga kelgan mikrotokning magnit momenti tashqimaydonni kuchsizlantirish tomonga yo’nalgan bo’ladi.
Diamagnetiklarning xususiyatlari temperaturaga bog’liq emas,chunki atomlarning issiqlik harakatlari qtom ichida vujudga kelgan taok ta’sirlarini buza olmaydi. Diamagnit effekt barcha moddalarga xos xususiyatdir.
Paramagnetiklar.Magnit singdiruvchanligi birdan biroz katta (μ > 1) bo‘lgan moddalarga paramagnetiklar deyiladi.
Paramagnetiklarning molekulalari noldan farqli xususiy magnit momentlarga ega. Magnit maydon bo’lmaganda bu momentlar betartib joylashgan bo’lib, jismning magnitlanish vektoei nolga teng bo’ladi.
Paramagnet tashqi maydonga kiritilganda alohida atomlar va molekulalarning magnit momentlari maydon bo’lib joylashib qoladi. Natijada paramagnetiklarning xususiy maydoni tashqi magnit maydonni kuchaytiradi,ya’ni tashqi magnit maydonning kuchayishi po’y beradi: .
Paramagnetiklarning magnitlash temperaturaga bo’liq bo’ladi va temperatura ortishi bilan magnit singdiruvchanligi yomnlashadi. Bunga magnit momentlarning tashqi maydon ta’sirida egallagan o’zaro joylashuvlarining buzilishidir. Ularning magnit singdiruvchanligi, diamagnetikniki kabi tashqi magnit maydon induksiyasiga bog’liq emas.
Paramagnetiklarga kislorod, platina, alyuminiy, xrom, marganes, kislorod, va ishqor hosil qiladigan metallar kiradi. Magnit maydonga kiritilgan paramagnetiklar maydonni qisman kuchaytiradi.
Ferromagnetiklar. Magnit singdiruvchanligi birdan juda katta (μ >> 1) bo‘lgan moddalar ferromagnetiklar deyiladi.
F erromagnetism – paramagnetizmning chegara holi hisoblanadi. Ferromagnetiklar – kuchli magnetiklar hisoblanib, o’z – o’zidan magnitlanib qolishi mumkin. hattoki tashqi magnit maydon bo’lmagan holda ham ular magnitlanish qobiliyatiga era bo’ladilar. Ularning yana bir alohida xususiyati magnitlanishning tashqi magnit maydonga bbog’liqligining murakkab xarakterga ega ekanidir.
Agar diamagnetik va paramagnetiklar uchun magnitlanishning tashqi maydon kuchlanganligiga bog’liqligi chiziqli bo’sa, ferromagnitlar uchun ancha murakkab. Dastlab magnitlanish tez ortadi, so’ng sekinlashib ma’lum qiymatga ega bo’landan so’ng o’zgarmay qoladi. Magnitlanishning bu qiymatiga to’yinish qiymati deyiladi.
T emir, nikel, kobalt va ularning ba’zi qotishmalari ferromagnetiklardir. Magnit maydonga kiritilgan ferromagnetiklar uni kuchaytiradi. Bunday moddalardan yasalgan jismlarni magnit maydoniga kiritilganda maydonga yaqinlashadi. Ferromagnetiklar tabiatda uncha ko‘p bo‘lmasa-da, ular hozirgi zamon texnikasida keng qo‘llaniladi. Masalan, transformator, tok generatori, elektrodvigatel va boshqa qurilmalarning o‘zaklari ferromagnit materiallardan yasaladi. Keyingi paytlarda doimiy magnitlar tibbiyotda ham keng qo‘llanilib kelmoqda. Ulardan qon bosimini pasaytiruvchi moslama sifatida qo‘lga taqiladigan bilaguzuk tayyorlanmoqda.
Gisterezis. Ferromagnitlarning magnit sigdiruvchanligi μ tashqi maydon kuchlanganligi (H) ga bog’liq. Magnit induksiya vektori B va H orasidagi bog’lanishini ko’raylik. Magnitlanishda ferromagnit ichidagi magnit maydoni O dan H ning ma’lum qiymatigacha ortib boradi. Ferromagnit induksiya qiymatining o’zgarishi OL chiziq bilan xarakterlanadi. Agar H kamaysa, indiksiyaning kamayishi LM chiziq bilan ifodalanadi. H=0 bo;ganda ham induksiya noldan farqli bo’ladi. Qoldiq magnitlanishni yo’qotish uchun esa oldingisiga teskari yo’nalishda maydon qo’yish kerak bo’ladi.maydon kuchlanganligining B=0 dagi qiymati tutuvchi yoki koersitiv kuch H_kr deyiladi. Maydon o’zgarishi bilan induksiya ham o’zgaradi. Magnitsizlanishda induksiya ferromagnetikni magnitlashdagi o’sishiga qaraganda sekinroq kamayadi. Bu hodisa magnit gistarezis (kechikish) deb ataladi. Hosil bo’lgan chiziqqa gisterezis deyiladi. Ferromagnitni o’zgaruvchan magnit maydon bilan davriy ravishda qayta magnitlaganda, induksiya egri chizig’I gistarezis sirtmog’i deb ataluvchi berk egrichiziq hosil bo’ladi.
Koersitiv (H_kr) kuchlarning qiymatiga qarab ferromagnitlar yumshoq va qattiq ferromagnitlarga bo’linadi.
Yumshoq ferromagnitlar uchun gistorezis sirtmog’i ingichka va koersitiv kuchlarning qiymati kichik bo’ladi. Ularga: temir, permalay va boshqalar misol bo’ladi. Yumshoq ferromagnitlardan transformator, generator, elektrodvigatel-larning o’zaklari yasaladi.
Qattiq ferromagnitlar uchun gistorezis sirtmog’i keng va koersitiv kuchlarning qiymatlari ham katta bo’ladi. Bularga po’larva ularning qotishmalari kirib, odatda ulardan doimiy magnitlar tayyorlanadi.
Gistorezisning sirtmog’i yuzasi ferromagnetikni magnitlash uchun bajarish kerak bo’lgan ishni xarakterlaydi.