BÀI 34:
SỰ TỪ HOÁ CÁC CHẤT
SẮT TỪ
SỰ TỪ HOÁ CÁC CHẤT
SẮT TỪ
- Tuỳ theo sự sắp xếp của các dòng điện trong phân tử mà có thể xảy ra hai khả năng. Một là từ trường của các dòng điện trong phân tử khử lẫn nhau.hai là từ trường của các dòng điện trong phân tử khử lẫn nhau không hoàn toàn.
- Loại chất thứ nhất là các chất nghịch từ, còn loại chất thứ hai là các chất thuận từ.
- CÁC CHẤT THUẬN TỪ VÀ NGHỊCH TỪ
- Các chất trong tự nhiên khi đặt trong từ trường đều bị từ hoá(nhiễm từ). Tuy nhiên, chỉ có một số ít chất có tính từ hoá mạnh, còn lại tuyệt đại đa số các chất có tính từ hoá yếu.
- Các chất có tính từ hoá yếu gồm các chất thuận từ và nghịch từ.
- Nguyên nhân của hiện tượng từ hoá ở các vật thuận từ và nghịch từ là do trong các phân tử của vật có các dòng điện kín. Các dòng điện này là do sự chuyển động của các electron trong nguyên tử tạo thành.
- Khi các vật thuận từ và nghịch từ đựoc đặt trong từ trường ngoài thì chúng bị từ hoá. Nhưng nếu ta khử từ trường ngoài(từ trường gây ra sự từ hoá) thì các vật này nhanh chóng trở lại trạng thái bình thường, người ta nói khi đó từ tính của chúng bị mất.
Mô hình về cấu trúc mômen từ của chất thuận từ: hệ mômen từ của chất thuận từ được xem như các nam châm nhỏ, độc lập, không tương tác.
- CÁC CHẤT SẮT TỪ:
- Các chất có tính từ hoá mạnh hợp thành một nhóm gọi là các chất sắt từ. Sắt, niken, côban là ba chất(cũng là ba nguyên tố) sắt từ điển hình.
- Tính từ hoá mạnh ở sắt đựơc giải thích là do sắt có cấu trúc đặc biệt về phương diện từ. Một mẩu sắt được cấu tạo từ rất nhiều miền từ hoá tự nhiên. Mỗi miền đó có kích thước vào cỡ 0,01 – 0,1 mm và cháư khoảng 1016 – 1019 nguyên từ. Mỗi miền từ hoá tự nhiên có thể coi như một “kim nam châm nhỏ”. Bình thường thì các “kim nam châm nhỏ” sắp xếp hỗn độn. Khi đó thanh sắt không có từ tính.
- Nếu thanh sắt được đặt vào từ trường ngoài, thì dưới tác dụng của từ trường ngoài, các “kim nam châm nhỏ” có xu hướng sắp xếp theo từ trường ngoài. Khi đó thanh sắt có từ tính.
Mô hình về cấu trúc mômen từ của chất thuận từ: hệ mômen từ của chất thuận từ được xem như các nam châm nhỏ, độc lập, không tương tác. Các miền từ hoá tự nhiên trong sắt từ
a) Mẩu sắt từ không đặt trong từ trường
b) Mẩu sắt đặt trong từ trường ngoài
a) Mẩu sắt từ không đặt trong từ trường
b) Mẩu sắt đặt trong từ trường ngoài
NAM CHÂM ĐIỆN – NAM CHÂM VĨNH CỮU
+ Ống dây mang dòng điện có thêm lõi sắt là một nam châm điện
+ Ngắt dòng điện trong ống dây thì từ tính của lõi sắt cũng bị mất rất nhanh ( chất sắt từ mềm )
+ Ống dây mang dòng điện có thêm lõi thép là một nam châm điện, khi ngắt dòng điện trong ống dây, từ tính của lõi thép còn giữ được một thời gian dài gọi là nam châm vĩnh cửu (nam châm )
+ Một chất sắt từ mà từ tính của nó tồn tại khá lâu sau khi từ trường ngòai triệt tiêu được gọi là chất sắt từ cứng.
+ Ống dây mang dòng điện có thêm lõi sắt là một nam châm điện
+ Ngắt dòng điện trong ống dây thì từ tính của lõi sắt cũng bị mất rất nhanh ( chất sắt từ mềm )
+ Ống dây mang dòng điện có thêm lõi thép là một nam châm điện, khi ngắt dòng điện trong ống dây, từ tính của lõi thép còn giữ được một thời gian dài gọi là nam châm vĩnh cửu (nam châm )
+ Một chất sắt từ mà từ tính của nó tồn tại khá lâu sau khi từ trường ngòai triệt tiêu được gọi là chất sắt từ cứng.
