No Image

Электрические и магнитные свойства вещества

0 просмотров
10 марта 2020

№1Вещество является однородным изотропным диамагнетиком, если …

Решение: К диамагнетикам относятся вещества, магнитные моменты атомов, молекул или ионов которых в отсутствие внешнего магнитного поля равны нулю. При внесении диамагнетика во внешнее магнитное поле атомы (молекулы) вещества приобретают наведенные магнитные моменты, направленные в сторону, противоположную внешнему полю (диамагнитный эффект). Поэтому магнитная восприимчивость X диамагнетиков отрицательна и

, то есть значительно меньше единицы.

Ответ. магнитная восприимчивость велика, вектор намагниченности направлен в ту же сторону, что и внешнее магнитное поле

№2 На рисунке представлены графики, отражающие характер зависимости поляризованности Рдиэлектрика от напряженности внешнего электрического поля Е. Полярным диэлектрикам соответствует кривая …

Решение: К полярным диэлектрикам относятся диэлектрики, молекулы (атомы) которых обладают отличным от нуля дипольным моментом в отсутствие внешнего электрического поля. Однако в результате теплового движения молекул векторы их дипольных моментов ориентированы беспорядочно, и поляризованность Р = 0. При внесении полярного диэлектрика во внешнее электрическое поле наблюдается ориентационная поляризация: внешнее электрическое поле стремится ориентировать дипольные моменты полярных молекул по направлению вектора напряженности поля. Этому препятствует хаотическое тепловое движение молекул. В итоге совместного действия поля и теплового движения молекул имеет место преимущественная ориентация дипольных моментов в направлении поля, возрастающая с увеличением напряженности поля (и уменьшением температуры). В очень сильном электрическом поле (и при достаточно низкой температуре) дипольные моменты всех молекул располагаются практически параллельно полю. При этом поляризованность полярного диэлектрика достигает максимального значения (но существенно меньшего по сравнению с сегнетоэлектриками). Все указанные особенности поляризованности полярных диэлектриков отражает кривая 3.

№3Точка Кюри для кобальта равна 1403 К. При температуре 1150°С кобальт ведет себя во внешнем магнитном поле как …

Решение: Для каждого ферромагнетика имеется определенная температура, называемая точкой Кюри, при которой вещество утрачивает ферромагнитные свойства. При температуре выше точки Кюри ферромагнетик ведет себя во внешнем магнитном поле как парамагнетик. По условию t=1150°C, по шкале Кельвина Т=1423 К, что выше температуры Кюри. Следовательно, кобальт ведет себя во внешнем магнитном поле при указанной температуре как парамагнетик.

№4 На рисунке показана зависимость магнитной проницаемости от напряженности внешнего магнитного поля Н для

Решение: Отличительной особенностью ферромагнетиков является зависимость магнитной проницаемости от напряженности внешнего поля. Для парамагнетиков и диамагнетиков величина – постоянная для данного вещества.

№5Диэлектрическая проницаемость полярных газообразных диэлектриков зависти от…

Решение: Диэлектрическая проницаемость диэлектрическая восприимчивость, независящая от напряженности электрического поля и характеризующая свойства диэлектрика: дипольные моменты молекул и их концентрацию. Поскольку у полярных диэлектриков наблюдается ориентационная поляризация, диэлектрическая восприимчивость, а следовательно, диэлектрическая проницаемость зависит от температуры.

Укажите не менее двух вариантов ответа:

напряженности электрического поля

№6Вещество является однородным изотропным парамагнетиком,если магнитная восприимчивость…

Решение:К парамагнетика относятся в-ва ,атома(молекулы) которых обладают собственным магнитным моментом. Однако из-за теплового движения молекул их магнитные моменты ориентированны беспорядочно в отсутствие внешнего магнитного поля,и намагниченность в-ва в этих условиях равна нулю. При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле устанавливается преимущественая ориентация магнитных моментов атомов(молекул)в направлении поля. Таким образом,парамагнетик намагничивается ,создавая собственное магнитное поле ,совпадающее по направлению с внешним полеми усиливающее его. Диамагнитный эффект наблюдается и в парамагнетиках, но он значительно слабее парамагнитного и поэтому остается незаметным. Магнитная восприимчивость парамагнетиковположительна,значительно меньше единицы и составляет величину

Ответ: Мала, вектор намагниченности направлен в ту же сторону,что и вектор напряжености внешнего магнитного поля.

