ΤΟ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΜΕΣΑ ΣΤΗΝ ΥΛΗ Το Στοιχειώδες Μαγνητικό Δίπολο Υλικά σε Μαγνητικό Πεδίο – Ρεύμα Μαγνήτισης Μαγνήτιση Ένταση Μαγνητικού Πεδίου Διαμαγνητικά Υλικά Παραμαγνητικά Υλικά Σιδηρομαγνητικά Υλικά
Το Στοιχειώδες Μαγνητικό Δίπολο pme Μαγνητική Ροπή ηλεκτρονίου: 𝑝 me = 𝐼 e π 𝑅 2 Ιe Ρεύμα ηλεκτρονίου υe Ταχύτητα ηλεκτρονίου Πυρήνας ατόμου Ηλεκτρόνιο μάζας me Re Περίοδος περιστροφής ηλεκτρονίου 𝑇 𝑒 = 2𝜋 𝑅 e 𝜐 e Ρεύμα ηλεκτρονίου 𝐼 e = 𝑒 𝑇 e = 𝑒 2𝜋𝑅 e 𝜐 e = 𝑒 𝜐 e 2𝜋𝑅 e 𝑝 me = 𝐼 e π 𝑅 2 Μαγνητική Ροπή ηλεκτρονίου Le = Στροφορμή ηλεκτρονίου = 𝑒 𝜐 𝑒 𝑅 𝑒 2 ⇒ 𝑝 me = 𝑒 𝐿 𝑒 2 𝑚 𝑒 = 𝑒 𝜐 𝑒 2𝜋𝑅 𝑒 π 𝑅 2 = 𝑒 𝑚 𝑒 𝜐 𝑒 𝑅 𝑒 2 𝑚 𝑒
Υλικά σε Μαγνητικό Πεδίο Ρεύμα Μαγνήτισης Χωρίς Εξωτερικό Μαγνητικό Πεδίο Με Εξωτερικό Μαγνητικό Πεδίο 𝑩 I’ Ρεύμα Μαγνήτισης
Υλικά σε Μαγνητικό Πεδίο Ρεύμα Μαγνήτισης Χωρίς Εξωτερικό Μαγνητικό Πεδίο Με Εξωτερικό Μαγνητικό Πεδίο 𝑩 I’ Ρεύμα Μαγνήτισης 𝜧
Μαγνήτιση 𝒅 𝑰 ′ = 𝑴 ∙ 𝒅𝒍 Μαγνήτιση: 𝑴 = 𝐥𝐢𝐦 𝚫𝐕→𝟎 𝟏 𝚫𝑽 𝒑 𝐦𝐞 C Ie C 𝑴 = 𝐥𝐢𝐦 𝚫𝐕→𝟎 𝟏 𝚫𝑽 𝒑 𝐦𝐞 Μαγνήτιση: C Ie C Στον όγκο 𝐝𝑽= 𝑺 𝒎 ∙ 𝒅𝒍 υπάρχουν 𝒅𝑵 στοιχειώδεις μαγνητικές ροπές Τα dN στοιχειώδη μαγνητικά δίπολα συνεισφέρουν κατά dI΄ στο συνολικό ρεύμα μαγνήτισης: 𝒅 𝑰 ′ =𝒅𝑵 𝑰 𝒆 = 𝟏 𝒅𝑽 𝒅𝑵 𝑰 𝒆 𝒅𝑽 𝑴 = 𝟏 𝒅𝑽 𝒅𝑵 𝑰 𝒆 𝑺 𝒎 ∙ 𝒅𝒍 𝒑 ′ 𝐦𝐞 𝒅 𝒍 Sme Εμβαδό μαγνητικού δίπολου 𝒅 𝑰 ′ = 𝑴 ∙ 𝒅𝒍
Γενικευμένος Νόμος του Ampere Με Εξωτερικό Μαγνητικό Πεδίο 𝒅 𝑰 ′ = 𝑴 ∙ 𝒅𝒍 ⇒ Ρεύμα Μαγνήτισης: 𝐼′= 𝐶 𝑀 ∙ 𝑑𝑙 𝑴 C 𝒅𝒍 Νόμος του Ampere στα Μαγνητικά Υλικά: Η Μαγνητική Επαγωγή B εξαρτάται από τα πραγματικά ρεύματα Ι (τα οποία προέρχονται από μπαταρίες) και από τα ρεύματα μαγνήτισης Ι’: 𝑪 𝜝 ∙ 𝒅𝒍 = 𝝁 𝟎 𝑰+𝑰′
Ένταση Μαγνητικού Πεδίου 𝑪 𝜝 ∙ 𝒅𝒍 = 𝝁 𝟎 𝑰+𝑰′ ⇒ Νόμος Ampere: 𝑪 𝜝 𝝁 𝟎 ∙ 𝒅𝒍 =𝑰+𝑰′ Ρεύμα Μαγνήτισης: 𝑰′= 𝑪 𝑴 ∙ 𝒅𝒍 𝑪 𝜝 𝝁 𝟎 ∙ 𝒅𝒍 =𝑰+ 𝑪 𝑴 ∙ 𝒅𝒍 ⇒ 𝑪 𝜝 𝝁 𝟎 ∙ 𝒅𝒍 − 𝑪 𝑴 ∙ 𝒅𝒍 =𝜤 𝑪 𝜝 𝝁 𝟎 − 𝜧 ∙ 𝒅𝒍 =𝜤 𝑪 𝑯 ∙ 𝒅𝒍 =𝜤 Ένταση Μαγνητικού Πεδίου: 𝜢 = 𝜝 𝝁 𝟎 − 𝜧
Μαγνήτιση – Μαγνητική Επαγωγή και Ένταση Μαγνητικού Πεδίου Ένταση Μαγνητικού Πεδίου: 𝜢 = 𝜝 𝝁 𝟎 − 𝜧 Μαγνητική Επιδεκτικότητα (ευαισθησία) χmτου υλικού: 𝜧 = 𝛘 𝐦 𝑯 𝜢 = 𝜝 𝝁 𝟎 − 𝛘 𝐦 𝑯 ⇒ 𝝁 𝟎 𝜢 = 𝜝 − 𝝁 𝟎 𝛘 𝒎 𝑯 ⇒ 𝜝 = 𝝁 𝟎 𝟏+ 𝛘 𝐦 𝑯 μr = Σχετική μαγνητική διαπερατότητα υλικού 𝜝 = 𝝁 𝟎 𝝁 𝐫 𝑯
