Chương 4: Vật liệu từ

Nguyên nhân chủ yếu gây nên từ tính của VLT là do các điện tích luôn luôn chuyển động theo các quĩ đạo kín tạo nên những dòng điện vòng. Nói cụ thể hơn là do sự quay của các điện tích xung quanh của mình và sự quay theo quĩ đạo của các điện tử trong nguyên tử
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 4: Vật liệu từBAØI GIAÛNG VAÄT LIEÄU KYÕ THUAÄT ÑIEÄN – ÑIEÄN TÖÛ Trang130 CHÖÔNG 4 VAÄT LIEÄU TÖØ (VLT)4.1 Caùc quaù trình vaät lyù trong VLT vaø caùc tính chaát cuûa chuùng4.1.1 Caùc khaùi nieäm cô baûnNguyeân nhaân chuû yeáu gaây neân töø tính cuûa VLT laø do caùc ñieän tích luoân luoânchuyeån ñoäng theo caùc quó ñaïo kín taïo neân nhöõng doøng ñieän voøng. Noùi cuï theå hônlaø do söï quay cuûa caùc ñieän tích tích xung quanh truïc cuûa mình (spin ñieän töû) vaøsöï quay theo quó ñaïo cuûa caùc ñieän töû trong nguyeân töû;moâmen töø cuûa proton vaønôtron nhoû hôn haøng ngaøn laàn so vôùi moâmen töø cuûa ñieän töû. Vì vaäy tính chaát töøcuûa nguyeân töû ñöôïc xaùc ñònh baèng ñieän töû, moâmen töø cuûa haït nhaân coù theå boûqua.Moïi vaät chaát neáu ñöa vaøo töø tröôøng seõ hình thaønh momen töø M naøoñoù.Momen töø cuûa moät ñôn vò theå tích J M ñöôïc xaùc ñònh bôûi: → = kM. H M JM= V( khi vaät theå khoâng ñoàng nhaát thì: J M= d M /dV ) →Trong ñoù: H : Vectô cöôøng ñoä töø tröôøng [A/m] J M : Ñoä töø hoùa [A/m] V: theå tích vaät [m3] kM :Heä soá ñaëc tröng cho khaû naêng nhieãm töø trong töø tröôøng cuûa vaät.kM- laø ñaïi löôïng khoâng ñôn vò, ñöôïc goïi laø ñoä töø caûm(hay heä soá phaân cöïc töø). → Trong theå tích vaät nhieãm töø taïo thaønh moät töø tröôøng rieâng Hi (theo höôùng → →hoaëc ngöôïc höôùng vôùi töø tröôøng ngoaøi H ). Vì vaäy B (veùctô caûm öùng töø toångcoäng trong vaät chaát) xaùc ñònh baèng toång caùc vectô caûm öùng töø cuûa töø tröôøngngoaøi vaø töø tröôøng rieâng: → → → B = B0 + Bi = μ 0 .H + μ 0 .J M = μ 0 . H + μ 0 .k M . H → → → B = μ 0 (1 + kM). H = μ0μr HTrong ñoù : μ0 = 4Π.10 −7 [H/m] μr = (1 + kM ) Heä soá töø thaåm töông ñoái, chæ caûm öùng töø trong moâitröôøng lôùn gaáp bao nhieâu laàn caûm öùng töø trong chaân khoâng(khoâng ñôn vò). μ = μ0 μr Heä soá töø thaåm tuyeät ñoái .[H/m]4.1.2 Phaân loaïi vaät chaát theo tính chaát töø:Chöông 4: VAÄT LIEÄU TÖØBAØI GIAÛNG VAÄT LIEÄU KYÕ THUAÄT ÑIEÄN – ÑIEÄN TÖÛ Trang131Vaät lieäu töø ñöôïc phaân loaïi theo phöông dieän nhieãm töø treân cô sôû nhöõng giaù tròcuûa μr vaø kM.Theo phaûn öùng vôùi töø tröôøng ngoaøi vaø ñaëc tính saép xeáp töø beântrong, moïi vaät chaát trong thieân nhieân coù theå chia thaønh naêm nhoùm: nghòch töø,thuaän töø, saét töø, khaùng saét töø vaø ferit töø . Hình 4.1 Bảng tuần hoàn trình bày một số nguyên tố từ tính ở nhiệt độ phòng.Vaät chaát nghòch töø (Diamagnetic): laø nhöõng vaät chaát coù ñoä töø caûm aâm vaø khoângphuï thuoäc vaøo höôùng cuûa töø tröôøng ngoaøò.Chuùng coù μr coù giaù trò khoâng ñoåi choñeán cöôøng ñoä töø tröôøng raát lôùn. Trong vaät lieäu khoâng coù töø tröôøng rieâng khikhoâng coù töø tröôøng ngoaøi : μr BAØI GIAÛNG VAÄT LIEÄU KYÕ THUAÄT ÑIEÄN – ÑIEÄN TÖÛ Trang132 Haàu heát caùc kim loaïi, caùc chaát khí oâxy, nitô, caùc muoái kim loaïi, saét töø ôû nhieät ñoäcao, caùc chaát mangan, crom, vanadi, clorua coban (CoCl2) clorua saét (FeCl2)clorua canxi (CaCl2) laø vaät chaát thuaän töø .Caùc vaät chaát thuaän töø raén coù ñoä töø caûm thay ñoåi theo nhieät ñoä tuaân theo ñònhluaät Quyri – Veiss: kM = C/(T- θ ) C, vaø θ laø haèng soá cuûa vaät chaát quan saùt.Vaät chaát saét töø (ferromagnetic): laø caùc vaät chaát coù ñoä töø caûm raát cao tôùi106, vaøphuï thuoäc raát nhieàu vaøo cöôøng ñoä töø tröôøng vaø nhieät ñoä. Tính chaát quan troïngnhaát cuûa vaät chaát saét töø laø khaû naêng töø hoùa tôùi baõo hoøa trong töø tröôøng yeáuï-chuùng coù μr raát lôùn, vaø laø haøm soá cuûa cöôøng ñoä töø tröôøng. Khi khoâng coù töøtröôøng ngoaøi, beân trong vaät lieäu ñaõ coù nhöõng mieàn töø hoùa töï phaùt. Khi coù töøtröôøng ngoaøi, nhöõng mieàn naøy saép xeáp theo traät töï.VD: saét, coban, niken, moät soáñaát hieám coù kM=106 laø vaät chaát saét töøVaät chaát khaùng saét töø(antiferromagnetic):laø caùc vaät chaát, ôû nhieät ñoä thaáp hônmoät nhieät ñoä naøo ñoù seõ xuaát hieän söï ñònh höôùng töï phaùt phaûn song song cuûa caùcmoâmen töø cô baûn cuûa caùc nguyeân töû (hoaëc ion) gioáng nhau trong maïng tinh theå.Vaät chaát khaùng saét töø coù ñoä töø caûm döông (kM = 10-3- 10-5) vaø phuï thuoäc raátnhieà ...