№7 При внесении неполярного диэлектрика в электрическое поле …

Ответ: У молекул диэлектрика появятся индуцированные дипольные моменты, ориентированные по направлению линий напряженности электрического поля

Читайте также:  Жидкая гидроизоляция для кровли

№8 На рисунке представлены графики, отражающие характер зависимости намагниченности I от напряженности поля Н. Насыщения парамагнетика имеет место при …

Решение:К парамагнетикам относятся вещества, намагничивающиеся во внешнем магнитном поле в направлении поля. Атомы (молекулы или ионы) парамагнетика обладают собственным магнитным моментом. В отсутствие внешнего магнитного поля парамагнетик не намагничен, так как вследствие теплового движения собственные магнитные моменты атомов ориентированы хаотически. При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле совместное действие магнитного поля и теплового движения атомов приводит к преимущественной ориентации магнитных моментов атомов в направлении поля, возрастающей с увеличением напряженности поля (и уменьшением температуры). В очень сильном магнитном поле (и при достаточно низкой температуре) магнитные моменты всех атомов располагаются практически параллельно полю. При этом намагниченность парамагнетика достигает максимального значения, но существенно меньшего по сравнению с ферромагнетиками (насыщение). Указанные особенности намагничивания парамагнетиков отражает кривая 3, а насыщение имеет место при .

№9 Диамагнетиком среди приведенных веществ является вещество с магнитной проницаемостью …

Ответ:

Последнее изменение этой страницы: 2016-09-13; Нарушение авторского права страницы

Электрические свойства – совокупность свойств, характеризующих способность веществ и материалов проводить электрический ток в электрическомполе.

К электрическим свойствам, наиболее широко используемым для исследования материалов (особенно металлических) и оценки возможности их практического применения, в первую очередь, относится удельная электропроводность и обратная ей величина – удельное электрическое сопротивление ρ, атакже температурный коэффициент удельного электросопротивления αρ

Электропроводность (электрическая проводимость) – способность материала пропускать электрический ток под воздействием электрического поля,а также физическая величина, количественно характеризующая эту способность.

Электропроводность определяется наличием подвижных носителей заряда.

Механизмы переноса заряда при различных агрегатных состояниях веществасильно различаются. Однако величина переносимого заряда всегда равна целому числу элементарных электрических зарядов.

Электрическое сопротивление (электросопротивление) – свойство материала, определяющее силу его противодействия электрическому току при заданном напряжении электрического поля.

Удельное электрическое сопротивление ρ– характеристика, применяемая

для оценки электросопротивления, Ом·мм 2 /м (в единицах СИ Ом·м).

где R, S и L– соответственно электрическое сопротивление, площадь и длинапроводника электрического тока.

Значения удельных электрических сопротивлений для металлов и сплавов приводятся в справочной литературе.

Все материалы, применяемые в технике, по своим электрическим свойствам делят на три группы: проводники, полупроводники и диэлектрики. Различаются эти материалы по величине электросопротивления, по характеру его температурного изменения и по типу проводимости. Резкой границы между диэлектриками и полупроводниками провести нельзя. По величине удельногоэлектросопротивления принято следующее деление:

– проводники – 10 -5 . 10 -8 Ом·м и менее;

– полупроводники –10 –6 . 10 7 Ом·м;

– диэлектрики – 10 7 . 10 18 Ом·м.

Электрическое сопротивление у диэлектриков и полупроводников с повышением температуры уменьшается, а у проводников – растет. У некоторых металлов при внешних воздействиях (например, при уменьшении температуры)сопротивление скачком уменьшается практически до нуля (явление сверхпроводимости).

Характер изменения электрических свойств различных материалов привнешних воздействиях можно объяснить, если рассмотреть, что является в нихносителем зарядов.

Проводники по типу носителей зарядов делятся на электронные (металлыи сплавы), ионные (электролиты) и смешанные, где имеет место движение каксвободных электронов, так и ионов (например, плазма). Чистые металлы обладают малым удельным электросопротивлением (ρ= 0,015. 0,105 Ом·мм2 /м).

Исключением является ртуть, у которой удельное электросопротивление со-ставляет 0,943. 0,952 Ом·мм2 /м. Сплавы имеют более высокие значения удельного электросопротивления (ρ= 0,30. 1,8 Ом·мм2 /м). К группе сплавов с повышенным удельным электросопротивлением относятся жаро- и коррозионностойкие сплавы, которые применяются в электронагревательных приборах иреостатах.