Μαγνητικές Ποσότητες και Μονάδες Αυτών Ποσότητα Σύμβολο Μονάδες Μετατροπή Μαγνητική Επαγωγή Β Tesla (T) Kg/Cs gauss 1 T = 104 Gauss Ένταση Μαγνητικού Πεδίου Η Α/m C/ms Oersted 1 A/m = 10–3 Μαγνήτιση Μ Μαγνητική Διαπερατότητα Κενού μ0 Tm/A Kgm/C2 Σχετική Μαγνητική Διαπερατότητα μr Μαγνητική Επιδεκτικότητα χm
Διαμαγνητικά – Παραμαγνητικά και Σιδηρομαγνητικά Υλικά
Δεν διαθέτουν στοιχειώδη μαγνητικά δίπολα Διαμαγνητικά Υλικά Χωρίς Εξωτερικό Μαγνητικό Πεδίο Δεν διαθέτουν στοιχειώδη μαγνητικά δίπολα Με Εξωτερικό Μαγνητικό Πεδίο 𝜧 𝑯 μr < 1
Μαγνητική Διαπερατότητα Διαμαγνητικών Υλικών Σχετική Διαπερατότητα μr Διαμαγνητικά Υλικά Μαγνητική Διαπερατότητα Διαμαγνητικών Υλικών Υλικό Σχετική Διαπερατότητα μr Οξείδιο του Αλουμινίου 0,9999819 Χαλκός 0,9999904 Χρυσός 0,9999656 Υδράργυρος 0,9999715 Πυρίτιο 0,9999959 Άργυρος 0,99997625 Χλωριούχο Νάτριο 0,9999859 Ψευδάργυρος 0,9999844 Νερό 0,9999910 Μόλυβδος 0,9999830
Διαθέτουν στοιχειώδη μαγνητικά δίπολα με τυχαίους προσανατολισμούς Παραμαγνητικά Υλικά Χωρίς Εξωτερικό Μαγνητικό Πεδίο Διαθέτουν στοιχειώδη μαγνητικά δίπολα με τυχαίους προσανατολισμούς Με Εξωτερικό Μαγνητικό Πεδίο 𝜧 𝑯 μr > 1
Μαγνητική Διαπερατότητα Παραμαγνητικών Υλικών Σχετική Διαπερατότητα μr Παραμαγνητικά Υλικά Μαγνητική Διαπερατότητα Παραμαγνητικών Υλικών Υλικό Σχετική Διαπερατότητα μr Αέρας 1,0000004 Αλουμίνιο 1,0000207 Χρώμιο 1,0003130 Χλωριούχο Χρώμιο 1,0015100 Θειούχο Μαγνήσιο 1,0037000 Μολυβδαίνιο 1,0001190 Νάτριο 1,00000848 Τιτάνιο 1,0001810 Ψευδάργυρος 1,0001090 Παλλάδιο 1,0008000
Σιδηρομαγνητικά Υλικά Χωρίς Εξωτερικό Μαγνητικό Πεδίο Διαθέτουν στοιχειώδη μαγνητικά δίπολα με τυχαίους προσανατολισμούς Παρατηρείται παραμένουσα μαγνήτιση 𝜧 Με Εξωτερικό Μαγνητικό Πεδίο 𝑯 μr >> 1
Σιδηρομαγνητικά Υλικά Δομή Σιδηρομαγνητικών Υλικών Περιοχές Weiss
Σιδηρομαγνητικά Υλικά Δομή Σιδηρομαγνητικών Υλικών Περιοχές Weiss
Σιδηρομαγνητικά Υλικά Δομή Σιδηρομαγνητικών Υλικών
Σιδηρομαγνητικά Υλικά Μαγνητική Υστέρηση
Σιδηρομαγνητικά Υλικά Μαγνητική Υστέρηση
Σιδηρομαγνητικά Υλικά Μαγνητική Διαπερατότητα Σιδηρομαγνητικών Υλικών Υλικό Σύνθεση (%) Σχετική Διαπερατότητα μr Εμπορικός Σίδηρος 99,95 Fe 150 Πυρίτιο – Σίδηρος 97 Fe, 3 Si 1400 45 Permalloy 55 Fe, 45 Ni 2500 Supermalloy 79 Ni, 15 Fe, 5 Mo, 0,5 Mn 75000 Ferroxcube A 48 MnFe2O4, 52 ZnFe2O4 Ferroxcube B 36 NiFe2O4, 64 ZnFe2O4 650
Σιδηρομαγνητικά Υλικά Επίδραση Θερμοκρασίας – Θερμοκρασία Curie