Vật liệu từ phần 1

1. NAM CHÂM Ngày nay nam châm hay vật liệu từ nói chung đã xâm nhập vào nhiều lãnh vực của cuộc sống. Nếu chỉ giới hạn trong cuộc sống gia đình, bạn có thể tìm thấy nam châm trong động cơ điện, máy thu hình và đầu video, chuông điện, máy điều hoà nhiệt độ, loa, đầu stereo, đĩa mềm … và trong nhiều dụng cụ khác nữa. Trong khoa học và công nghiệp cũng có hàng ngàn ứng dụng của nam châm, trong đó chúng ta có thể kể kỹ thuật soi bằng cộng hưởng từ dùng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vật liệu từ phần 1 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1Vật liệu từ (phần 1)VẬT LIỆU TỪ (PHẦN 1)Biên soạn: Lê Quang Nguyên1. NAM CHÂMNgày nay nam châm hay vật liệu từ nói chung đã xâm nhậpvào nhiều lãnh vực của cuộc sống. Nếu chỉ giới hạn trong cuộcsống gia đình, bạn có thể tìm thấy nam châm trong động cơđiện, máy thu hình và đầu video, chuông điện, máy điều hoànhiệt độ, loa, đầu stereo, đĩa mềm … và trong nhiều dụng cụkhác nữa. Trong khoa học và công nghiệp cũng có hàng ngànứng dụng của nam châm, trong đó chúng ta có thể kể kỹ thuậtsoi bằng cộng hưởng từ dùng trong y khoa (MRI, MagneticResonance Imaging) , xe lửa cao tốc chạy trên đệm từ …Mỗi nam châm đều có hai cực, gọi là cực Bắc và cực Nam, cácđường sức từ đi ra khỏi cực Bắc và đi vào cực Nam. Chúng takhông thể tách rời hai cực bằng cách bẻ đôi một nam châmđược. Khi bẻ đôi một nam châm chúng ta sẽ thu được hai namchâm chứ không phải là hai cực Bắc, Nam riêng rẽ. Giả sử bạncó thể bẻ một thanh nam châm cho đến khi thu được cácnguyên tử và electron, thì khi đó bạn vẫn không thể có đượccác cực từ cô lập (monopole từ). Các nhà vật lý thường nói vềđiều đó như sau: Cấu trúc từ đơn giản nhất trong tự nhiên làdipole từ. Trong tự nhiên không có monopole từ.Dipole từ cơ sở trong tự nhiên là electron. Tính chất từ củaelectron là yếu tố quyết định tính chất từ của mọi vật chất.2. DIPOLE TỪ2.1 MOMENT TỪ VÀ TỪ TRƯỜNG CỦA DIPOLEMỗi dòng điện nhỏ khép kín là một dipole từ. Moment từ của một dipole được định nghĩa như sau: n   ISn (2.1.1)Trong đó I là cường độ dòng điện, S là diện tích giới hạn trong vòng dây, còn n là vectơ đơn vị pháp tuyến của vòng dây. Để   Ithống nhất cách chọn chiều cho n , người ta quy ước chọn nhướng theo chiều thuận đối với chiều dương của dòng điện Hình 2.1.1. Dipole từ.(hình 2.1.1).Ở khoảng cách lớn so với kích thước của dipole thì từ trườngdo dipole tạo nên có dạng: Br  2  cosBr  0 r3 4 (2.1.2) B    sin B  0 r 4 r 3 Trong đó r,  là các toạ độ cực và dipole được đặt tại gốc củahệ toạ độ có trục z hướng theo moment từ của dipole (hình2.1.2). Hình 2.2.2Hình 2.1.3 cho thấy các đường sức từ của một dipole ở khoảngcách lớn so với kích thước của nó. Một nam châm nhỏ cũng cócác đường sức từ có hình dạng tương tự như vậy. Sau này, để Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2Vật liệu từ (phần 1)có thể dễ dàng hình dung tác động của một từ trường ngoài lêndipole, ta có thể coi dipole như một thanh nam châm nhỏ, vớimoment từ hướng từ cực Nam đến cực Bắc.2.2 DIPOLE TỪ TRONG TỪ TRƯỜNGMOMENT LỰC TÁC ĐỘNG LÊN DIPOLEKhi đặt dipole trong một từ trường ngoài, từ trường sẽ tác độnglên dipole một moment lực có dạng:    B (2.2.1)Do đó, dipole sẽ quay sao cho moment từ của nó song song vớitừ trường ngoài, cũng giống như một thanh nam châm địnhhướng trong từ trường ngoài.LỰC TÁC ĐỘNG LÊN DIPOLE Hình 2.1.3. Từ trường của dipole từ.Trong một từ trường đều thì lực tổng hợp đặt lên dipole bằngkhông, nhưng khi ở trong một từ trường không đều thì dipolecũng bị hút hay đẩy y hệt như một nam châm. Lực tổng hợptác động lên dipole được xác định bởi:    B B BF  .B   x  y  z (2.2.2) x y zTrong trường hợp từ trường chỉ thay đổi dọc theo một trục znhư trên hình (2.2.1) thì lực tổng hợp ...