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

Download

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 -

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

dòng điện, A

H cường độ từ trường

Cường độ từ trường

Đơn vị đo = (A.vòng/m)

B Cảm ứng từ (mật độ từ thông,Tesla)

m Độ thấm từ.

Chapter 20 -

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)

> 0

Chân không = 0

c Xác định mức từ hóa

tương đối so với chân không.

< 0

Chapter 20 -

VÍ DỤ TÍNH TOÁN

Cường độ từ trường H

Độ thẩm từ:

Độ thẩm từ tương đối

Chapter 20 -

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 -

Ba dạng từ: so với m₀

Hiệu ứng vật liệu lõi

tới mật độ từ thông.

m < m₀Moment từ ngược

với trường trong vật liệu

nghịch từ.

m > m₀Moment được tăng

mạnh trong vật liệu thuận

từ,

m >> m₀ferrimagnetic và sắt

từ trong cùng một trường

• Ba kiểu: nghịch từ, thuận từ và sắt từ.

Chapter 20 -

Ba dạng từ

Độ thẩm từ chân không (hằng số):

(1.26 x 10^-6Henries/m)

B  (1 c)m_oH

Cảm ứng từ

(3)

Sắt từ e.g. Fe₃O₄, NiFe₂O₄( nam châm vĩnh cửu)

Ferri từ (phản sắt từ hay ferrite()), Co, Ni, Gd

( khoảng 10 !)

-4

( ~ 10 )

(2)

Thuận từ

e.g., Al, Cr, Mo, Na, Ti, Zr

(

Chân không = 0)

-5

Nghịch từ ( ~ -10 )

(1)

e.g., Al O , Cu, Au, Si, Ag, Zn

2 3

Cường độ từ trường (H)

(ampere-vòng/m)

Chapter 20 -

Plot adapted from Fig. 20.6, Callister 7e. Values and materials from Table 20.2 and discussion in Section

20.4, Callister 7e.

Ba dạng moment từ

Không có từ trường

Có từ trường

(H = 0)

(H)

(1) Nghịch từ

Adapted from Fig.

20.5(a), Callister 7e.

(2) Thuận từ

Adapted from Fig.

20.5(b), Callister 7e.

(3) Sắt từ

ferri từ

Adapted from Fig. 20.7,

Callister 7e.

Chapter 20 -

NGHỊCH TỪ (DIAMAGNETIC)

• Do từ trường ngoài tạo lực

• Nghịch từ: dễ cảm ứng

xuyên tâm tác dụng lên các

electron. Hướng của lực

vào hay ra khỏi tâm phụ

thuộc vào hướng của từ

trường. Lực không thể biến

đổi trục nhưng nếu hướng

vào sẽ làm tăng tốc độ

electron và sẽ làm chậm

nếu hướng ra ngoài. Điều

này làm thay đổi moment từ

và luôn ngược hướng với

trường. Vì vậy, từ trường bị

yếu đi.

từ, tạo từ trường ngược từ

trường ngoài, thế năng giảm

khi dịch chuyển vật nhiễm từ

và làm giảm cường độ

trường. Sự nghịch từ ngược

cực từ trường. Nghịch từ

được tạo nên bởi dòng cảm

ứng của trường ngoài. Theo

định luật Lenz, các dòng này

luôn luôn tạo trường ngược

hướng với trường ngoài.

Chapter 20 -

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

Chapter 20 -

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 -

Trong chất sắt từ, phần bị từ hóa sẽ

còn dư lại sau khi từ trường tác dụng

bị cảm ứng tới zero.

SẮT TỪ

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 -

Tải về để xem bản đầy đủ

35 trang baolam 34380 Free

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu - Bài: Tính chất từ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

bai_giang_co_so_khoa_hoc_vat_lieu_bai_tinh_chat_tu.pdf