Читайте также:  Как сделать пневматический домкрат

Для полупроводников носителями зарядов являются электроны проводимости (электронная проводимость n-типа) и дырки (дырочная проводимость р-типа). Электронами проводимости являются электроны, способныеперемешаться по кристаллу. Дырка – электронная вакансия в кристалле полу-

проводника, обладающая подвижностью. Дырки – положительно заряженныйноситель тока в полупроводнике.

В чистом полупроводнике, проводимость которого обусловлена тепловымвозбуждением, одинаковое число электронов и дырок движется в противоположных направлениях (собственная проводимость). Собственная проводимостьвозрастает при повышении температуры.

Электроны проводимости в полупроводниковых материалах могут образоваться под действием света (внутренний фотоэффект). При достаточно большой энергии светового потока проводимость полупроводниковых материалов возрастает. Техническое применение: фотосопротивления.

Проводимость полупроводника можно увеличить добавлением атомовдругих элементов (легированием), при этом возникает примесная проводимость. Примесная проводимость может быть обусловлена электронами илидырками. При этом в одном и том же образце полупроводникового материалаодин участок может обладать р-проводимостью, а другой – n-проводимостью.

р-n-переход работает как выпрямитель, пропуская ток только из р-области в n-область. Полупроводниковый материал с р-n-переходом называют диодом ииспользуется для выпрямления переменного тока.

Твердые диэлектрические материалы (полимеры, керамика, неорганиче

ское стекло и др.) делят на неполярные и полярные диэлектрики.

Неполярные диэлектрики могут иметь молекулярное (полиэтилен, фторопласт-4 и др.) или ионное кристаллическое (слюда, кварц и др.) строение.

Молекулярные диэлектрики состоят из электрически нейтральных молекул, которые до воздействия на них электрического поля не обладают электрическимисвойствами. Ионные кристаллические диэлектрики образованы парами ионов,причем каждая пара составляет нейтральную частицу. Ионы располагаются вузлах кристаллической решетки.

Полярные диэлектрики (например, поливинилхлорид) состоят из полярных молекул – диполей. Электрические диполи представляют собой пары зарядов противоположных знаков, которые взаимно уравновешиваются и находятсяна некотором расстоянии друг от друга.

Магнитные свойства

Магнитное состояние веществ определяет магнетизм.

Магнетизм – особая форма взаимодействия, осуществляемого магнитнымполем, между движущимися электрически заряженными частицами (телами)или частицами (телами) с магнитным моментом.

Магнитный момент М – векторная величина, характеризующая веществакак источник магнитного поля. Полный магнитный момент свободного атомаравен геометрической сумме орбитальных и спиновых моментов всех его электронов. Упорядоченно ориентированные магнитные моменты атомов веществасоздают макроскопический магнитный момент.

Характеристикой магнитного состояния вещества является намагниченность J, которая определяется как отношение магнитного момента М веществак его объему V.При этом достижение максимально возможного для данноговещества значения намагниченности Jназывается магнитным насыщением.

Совокупность атомов с упорядоченно ориентированными магнитными

моментами может образовать самостоятельный элемент структуры вещества –домен.

Домен – элемент субструктуры химически однородного вещества, характеризующийся спонтанной (самопроизвольной) намагниченностью. Обычнодомены имеют размеры 10 -5 . 10 -2 см и доступны непосредственному наблюдению.

Вещества в соответствии со схемами ориентации магнитных моментов ихатомов классифицируются по магнитному состоянию на парамагнетики, ферромагнетики, антиферромагнетики и ферримагнетики (рис. 1.2).

1.2. Схемы ориентации магнитных моментов атомов

для парамагнетиков (а), ферромагнетиков (б), антиферромагнетиков (в)

У парамагнетиков магнитные моменты атомов внутри каждого доменаориентированы хаотично и взаимно компенсируют друг друга, поэтому материал в целом не намагничен. Парамагнетиками являются все переходные металлыс недостроенными f– и d-электронными оболочками; щелочные и щелочноземельные металлы, ряд солей Fe, Co, Ni и редкоземельных элементов; водныерастворы солей, содержащих ионы переходных элементов; из газов – кислородО2.

У ферромагнетиков внутри каждого домена магнитные моменты атомоврасположены параллельно друг другу в одном направлении, и поэтому каждыйдомен спонтанно намагничен до величины магнитного насыщения. Вектора намагниченности доменов ферромагнетиков в отсутствие внешнего магнитногополя ориентированы таким образом, что результирующая намагниченность образца в целом, как правило, равна нулю.

