Bài soạn Bài 34-11NC- Sự từ hóa các chất-Sắt từ

Các chất thuận từ và nghịch từ * Tùy theo sự sắp xếp của các dòng điện trong phân tử mà từ trường của các dòng điện trong phân tử có thể khử lẫn nhau hoàn toàn chất nghịch từ hoặc khô

B I 34 11NC À –

SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT

SẮT TỪ

SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT SẮT TỪ

1 Các chất thuận từ và nghịch từ

* Tùy theo sự sắp xếp của các dòng điện trong phân tử mà

từ trường của các dòng điện trong phân tử có thể khử lẫn

nhau hoàn toàn (chất nghịch từ) hoặc không hoàn toàn (chất thuận từ).

* Các chất trong tự nhiên khi đặt trong từ trường đều bị nhiễm từ tức là bị từ hóa;các chất có tính từ hóa Đa số các chất có tính từ hóa yếu: Gồm chất nghịch từ và thuận từ

* Nguyên nhân sự từ hóa các chất:trong các vật có dòng điện kín, do sự chuyển động của các electron trong nguyên

tử tạo thành

5

1.1 Chất thuận từ

• Chất thuận từ là chất có mômen từ

nguyên tử, nhưng mômen từ này rất nhỏ, không liên kết được với nhau (do khoảng cách giữa chúng xa và mômen từ yếu).

• Khi có tác dụng của từ trường ngoài, các mômen từ này sẽ bị quay theo từ trường ngoài, làm cho cảm ứng từ tổng cộng trong chất tăng lên mômen từ của chất ⇒ thuận từ là dương.

• Mômen từ của chất thuận từ rất nhỏ Chúng không giữ được từ tính, mà lập tức bị mất đi khi ngắt từ trường ngoài.

• Một số chất thuận từ điển hình là Al, Na,

1 Các chất thuận từ và nghịch từ

Hình ảnh đơn giản

về chất thuận từ.

Ôxy lỏng (chất thuận từ) bị hút vào cực của

nam châm điện

1.2 Chất nghịch từ

• Chất nghịch từ là chất không có mômen từ nguyên tử (tức là mômen từ sinh ra do các điện tử bù trừ lẫn nhau), vì thế khi đặt một từ trường ngoài vào, nó sẽ tạo ra các mômen từ ngược với từ trường ngoài

• Vật nghịch từ sẽ bị đẩy ra khỏi từ trường.

• Tính nghịch từ là rất yếu

• Các chất nghịch từ điển hình là H2O, Si, Bi, Pb, Cu, Au

1 Các chất thuận từ và nghịch từ

SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT SẮT TỪ

1 Các chất thuận từ và nghịch từ

* Nguyên nhân sự từ hóa các chất:trong các vật có dòng điện kín, do

sự chuyển động của các electron trong nguyên tử tạo thành

* Khi các vật thuận từ và nghịch từ đặt trong từ trường ngoài thì bị

từ hóa, nếu khử từ trường ngoài thì từ tính bị mất

* Khi thanh sắt đặt trong từ trường ngoài, các “kim nam châm nhỏ”

sắp xếp theo từ trường ngoài; khi đó trong sắt có từ tính

2 Các chất sắt từ:

• Các chất có tính từ hoá mạnh hợp thành một nhóm gọi là chất sắt từ Các chất sắt từ điển hình: Fe, Ni, Co, Gd,…

• Tính từ hoá mạnh ở sắt được giải thích là do sắt có cấu trúc đặc biệt về phương diện từ

Sắt - một chất điển hình của nhóm sắt từ

2 Các chất sắt từ:

Hình 34.1 Các miền từ hoá tự nhiên trong sắt từ

a Mẫu sắt từ không đặt trong từ trường

trường ngoài

Phân loại:

Sắt từ mềm

• Dễ từ hóa và dễ khử từ

• Thường được dùng làm vật

liệu hoạt động trong từ

trường ngoài, ví dụ như lõi

biến thế, lõi nam châm điện,

các lõi dẫn từ

• Một số loại sắt từ mềm: tôn

silic, hợp kim Permalloy,

hợp kim FeCo, gốm ferrite

hình và nano tinh thể

Sắt từ cứng

• Khó khử từ và khó bị từ hóa

• Dùng để chế tạo các nam châm vĩnh cửu hoặc được sử dụng làm vật liệu ghi từ trong các ổ đĩa cứng, các băng từ

