OKFH2-03

Транскрипт

1 MAGNETNE OSOBINE

2 MAGNETNE OSOBINE Opšt o agntni osobinaa Dijaagntiza Paraagntiza Fro, fri i antifroagntiza Porđnj lktričnih i agntnih osobina

3 MAGNETIZAM ISTORIJAT Rč agntiza potič od grčk rči za izvstan tip inrala koji sadrži oksid gvožđa (F 3 O 4, agntit), koji j pronađn u Magnziji (Grčka) pr viš od 000 godina. Osobin ovog inrala: dluj silo na sličn atrijal i ož prnti tu osobinu na koad gvožđa dodiro.

4 MAGNETIZAM ISTORIJAT Prva naučna studija agntiza potič od Wilija Gilbrta, koji j publikovao knjigu O agntu Hans Kristian Erstd zapazio da lktrična struja proizvodi agntno polj napravljn prvi lktroagnt Majkl Faradj i Džozf Hnric su nzavisno pokazali da pronljivo agntno polj proizvodi lktričnu struju u žici koja s nalazi u to polju (otkrić lktroagntn indukcij).

5 IZVOR MAGNETNOG POLJA Izvor agntnog polja j nalktrisanj u krtanju! Razuvanj izvora polja koj stvara šipka agnta lži u razuvanju struja na atosko nivou.

6 MAGNETNE OSOBINE Analogija izđu agntnih i lktričnih osobina. Magntn osobin izazvan nalktrisanj u krtanju, a lktričn dforacijo nalktrisanja. Tri vrst ponašanja: dijaagntiza paraagntiza froagntiza, friagntiza, antifroagntiza

7 MAGNETNI MOMENTI Magntni onat atoa ( ) = I A [A ] B Bohr-ov agnton (najanja količina agntnog onta) B = h/(4 ) = 9, A

8 MAGNETNI MOMENTI Tri izvora agntnih onata atoa: lktronski spinski onat (paraagntiza) lktronski orbitni onat (paraagntiza) prona orbitnog onta, indukovana prinjni agntni polj (dijaagntiza)

9 MAGNETNA PERMEABILNOST Rlativna agntna propustljivost (prabilnost) pokazuj tžnju agntnih linija sil da prođu kroz datu srdinu u odnosu na vakuu: r = / 0. prabilnost vakuua: 0 = Vs/A = 1, N/A dijaagntici: r < 1 paraagntici: r > 1

10 MAGNETNA SILA F r r 1 r 1, agntni onti (dipoli) r rastojanj izđu agntnih onata

11 MAGNETIZACIJA I SUSCEPTIBILNOST Magntizacija i suscptibilnost s takođ korist za kvantitativno izražavanj agntnih osobina. i A A M i 3 V Magntizacija datog uzorka s sastoji od unutrašnjih agntizacija (suscptibilnosti ) i spoljašnjg polja : M H = μ r -1 analogno = r -1

12 MAGNETNA SUSCEPTIBILNOST Postoj tri tipa suscptibilnosti: zaprinska suscptibilnost, = / [bzdi.] asna suscptibilnost, as = / [c 3 /g] olarna suscptibilnost, = V [c 3 /ol] = V = (M / ) = M as Najčšć s koristi olarna suscptibilnost. Čsto j = f ( ) koplikacija!

13 MAGNETNT SUSCEPTIBILNOSTI (98K) Supstancija / (10 6 ) / (10 4 c 3 ol 1 ) H O C 6 H 6 NaCl(č) Cu(č) Hg(t) CuSO 4 H O(č) Al(č) Pt(č) Na(č) 90,0 7, 13,9 96,0 8,5 +176,0 +,0 +6,0 +7,3 16,0 6,4 3,8 6,8 4, +19,0 +, +,8 +1,7

14 EKSPERIMENTALNO ODREĐIVANJE MAGNETNE SUSCEPTIBILNOSTI (1) Gujova vaga SQUID (Suprconucting Quantu Intrfrnc Dvic)

15 EKSPERIMENTALNO ODREĐIVANJE MAGNETNE SUSCEPTIBILNOSTI () Kvikov tod

16 OSNOVE MAGNETIZMA Magntna idnukcija gustina agntnog fluksa U vakuuu = 0. H j uzrok, a j posldica u srdini. M H H H H H H B A N T B r

17 MAGNETOHEMIJA Dijaagntiza ( r <1, <0) < < c 3 /ol Spoljašnj polj j oslabljno Atoi/joni/olkuli sa popunjni ljuskaa Paraagntiza ( r >1, >0) < < c 3 /ol Spoljašnj polj j pojačano Atoi/joni/olkuli sa npopunjni ljuskaa / nsparni lktronia dijaagntiza (unutrašnji - ) + paraagntiza (valntni - )

18 MAGNETOHEMIJA Froagntiza ( r >>1, >>0) do c 3 /ol Magntni onti parallni F, Co, Ni, Cd, Dy Antifroagntiza Priodično paralln i antiparalln raspodl (susdni agntni onti idntični po apsolutnoj vrdnosti) Cr, FO, MnO Friagntiza Priodično paralln i antiparalln raspodl (susdni agntni onti nisu idntični po apsolutnoj vrdnosti) Magntit F 3 O 4, gvožđ(ii,iii) oksid

19 Molarna suscptibilnost lnata

20 MAGNETNA PERMEABILNOST B (1 )H 0

21 TIPOVI KOLEKTIVNOG MAGNETIZMA U ČVRSTOM STANJU

22 TIPOVI KOLEKTIVNOG MAGNETIZMA U ČVRSTOM STANJU

23 MAGNETNE OSOBINE Opšt o agntni osobinaa Dijaagntiza Paraagntiza Fro, fri i antifroagntiza Porđnj lktričnih i agntnih osobina

24 DIJAMAGNETNE SUPSTANCIJE popunjn lktronsk ljusk agntni onat nula inrtni gasovi (H, N, Ar) poliatoski gasovi (H, N ) jonski kristali (NaCl: Na +, Cl - ) vakuu dijaagntik atrijali sa kovalntno vzo (C-dijaant, Si, G) skoro sva organska jdinjnja Suscptibilnost n zavisi od tpratur!

25 LENCOVO PRAVILO Pravilo za odrđivanj sra indukovan struj: Indukovana struja ia takav sr, da tži poništju svog nastanka. Strujna kontura raguj na pronu agntnog polja stvaranj sopstvnog agntnog polja (indukovan struj). Dijaagntiza!

26 PRECESIJA

27 TEORIJA DIJAMAGNEIZMA Klasična Lanžvnova torija Kada s prini agntno polj, agntni onti lktrona prcsuju oko pravca polja, usld čga s u atou indukuj agntni onat i : Sfrnositričan ato I r i i

28 TEORIJA DIJAMAGNETIZMA Klasična Lanžvnova torija Posatra s ato koji ia Z lktrona. M H M / H N A V i N / HV N A i i / H / H N / V / H nn / V tot i A i / H 0 N A i / B

29 TEORIJA DIJAMAGNETIZMA Klasična Lanžvnova torija i i i L v r L q v r dq v r dt dl dq r dl r dt dq dl r I IdA A I

30 TEORIJA DIJAMAGNETIZMA Klasična Lanžvin-ova torija j j i j jp j jp i j jp j jp L j jp L i L L L i r B r r r B r B r r B r L r vr L Lq 6 3 4

31 r j r j j j j jp i j j j jp j j j j r B r B r y x r z y x r x y z

32 TEORIJA DIJAMAGNETIZMA Klasična Lanžvnova torija 0 N A i / B i B 6 j r j 0 6 N A rj j

33 TEORIJA DIJAMAGNETIZMA Slaganj izračunatih i izrnih vrdnosti nij idalno, ali j u okviru rda vličin. f T Klasična Lanžvinova i kvantna torija dijaa- gntiza daju isti rzultat.

34 MAGNETNE OSOBINE Opšt o agntni osobinaa Dijaagntiza Paraagntiza Fro, fri i antifroagntiza Porđnj lktričnih i agntnih osobina

35 PARAMAGNETNE SUPSTANCIJE npopunjn ljusk / nsparni lktroni agntni onat ia konačnu vrdnost soli prlaznih lnata lnti rtkih zalja soli i oksidi rtkih zalja tali (Al, Cr) Suscptibilnost opada sa porasto tpratur! C T

36 TEORIJA PARAMAGNETIZMA Klasična Lanžvnova torija kao kod polarnih atrijala na polja, =0 prinjno polj, niska tpratura prinjno polj, visoka tpratura

37 TEORIJA PARAMAGNETIZMA Klasična Lanžvnova torija kao kod lktričnih osobina U Bcos

38 TEORIJA PARAMAGNETIZMA Klasična Lanžvnova torija kao kod lktričnih osobina broj onata u prostorno uglu izđu i +d j dn bz polja: dn d sa polj: dn B d Bolcanov faktor U dn B Adxp( ) kt B Bcos Axp( kt A cos ( sin ) d 0 N B B Bcos ) sin d kt B a kt cos

39 TEORIJA PARAMAGNETIZMA Klasična Lanžvnova torija kao kod lktričnih osobina Lanžvnova funkcija d d a a ) ( 1 coth 1 a L a a a a a a a

40 TEORIJA PARAMAGNETIZMA Klasična Lanžvnova torija kao kod lktričnih osobina alo a a vliko a saturacija

41 TEORIJA PARAMAGNETIZMA Klasična torija: agntni onat atrijala Monat po olu: A A A N kt kt N B N V B M V H M V kt B A A RT ktn N M

42 TEORIJA PARAMAGNETIZMA Kvantna torija Cntralni postulat: nrgija sista j diskrtna. klasični slučaj kvantiranost J=1/ J=

43 TEORIJA PARAMAGNETIZMA Kvantna torija spinski ugaoni onat orbitni ugaoni onat totalni ugaoni onat 1 ; h S S S S 1 ; h L L L L 1 ; h J J J S L J kt N g J J kt B g J J A 3 1) ( 3 1) ( 0

44 TEMPERATURSKA ZAVISNOST Opšt: dijaagntiza: f T paraagntiza: C T (Kirijv zakon) + T -

45 MAGNETNE OSOBINE Opšt o agntni osobinaa Dijaagntiza Paraagntiza Fro, fri i antifroagntiza Porđnj lktričnih i agntnih osobina

46

47 FEROMAGNETIZAM I u odsustvu prinjnog polja agntni dipoli tž da s usr u ali oblasita, donia. Prino spoljašnjg polja doni s usravaju. agntni doni ki froagntiza doni s ponovo haotizuju kada s polj isključi tvrdi froagntiza

48 MEKI I TVRDI MAGNETI ki agnti: transforatori, lktroagnti, lktrični kalovi... tvrdi agnti: zvučn i vido trak, pranntni agnti... ki tvrdi talni ki agnti: -F, Co, Ni i njihov lgur F-Si i F-Ni jdinjnja i njihov lgur kraički ki agnti: friti: kubni oksidi spinli ili provskiti, garnti (Y 3 F 5 O 1 ) spinli: agntni onti jona na ttradarski i oktadarski stia su anti-parallni

49 FEROMAGNETIZAM I TEMPERATURA Povišnj tpratur dovodi do transforacij froagntnih u paraagntn atrijal. Ovaj prlaz s odvija na Kirijvoj tpraturi, T C. supstanca T C / K Co 1395 F 1033 Ni 67 CrO 390 Gd 89 Dy 85 EuO 70 Ho 0

50 TIPOVI KOLEKTIVNOG MAGNETIZMA U ČVRSTOM STANJU

51 MAGNETNO PONAŠANJE MATERIJALA Magntno ponašanj slobodnih atoa, jona ili atrijala u clini s ogu razlikovati: atoi Ag i Cu iaju rzultujući agntni ont i ponašaju s kao paraagntici, dok s u asi ponašaju kao dijaagntici F + i F 3+ kao i koplksni joni nisu froagntni, a F kao tal jst talni Cu i Cu + joni su dijaagntici, a Cu + joni su paraagntici

52 STRUKTURNA ODREĐIVANJA Paskal j pokazao da j aditivna vličina: A A atoska suscptibilnost i suscptibilnost konstitutivnih koponnti i Ispitivanj struktur olkula. Prir: hipofosforna kislina ia forulu H 4 P O 6, a n H PO 3.

53 MAGNETNE OSOBINE Opšt o agntni osobinaa Dijaagntiza Paraagntiza Fro, fri i antifroagntiza Porđnj lktričnih i agntnih osobina

54 POREĐENJE ELEKTRIČNIH I MAGNETNIH OSOBINA Elktričn osobin Magntn osobin dilktrik indukovanj lktričnih dipola atoska polarizacija n utič T paralktrik paralktrična polarizacija za tri rda vličin vća od paraagntn snižavanj T paralktrik očvršćava i na orijntacij dipola frolktrik dijaagntik indukovanj agntnih onata --- n utič T paraagntik za ob važi Lanžvnova funkcija fkti s pojačavaju snižavanj T, pošto s sao orbitni i spinski onti orijntišu froagntik