Экспериментальное определение магнитных моментов — в помощь студенту

Изобретение относится к измерениям магнитных свойств образцов твердых материалов или изделий из них и может использоваться, в частности, для определения магнитного момента космического аппарата.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Отличительная особенность способа состоит в том, что измерения производятся одновременно парой приборов, расположенных по разные стороны от исследуемого объекта. Использование пары измерителей на каждом направлении позволяет с требуемой точностью определить местоположение источника магнитного момента на объекте.

Расстояние от измерительных приборов до источника магнитного момента в каждом направлении вычисляется по формуле

Экспериментальное определение магнитных моментов - в помощь студенту

r2=2r-r1

где H1 и H2 — напряженность магнитного поля, измеренная первым и вторым измерителем пары [А/м]; r 1 и r2 — расстояние от источника магнитного момента до первого и второго измерителя соответственно [м]; 2r — расстояние между измерителями в каждой паре [м]. Технический результат состоит в определении, при минимальных перемещениях объекта, величины и направления магнитного момента, а также местоположения источника магнитного момента.

Изобретение относится к измерениям магнитных свойств образцов твердых материалов или изделий из них и может использоваться, в частности, для определения магнитного момента космического аппарата (КА).

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Многоуровневые системы - в помощь студенту

Оценим за полчаса!

Известен способ определения магнитного момента образцов горных пород с помощью рок-генератора, представляющего собой индукционную катушку, внутри которой вращают исследуемый образец или эталонный образец, с целью эталонирования прибора, и измеряют эдс, наведенную образцами [Дианов-Клоков В.И. Измеритель малой остаточной намагниченности горных пород. Изв. АНСССР, сер. геофиз. № 1, 1960, стр.142-147].

Особенность этого способа состоит в том, что он требует вращения образца с достаточно большой скоростью (примерно 40 оборотов в секунду), что технически трудно реализуемо для образцов больших размеров, каким является КА.

Известен способ определения магнитного момента образцов горных пород, принятый нами за прототип [Яновский Б.М. Земной магнетизм. Т.2, 1963, стр.347].

Этот способ также предусматривает:

1. Предварительное (перед началом измерений) эталонирование измерительного прибора, т.е. определение его коэффициента преобразования.

2. Установку исследуемого образца (объекта) на измерительную площадку.

3. Измерение магнитного момента в трех взаимно ортогональных направлениях в системе координат, связанных с образцом.

4. Определение параметров магнитного момента путем поворота образца на 90° перед каждым измерением по формуле

Экспериментальное определение магнитных моментов - в помощь студенту

где:

Экспериментальное определение магнитных моментов - в помощь студенту

  • е — коэффициент преобразования измерительного прибора;
  • МЭ — магнитный момент эталонного образца [А·м2];
  • АЭ — показание измерительного прибора при измерении магнитного момента эталонного образца, что соответствует величине напряженности магнитного поля Н, создаваемого эталоном в точке расположения измерительного прибора;
  • А — показания измерительного прибора при измерении магнитного момента исследуемого образца (объекта) вдоль осей x, у или z в делениях шкалы прибора;

Решаемая техническая задача состоит в определении, при минимальных перемещениях объекта, величины и направления магнитного момента, а также местоположения источника магнитного момента.

Получение такого набора данных о магнитных свойствах объекта необходимо, в частности, для повышения точности ориентации космического аппарата (КА), уменьшения его энергетических затрат путем минимизации магнитного момента КА, поскольку известно, что магнитное поле Земли влияет на ориентацию КА в результате взаимодействия с магнитным моментом КА. Такое взаимодействие приводит к уменьшению точности ориентации КА в околоземном космическом пространстве.

Поставленная нами задача решается следующим образом. Для измерения каждой компоненты устанавливают с противоположных сторон от объекта пару измерительных приборов, разнесенных на соответствующее предполагаемым размерам объекта известное расстояние вдоль направления измеряемой компоненты.

Для каждой пары измерителей, составляющих измерительную систему, производят эталонирование измерителей следующим образом.

В центре измерительной площадки устанавливают эталон магнитного момента, представляющий собой постоянный магнит или соленоид с известным диаметром и количеством витков, ориентируют его вдоль одной из осей, подают известный ток, создают магнитное поле, величина напряженности Н которого в точке расположения измерителя будет равна

Экспериментальное определение магнитных моментов - в помощь студенту

где М — величина магнитного момента эталона [А·м2], r — расстояние от эталона до измерительного прибора [м], например, векторного магнитометра. Таким же образом эталонируют остальные две пары измерительных приборов, ориентируя эталонный магнит или соленоид по направлению соответствующих осей. Если измеритель предварительно эталонирован, то операцию эталонирования можно исключить.

Затем на измерительную площадку вместо эталона магнитного момента устанавливают исследуемый образец и проводят одновременные измерения тремя парами измерителей. Получают измеренные значения напряженности магнитного поля Н 1 и Н2 для каждой оси объекта.

  1. Местоположение источника магнитного момента на данной оси можно вычислить по формуле
  2. Экспериментальное определение магнитных моментов - в помощь студенту
  3. где: H1 — напряженность магнитного поля, измеренная первым измерителем [А/м];
  4. Н2 — напряженность магнитного поля, измеренная вторым измерителем [А/м],
  5. 2r=r1+r2 — расстояние между измерителями в каждой паре [м].
  6. Магнитный момент каждой из трех взаимно ортогональных компонент вычисляют по известной формуле

Экспериментальное определение магнитных моментов - в помощь студенту

Общий магнитный момент образца

Экспериментальное определение магнитных моментов - в помощь студенту

— угол между направлением магнитного момента образца и осью XY; .

Экспериментальная проверка предлагаемого способа была осуществлена следующим образом.

По обе стороны от измерительной площадки на расстоянии 0,5 м от ее центральной части были установлены два феррозондовых магнитометра, ориентированных перпендикулярно к направлению магнитного меридиана и отнивелированных горизонтально, чтобы первоначальные показания приборов были близки к нулю.

Перед каждым измерением показания магнитометров подводились к нулю с помощью компенсаторов. Для градуировки измерителей был использован постоянный магнит размером 10×10×10 мм, магнитный момент которого МЭ=1.0 А·м2 . Процесс градуировки происходил следующим образом.

Магнит установили в центр площадки, магнитную ось магнита ориентировали вдоль измерительной оси, направленной от одного измерителя к другому. Снимали показания магнитометров, магнит поворачивали на 180° и снова снимали показания магнитометров. Напряженность магнитного поля, измеренная магнитометрами, была равна: H1=Н2=±16 А/м.

Это свидетельствует о том, что магнитометры расположены симметрично относительно центра площадки, а измерители имеют одинаковый коэффициент преобразования, равный 1 (единице).

Затем в центр площадки установили, имитатор исследуемого объекта, который представлял собой прямоугольную алюминиевую емкость размером 40×40×80 см. Емкость ориентировали длинной стороной параллельно измерительной линии.

Упомянутый эталонный магнит поместили внутрь емкости, направив магнитную ось магнита вдоль измерительной линии, соединяющей оба измерителя. Произвели одновременные измерения двумя измерителями и получили следующий результат: Н1=6,5 А/м, Н2=62 А/м.

Полученные в результате вычисления по формуле (1) расстояния от источника магнитного момента до первого и второго измерителя соответственно были равны: r1=0,68 м, r2=0,32 м. Контрольные измерения этих расстояний с помощью линейки подтвердили результат.

  • Повторные измерения проведены после смещения магнита (имитатора источника магнитного момента объекта) на произвольное расстояние в другую сторону вдоль измерительной оси.
  • Получили следующий результат:
  • Н1=181 А/м; Н2=4 А/м; r1=0,22 м; r2 =0,78 м
  • Контрольные вычисления магнитного момента имитатора по известной формуле (3) показали результаты, разброс которых не превышал 5% от среднего значения вычисленного магнитного момента.
  • Таким образом, поставленный эксперимент показал, что осуществление предложенного способа позволяет определять местоположение источника магнитного момента и величину его магнитного момента с достаточной точностью.
Читайте также:  Максим исповедник - в помощь студенту

Формула изобретения

  1. Способ определения магнитного момента объекта, включающий эталонирование измерителей, измерение компонент магнитного момента в трех взаимно ортогональных направлениях в системе координат, связанных с исследуемым объектом, с последующим определением параметров его магнитного момента, отличающийся тем, что для измерения каждой компоненты магнитного момента устанавливают пару измерителей, разнесенных на соответствующее предполагаемому размеру исследуемого объекта известное расстояние вдоль направления исследуемой компоненты, производят одновременные измерения всеми измерителями и для каждой компоненты определяют местоположение источника магнитного момента по следующей формуле:
  2. r2=2r-r1,
  3. где H 1 и Н2 — напряженность магнитного поля, измеренная первым и вторым измерителем пары, А/м;
  4. r1 и r2 — расстояние от источника магнитного момента до первого и второго измерителя соответственно, м;
  5. 2r — расстояние между измерителями в каждой паре, м.