Hình ảnh các đômen từ của màng CoIr chụp ở chế độ Fresnel trên kính hiển vi điện tử truyền qua
HIỆN TƯỢNG TRỂ TỪ
Xét một ống dây trong đó có lõi thép
Khi ta giảm từ trường ngòai từ B0 đến 0, nhưng vẫn giữ nguyên chiều của nó , thì từ trường của lõi thép cũng giảm. Từ trường ngòai bằng không nhưng từ trường của lõi thép vẫn còn khác không , nghĩa là từ trường của lõi thép giảm chậm hơn (trể hơn ) từ trường ngoài.
Ta đổi chiều dòng điện trong ống dây rồi cho từ trường tăng từ 0 đến B0 à từ trường của lõi thép giảm , khi từ trường lõi thép bằng 0 à từ trường ngòai ngược chiều từ trường lõi thép và có giá trị –Bc ( từ trường kháng từ ), phụ thuộc vào tính chất lõi thép.
Đến đây nếu ta cho từ trường ngòai tăng từ – B0 đến B0 thì từ trường của lõi thép tăng rồi giảm theo một đường cong kín MQNLM gọi là chu trình từ trễ.
Xét một ống dây trong đó có lõi thép
Khi ta giảm từ trường ngòai từ B0 đến 0, nhưng vẫn giữ nguyên chiều của nó , thì từ trường của lõi thép cũng giảm. Từ trường ngòai bằng không nhưng từ trường của lõi thép vẫn còn khác không , nghĩa là từ trường của lõi thép giảm chậm hơn (trể hơn ) từ trường ngoài.
Ta đổi chiều dòng điện trong ống dây rồi cho từ trường tăng từ 0 đến B0 à từ trường của lõi thép giảm , khi từ trường lõi thép bằng 0 à từ trường ngòai ngược chiều từ trường lõi thép và có giá trị –Bc ( từ trường kháng từ ), phụ thuộc vào tính chất lõi thép.
Đến đây nếu ta cho từ trường ngòai tăng từ – B0 đến B0 thì từ trường của lõi thép tăng rồi giảm theo một đường cong kín MQNLM gọi là chu trình từ trễ.
Đường cong từ trễ - Đặc trưng quan trọng nhất của chất sắt từ.
Tính sắt từ (đường cong từ trễ) trong các hạt nano của hợp chất NbN (Sol. Stat. Comm.).
Ứng dụng của các vật sắt từ
Sự ra đời của các vật sắt từ có rắt nhiều ứng dụng:
Trong cuộc sống hằng ngày ta gặp nam châm ở cửa xếp nhựa, ở cửa tủ lạnh, trong quạt điện, trong chuông điện, trong ống nghe và nói của máy điện thoại, trong loa phát thanh...Trong thực tế, kỹ thuật và trong nghiên cứu khoa học ta gặp nam châm điện trong rơ le điện từ, cần cẩu điện, trong máy gia tốc...
Ở đây ta sẽ nói về ứng dụng trong việc ghi và đọc âm thanh.Thiết bị để ghi âm gồm 2 bộ phận chủ yếu, đó là một đầu từ và một băng từ:
+ Đầu từ là một nam châm điện. Nó gồm một cuộn dây có lõi làm bằng sắt từ mềm. Đầu từ dùng trong thiết bị ghi được gọi là đầu ghi
+ Băng từ gồm có hai lớp mỏng, lớp dưới làm bằng chất dẻo gọi là lớp nền; trên lớp nền người ta phủ một lớp bột sắt từ cứng._________________________
Sự ra đời của các vật sắt từ có rắt nhiều ứng dụng:
Trong cuộc sống hằng ngày ta gặp nam châm ở cửa xếp nhựa, ở cửa tủ lạnh, trong quạt điện, trong chuông điện, trong ống nghe và nói của máy điện thoại, trong loa phát thanh...Trong thực tế, kỹ thuật và trong nghiên cứu khoa học ta gặp nam châm điện trong rơ le điện từ, cần cẩu điện, trong máy gia tốc...
Ở đây ta sẽ nói về ứng dụng trong việc ghi và đọc âm thanh.Thiết bị để ghi âm gồm 2 bộ phận chủ yếu, đó là một đầu từ và một băng từ:
+ Đầu từ là một nam châm điện. Nó gồm một cuộn dây có lõi làm bằng sắt từ mềm. Đầu từ dùng trong thiết bị ghi được gọi là đầu ghi
+ Băng từ gồm có hai lớp mỏng, lớp dưới làm bằng chất dẻo gọi là lớp nền; trên lớp nền người ta phủ một lớp bột sắt từ cứng._________________________