Магнієві властивості речовини
ТЕМА:МАГНІЇ ВЛАСТИВОСТІ РЕЧОВИНИ. ФЕРОМАГНЕТИКИ. МАГНІТНА ПРОНІЦЬ. МАГНІТНИЙ ЗАПИС ІНФОРМАЦІЇ.
МЕТА УРОКУ:дати учням уявлення про магнітні властивості речовини, познайомити учнів з основними відмінностями феромагнетиків від інших речовин.Формувати поняття взаємодії за допомогою поля.>Виховувати вміння сприймати новий матеріал і застосовувати отримані дані на вирішення поставлених задач.
ТИП УРОКУ:комбінований урок
ПЛАН УРОКУ:
- Організаційний момент.
- Перевірка домашнього завдання
- Перевірка раніше засвоєних знань
- Актуалізація опорних знань
- Повідомлення теми, мети та завдань уроку.
- Вивчення нового матеріалу
2. Магнітна проникність речовини.
3. Парамагнетики та діамагнетики.
5. Температура Кюрі.
- Закріплення вивченого матеріалу
Підсумки уроку
- Організаційний момент.
- Перевірка домашнього завдання
- Перевірка раніше засвоєних знань
- Актуалізація опорних знань
- Із чого складаються всі речовини?
- Склад атома
- Які частинки створюють магнітне поле?
- Повідомлення теми, мети та завдань уроку.
- Вивчення нового матеріалу
Пояснення магнітних властивостей речовини можливе лише наоснові квантових уявлень, що формуються лише в 11 класі. Тому учням слід дати найзагальніше уявлення про те, що магнітні властивості речовини визначають магнітними властивостями атомів і елементарних частинок (в основному електронів). Гіпотеза Ампера передбачила сучасну електронну теорію магнітних властивостей речовини.
Гіпотеза Ампера:магнітні властивості будь-якого тіла визначаються замкнутими електричними струмами всередині нього.
Елементарні струми (по Амперу) в речовині циркулюють тому, що в кожному атомі обертаються навколо ядра електрони (з величезною частотою 10 15 об/с); вони й утворюють звані орбітальні струмиіпов'язані із нею магнітні поля. Крім того, електрони мають ще власне магнітне поле. Наочною моделлю стану частинки, при якому вона володіє власним магнітним полем, може бути дзига, що обертається.
Обидва ці магнітні поля, складаючись, створюють результуюче магнітне поле атома. Природно допустити існування двох типів атомів:
1) які мають елементарне магнітне поле незалежно від існування зовнішнього магнітного поля;
2) у яких це елементарне поле відсутнє, тобто орбітальні та власні поля скомпенсовані.
Гіпотеза Ампера пояснює, чому магнітна стрілка та рамка зі струмом у магнітному полі поводяться однаково. Стрілки можна розглядати як сукупність невеликих контурів зі струмом, орієнтованих однаково.
2. Магнітна проникність речовини.
Через котушки - одну довгу (нерухому), іншу коротку (підвішену) пропускаємо струм. На певній відстані їхня взаємодія непомітна. Всередину довгої котушки вводять сталевий стрижень. Коротка котушка притягнеться до неї. Якщо ввестимідний або алюмінієвий стрижень, магнітна взаємодія злегка зміниться, але на даному досвіді це виявити дуже важко.
Цей досвід дозволяє ввести поняття про магнітну проникність речовини.
Магнітна індукція всередині котушки зі струмом без сердечника дорівнює.
У стрижні створюється додаткове магнітне поле з магнітною індукцією.
Для стрижнів із різних речовин (нікель, кобальт та ін.) додаткова магнітна індукція неоднакова, отже, їх магнітні властивості різні. Тому можна запровадити фізичну величину, що характеризує ці властивості.
,
характеризує магнітні властивості середовища, отримало назву магнітної проникності середовища.
Отже, в однорідному середовищі магнітна індукція
,
де - магнітна проникність даного середовища.
3. Парамагнетики та діамагнетики.