• Một số loại sắt từ cứng: hợp kim AlNiCo, gốm ferrite

liên kim loại chuyển tiếp - đất hiếm, hợp kim FePt và CoPt, nam châm tổ hợp trao đổi đàn

SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT SẮT TỪ

1 Các chất thuận từ và nghịch từ

2 Các chất sắt từ

3 Nam châm điện Nam châm vĩnh cửu

•Cho dòng điện chạy qua ống dây có lõi sắt: lõi sắt được từ hóa Từ trường của dòng điện là từ trường ngoài Từ trường tổng hợp lớn gấp nhiều lần so với từ trường ngoài

* Ống dây mang dòng điện có lõi sắt gọi là nam châm điện

* Ngắt dòng điện qua ống dây, từ tính của lõi sắt mất rất nhanh

* Chất sắt từ mà từ tính mất nhanh khi từ trường ngoài triệt tiêu gọi là chất sắt từ mềm

* Thay lõi sắt bằng lõi thép ( sắt pha thêm các bon): Từ trường tổng hợp cũng rất lớn so với từ trường ngoài, nhưng nếu ngắt dòng điện qua ống dây, từ tính của lõi thép vẫn được giữ trong một thời gian Thanh thép trở thành nam châm vĩnh cửu hay nam châm

* Chất sắt từ mà từ tính tồn tại khá lâu khi từ trường ngoài triệt tiêu gọi là chất sắt từ cứng

Xét ống dây có lõi thép, lúc đầu thanh thép chưa bị từ hóa.

Cho dòng điện qua ống dây tăng từ 0 đến I, từ trường ngoài tăng

cong OAM

trường của lõi thép giame đến 0 theo đường cong MP Khi từ

trường ngoài bằng 0, từ trường lõi thép khác 0 ( ứng với điểm P) Từ trường ứng với điểm P gọi là từ trường còn dư hay từ dư của lõi thép Đường cong từ trường của lõi thép giảm chậm hơn-

3 Hiện tượng từ trễ

• Từ trễ (magnetic hysteresis) là hiện tượng bất thuận nghịch giữa quá

trình từ hóa và đảo từ ở các vật liệu sắt từ do khả năng giữ lại từ tính của các vật liệu sắt từ

• Khi lõi thép bị từ hoá bởi từ trường ngoài, triệt tiêu từ trường ngoài,

trong lõi thép vẫn còn tồn tại từ trường, gọi là từ dư

• Khi lõi thép có từ dư, ta áp từ trường ngoài có chiều ngược với chiều của từ dư và độ lớn bằng B, khi đó từ trường lõi thép bị triệt tiêu Khi

đó, B được gọi là từ trường kháng từ

• Đường cong kín hay chu trình từ trễ của một chất diễn tả sự phụ

thuộc của sự từ hoá trong chất đó vào từ trường ngoài

Hình 34.2 Chu trình từ trễ của chất sắt từ

SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT SẮT TỪ

4 Hiện tượng từ trễ.

Xét ống dây có lõi thép, lúc đầu thanh thép chưa bị từ hóa

Cho dòng điện qua ống dây tăng từ 0 đến I, từ trường ngoài tăng

cong OAM

trường của lõi thép giame đến 0 theo đường cong MP Khi từ

trường ngoài bằng 0, từ trường lõi thép khác 0 ( ứng với điểm P) Từ trường ứng với điểm P gọi là từ trường còn dư hay từ dư của lõi thép Đường cong từ trường của lõi thép giảm chậm hơn-trễ hơn- từ trường ngoài

Chu trình từ trễ

SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT SẮT TỪ

Củng cố:

chÊt kh«ng bÞ nhiÔm tõ

SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT SẮT TỪ

Củng cố:

c¸c kim nam ch©m nhá

qua èng d©y lâi s¾t bÞ nhiÔm tõ,

khi ng¾t dßng ®iÖn qua èng d©y tõ tÝnh cña lâi s¾t kh«ng bÞ mÊt ®i

qua èng d©y lâi s¾t bÞ nhiÔm tõ

rÊt m¹nh, khi ng¾t dßng ®iÖn qua èng d©y tõ tÝnh cña lâi s¾t bÞ mÊt

®i

SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT SẮT TỪ

Củng cố: