Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu: Tính chất từ - Cao Xuân Việt

Chia sẻ: Thiên Lăng Sở | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:35

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu: Tính chất từ - Cao Xuân Việt cung cấp cho học viên những kiến thức về từ trường, độ từ hóa (hệ số từ hóa), độ từ hóa vi mô, ba dạng moment từ, nghịch từ (diamagnetic), thuận từ (paramagnetic),... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu: Tính chất từ - Cao Xuân Việt

TÍNH CHẤT TỪ • Phương pháp xác định? • Cấu trúc nguyên tử ảnh hưởng tới từ tính thế nào ? • Phân loại vật liệu từ? • Lưu trữ từ. • Siêu dẫn từ? Chapter 20 - 1
TỪ TRƯỜNG • Phát sinh: Khi dòng điện qua cuộn dây: Từ trường H N = Số vòng L = Chiều dài mỗi vòng,m Dòng I • Cường độ từ trường H: N I H Cường độ L dòng điện, A H cường độ từ trường Cường độ từ trường B Cảm ứng từ (mật độ từ thông,Tesla) Đơn vị đo = (A.vòng/m) m Độ thấm từ. Chapter 20 - 2
Độ từ hóa (hệ số từ hóa) • Cảm ứng từ trong vật liệu B = Cảm ứng từ hay mật độ từ thông (tesla) iB biểu thị từ trường bên trong chất chịu tác dụng từ trường H Dòng điện I • Độ từ hóa, c (không thứ nguyên) B c >0 c Xác định mức từ hóa Chân không c = 0 tương đối so với chân không. c
VÍ DỤ TÍNH TOÁN Cường độ từ trường H Độ thẩm từ: Độ thẩm từ tương đối Chapter 20 - 4
Chapter 20 - 5
ĐỘ TỪ HÓA VI MÔ • Xác định mức đáp ứng của các electron với từ trường. • Electrons tạo moment từ: • moment từ: - Tổng các moment từ của các electron. Ng.tử điền đầy e, không thể bị từ hóa vĩnh cửu, moment tổng bằng không • Ba kiểu: nghịch từ, thuận từ và sắt từ. Chapter 20 - 6
Ba dạng từ: so với m0 Hiệu ứng vật liệu lõi tới mật độ từ thông. m < m0 Moment từ ngược với trường trong vật liệu nghịch từ. m > m0 Moment được tăng mạnh trong vật liệu thuận từ, m >> m0 ferrimagnetic và sắt từ trong cùng một trường • Ba kiểu: nghịch từ, thuận từ và sắt từ. Chapter 20 - 7
Ba dạng từ B  (1 c)moH Độ thẩm từ chân không (hằng số): (1.26 x 10-6 Henries/m) Cảm ứng từ B (tesla) (3) Sắt từ e.g. Fe3O4, NiFe2O4 ( nam châm vĩnh cửu) Ferri từ (phản sắt từ hay ferrite()), Co, Ni, Gd ( c khoảng 106 !) (2) Thuận từ ( c ~ 10 -4) e.g., Al, Cr, Mo, Na, Ti, Zr Chân không (c = 0) (1) Nghịch từ ( c ~ -10 -5) e.g., Al 2 O3 , Cu, Au, Si, Ag, Zn Cường độ từ trường (H) (ampere-vòng/m) Plot adapted from Fig. 20.6, Callister 7e. Values and materials from Table 20.2 and discussion in Section Chapter 20 - 8 20.4, Callister 7e.
Ba dạng moment từ Không có từ trường Có từ trường (H = 0) (H) opposing (1) Nghịch từ none Adapted from Fig. 20.5(a), Callister 7e. random aligned (2) Thuận từ Adapted from Fig. 20.5(b), Callister 7e. aligned aligned (3) Sắt từ Adapted from Fig. 20.7, ferri từ Callister 7e. Chapter 20 - 9
NGHỊCH TỪ (DIAMAGNETIC) • Nghịch từ: dễ cảm ứng • Do từ trường ngoài tạo lực từ, tạo từ trường ngược từ xuyên tâm tác dụng lên các trường ngoài, thế năng giảm electron. Hướng của lực khi dịch chuyển vật nhiễm từ vào hay ra khỏi tâm phụ và làm giảm cường độ thuộc vào hướng của từ trường. Sự nghịch từ ngược trường. Lực không thể biến cực từ trường. Nghịch từ đổi trục nhưng nếu hướng được tạo nên bởi dòng cảm vào sẽ làm tăng tốc độ ứng của trường ngoài. Theo electron và sẽ làm chậm định luật Lenz, các dòng này nếu hướng ra ngoài. Điều luôn luôn tạo trường ngược này làm thay đổi moment từ hướng với trường ngoài. và luôn ngược hướng với trường. Vì vậy, từ trường bị yếu đi. Chapter 20 - 10
THUẬN TỪ (PARAMAGNETIC) Thuận từ xảy ra trong vật liệu khi tất cả các nguyên tử có moment lưỡng cực từ vĩnh cửu. Nhờ đó không có sự khác biệt dù các moment lưỡng cực dạng quỹ đạo hay spin. Các vật liệu thuận từ ở nhiệt độ phòng: Cr, W, Al, Mg. Chuyển động nhiệt của các nguyên tử có xu hướng phá vỡ trật tự Sắp xếp các dipole và do đó từ trường giảm khi tăng nhiệt độ theo định luật Curie. B0 M C T Chapter 20 - 11
Chapter 20 - 12
Vùng tế vi và sự trễ trong sắt từ Sắt từ là vật liệu có thể bị từ hóa rất mạnh, Tất cả các spin trở nên song song, ví dụ: Fe, Co, Gd và Ni. Vi cấu trúc domain. Từ trường trong mỗi domain theo hướng riêng. Sự thay đổi hướng của spin (nghịch từ) và độ lớn cảm ứng spin (sắt từ) do sai lệch so với sắt từ ban đầu. Khi vật liệu không bị từ hóa, các domain sắp xếp hỗn độn. Chúng sẽ được sắp xếp lại một phần hoặc toàn bộ khi đặt vật liệu vào từ trường ngoài. Chapter 20 - 13
Trong chất sắt từ, phần bị từ hóa sẽ còn dư lại sau khi từ trường tác dụng SẮT TỪ bị cảm ứng tới zero. Hiện tượng TRỄ (hysteresis). Bắt đầu với vật liệu không có từ tính và không tạo từ trường, Từ trường có thể tăng, giảm, đảo chiều và chu kỳ lặp lại. Đường biểu diễn từ trường với các chất sắt từ gọi là đường cong từ trễ. Chapter 20 - 14
Chapter 20 - 15
Chapter 20 - 16
Chapter 20 - 17
Chapter 20 - 18
Chapter 20 - 19
Chapter 20 - 20