Залежно від значення відносної магнітної проникності всі речовини можна поділити на дві групи:
1)парамагнетики, для якихбільше одиниці (>1);
2)діамагнетики, для яких,трохи менше одиниці(1,000175),
кисень ( = 1,000017),
ебоніт (= 1,000014);
вісмут ( = 0, 999824) ,
мідь (= 0, 999912),
вода (= 0,999991).
Відповідно до різних значень і речовини по-різному поводяться в магнітному полі. Магнітна індукція поля за наявності парамагнетика перевищує магнітну індукцію поля без парамагнетика. Посилення магнітного поля парамагнетиком можна пояснити тим, що збуджуване в парамагнетиці поле у напрямку збігається із зовнішнім полем, посилюючи його.
Діамагнетики при внесенні їх у магнітне поле, навпаки, послаблюють це поле. Цеослаблення можна пояснити виникненням діамагнетиці внутрішнього магнітного поля, спрямованого проти зовнішнього магнітного поля.
Відмінність у намагнічуванні парамагнетиків та діамагнетиків якісно легко виявити, спостерігаючи поведінку речовин у сильному магнітному полі.
Феромагнетики зазвичай виділяють в окремий клас речовин з низки міркувань:
• їх магнітна проникність» 1;
• і складним чином залежить від магнітної індукції поля, що намагнічує;
• феромагнітні властивості виявляються над окремих атомах, а кристалах загалом;
• при певній визначеній для даного феромагнетика температурі феромагнітні властивості його зникають.
Феромагнетиками є дев'ять хімічних елементів (залізо, кобальт, нікель та ін.). деякі сплави та хімічні сполуки.
Магнітна проникність феромагнетиків непостійна. Вона залежить від вектора магнітної індукції. При вимиканні зовнішнього магнітного поля феромагнетик залишається намагніченим, тобто створює магнітне поле в навколишньому просторі.
Упорядкована орієнтація елементарних струмів не зникає при вимкненні зовнішнього магнітного поля. Завдяки цьому є постійні магніти.
Необхідно звернути увагу учнів те що, що самі атоми феромагнітного речовини, будучи ізольовані друг від друга, не виявляють ніяких феромагнітних властивостей.
Феромагнітні властивості—властивості речовини, а не окремих ізольованих атомів.
Отже, виникнення феромагнетизму в речовині необхідна особлива кристалічна структура феромагнітних тіл.
5. Температура Кюрі.
При температурі, більшої певної певної для даного феромагнетика, феромагнітні властивостійогозникають.Цю температуру називають температурою Кюрі. Наприклад, температура Кюрі для заліза становить 753, для нікелю – 365, для кобальту – 1000 °С.
Легкі удари по торцю сталевого стрижня, розташованого вздовж ліній індукції магнітного поля Землі, полегшують намагнічування стрижня. Сильні удари по постійному магніту можуть призвести до його розмагнічування.
3. Застосування феромагнетиків. Особливу увагу на цьому уроці вчитель повинен приділити застосуванню феромагнетиків у різноманітних технічних пристроях:
• магнітні сепаратори.
- Закріплення вивченого матеріалу
1. Чому полум'я виштовхується з магнітного поля?
2. Власний магнітний момент атома деякої речовини дорівнює нулю. До якого класу належить ця речовина?
3. Яка величина характеризує магнітні властивості середовища?
4. Чому на заводах для перенесення розпечених болванок не застосовують електромагнітні підйомні крани?
Кірик Самостійні та контрольні роботи С/Р № (початковий та середній рівень)
1. Якому напрямку в неоднорідному магнітному полі рухається кулька, виготовлена: а) з парамагнетика; б) із діамагнетика?
2. Які переваги дає застосування у магнітних пристроях нових сплавів зі збільшеним значенням?
3. У якій воді – холодній чи гарячій – звичайний смуговий магніт може підняти більший вантаж?
4. Упаковку цвяхів у ящики іноді роблять у сильному магнітному полі. Чим вигідний такий спосіб упакування?
- Підсумки уроку
- Домашнє завдання