Ферромагнетизм проявляется в кристаллах Fe, Co, Ni, ряде редкоземельных металлов (Gd, Dy, Er и др.), в сплавах и соединениях с участием этихэлементов, а также в сплавах Сr, Мn и в соединениях U. Особую группу ферромагнетиков образуют сильно разбавленные растворы замещения парамагнитных атомов (например, Fe или Со) в диамагнитной матрице Pd. Ферромагнитныесвойства обнаружены также в металлических стеклах и аморфных полупроводниках.

Читайте также:  Для чего нужен антистеплер

У некоторых веществ более выгодным является антипараллельное упорядочение магнитных моментов в доменах. В этом случае домен состоит из двухподрешеток с противоположной ориентацией магнитных моментов атомов. Если магнитные моменты двух подрешеток скомпенсированы, то такие веществаназывают антиферромагнетиками, а если не скомпенсированы, то возникаетрезультирующий магнитный момент, и такие тела называют ферримагнетиками. Антиферромагнитные материалы относятся к группе парамагнетиков, аферримагнитные – к группе ферромагнетиков.

К антиферромагнетикам относятся ряд элементов (твердый кислород, Сr,

α-марганец и др.) и порядка тысячи известных химических соединений метал

лов (NiF2, FeО и др.). Значительная часть ферримагнетиков – это диэлектрические или полупроводниковые ионные кристаллы, содержащие магнитные ионыразличных элементов или одного элемента, но находящиеся в разных кристаллографических позициях (в неэквивалентных узлах кристаллической решетки).

К ферримагнетикам относятся также ряд упорядоченных металлических спла

вов, интерметаллиды и, главным образом, различные оксиды, в том числе ферриты.

Вещества даже одного и того же химического состава в зависимости от

кристаллического строения и фазового состава могут находиться в различныхмагнитных состояниях. Например, Fe, Co и Ni с кристаллическим строениемниже определенной температуры (точка Кюри) обладают ферромагнитнымисвойствами, а выше этой температуры они парамагнитны. Переход из парамагнитного состояния в антиферромагнитное переходит при понижении температуры.

Все материалы по величинам магнитных восприимчивости и проницаемости делятся на ферромагнитные(μ ≥ 1, κ > 0); парамагнитные(μ> 1, κ > 0) и

На рисунке представлены графики, отражающие характер зависимости поляризованности Р от напряженности поляЕ.

Укажите зависимость, соответствующую сегнетоэлектрикам.

Укажите зависимость, соответствующую ферромагнетикам.

Явление гистерезиса, то есть запаздывания изменения вектора индукции магнитного поля в веществе от изменения напряженности внешнего магнитного поля, имеет место в .

На рисунке приведена петля гистерезиса (В – индукция, Н -напряжённость магнитного поля). Остаточной индукции на графике соответствует отрезок.

На рисунке показана зависимость магнитной проницаемости μ от напряженности внешнего магнитного поляНдля.

При помещении диамагнетика в стационарное магнитное поле.

у атомов индуцируются магнитные моменты; вектор намагниченности образца направлен по направлению внешнего поля

у атомов индуцируются магнитные моменты; вектор намагниченности образца направлен против направления внешнего поля

происходит ориентирование имевшихся магнитных моментов атомов; вектор намагниченности образца направлен по направлению внешнего поля

происходит ориентирование имевшихся магнитных моментов атомов; вектор намагниченности образца направлен против направления внешнего поля

На рисунке представлены графики, отражающие характер зависимости поляризованности Р диэлектрика от напряженности внешнего электрического поляЕ.Полярным диэлектрикам соответствует кривая …

На рисунке приведена петля гистерезиса. Здесь B– магнитная индукция поля в веществе,H– напряженность внешнего магнитного поля. Коэрцитивной силе на графике соответствует отрезок …

Точка Кюри для кобальта равна 1403 К.При температуре 1150°Скобальт ведет себя во внешнем магнитном поле как …

Вещество является однородным изотропным диамагнетиком, если …

1.магнитная восприимчивость мала, вектор намагниченности направлен в сторону, противоположную направлению внешнего магнитного поля

2.магнитная восприимчивость мала, вектор намагниченности направлен в ту же сторону, что и внешнее магнитное поле

3.магнитная восприимчивость велика, вектор намагниченности направлен в ту же сторону, что и внешнее магнитное поле

4.магнитная восприимчивость велика, вектор намагниченности направлен в сторону, противоположную направлению внешнего магнитного поля

Жесткий электрический диполь находится в однородном электростатическом поле.

Момент сил, действующий на диполь, направлен.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
Adblock detector