Источник: http://www.freepatent.ru/patents/2375721

Виртуальная лаборатория общей физики

Программный продукт предназначен для имитационного выполнения лабораторных работ по основным разделам общей физики. В состав виртуальной лаборатории входят 22 имитационных лабораторных работы:

  1. Изучение погрешностей измерения ускорения свободного падения с помощью математического маятника;

  2. Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса;

  3. Изучение законов вращательного движения на маятнике Обербека;

  4. Определение коэффициента вязкости воздуха;

  5. Определение отношения теплоемкостей газа методом адиабатического расширения;

  6. Изучение закона Ома;

  7. Исследование электростатического поля;

  8. Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли;

  9. Изучение магнитных свойств ферромагнетиков;

  10. Определение удельного заряда электрона методом магнитной фокусировки;

  11. Пружинный маятник;

  12. Сложение взаимно-перпендикулярных колебаний;

  13. Определение скорости звука методом стоячих волн;

  14. Изучение затухающих электромагнитных колебаний;

  15. Интерференция света. Опыт Юнга;

  16. Изучение дифракции света на одиночной щели и дифракционной решетке;

  17. Изучение дифракционного спектра;

  18. Изучение законов теплового излучения с помощью яркостного пирометра;

  19. Фотоэффект;

  20. Изучение оптических спектров испускания. Градуировка спектроскопа;

  21. Определение энергии активации полупроводника;

  22. Снятие ВАХ полупроводникового диода.

Моделируемые лабораторное оборудование и приборы, а также методика выполнения работ и обработки результатов измерений соответствуют применяемым в реальном лабораторном практикуме общей физики.

Виртуальная лаборатория имеет графическую оболочку, посредствам которой выполняется выбор и запуск отдельных лабораторных работ, а также, методических указаний, выполненных в виде интегрированных HTML страниц.

Минимальные системные требования:

  • процессор: Intel/AMD, не менее 1 ГГц;
  • ОЗУ: не менее 512 Мб;
  • разрешение экрана: не менее 1024x768x32;
  • ОС: Microsoft Windows XP, 7, 8, 8.1, 10;
  • стандартная клавиатура и компьютерная мышь с колесом прокрутки.

Условно-бесплатная windows-версия

VirtualPhysics_setup.zip

Compressed Archive in ZIP Format 4.4 MB

Цели работы: изучение колебаний математического маятника: измерение  периода его колебаний и определение ускорения свободного падения; оценка случайной и приборной погрешностей измерения; изучение зависимости ширины доверительного интервала от числа опытов и доверительной вероятности.

  • Экспериментальное определение магнитных моментов - в помощь студенту
  • Экспериментальное определение магнитных моментов - в помощь студенту
  • Экспериментальное определение магнитных моментов - в помощь студенту
  • Экспериментальное определение магнитных моментов - в помощь студенту
  • Экспериментальное определение магнитных моментов - в помощь студенту

Цели работы: изучение законов движения тела в вязкой среде; экспериментальное определение коэффициента вязкости жидкости.

Цели работы: изучение кинематических и динамических характеристик вращательного движения; экспериментальное определение момента инерции крестовины маятника Обербека и момента сил трения; проверка справедливости закона сохранения (превращения) энергии механической системы.

Цели работы: изучение явления внутреннего трения в газах; экспериментальное определение коэффициента вязкости воздуха; оценка средней длины свободного пробега молекул и их эффективного диаметра.

Цели работы: изучение первого начала термодинамики в различных изопроцессах; экспериментальное определение показателя адиабаты для воздуха.

Цели работы: знакомство с простейшими электрическими схемами и приобретение навыков работы с электро-измерительными приборами; экспериментальная проверка закона Ома для участка электрической цепи.

Цели работы: экспериментальное нахождение точек заданного потенциала на плоской модели электростатического поля; построение эквипотенциальных и силовых линий поля; расчет характеристик поля по результатам экспериментального исследования.

Цели работы: практическое изучение магнитного поля кругового тока и принципа суперпозиции полей; экспериментальное определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.

Цель работы: снятие основной кривой намагничивания и петли гистерезиса ферромагнетика.

Цели работы: изучение движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях; экспериментальное определение удельного заряда электрона.

Цели работы: изучение свободных колебаний пружинного маятника; экспериментальное определение коэффициента жесткости пружины и коэффициента сопротивления среды.

Цели работы: интерактивная демонстрация сложения взаимно-перпендикулярных колебаний подвесного маятника.

Цели работы: изучение волнового процесса и механизма образования стоячих волн; экспериментальное определение скорости звука в воздухе.

Цели работы: изучение характеристик затухающих электромагнитных колебаний; экспериментальное определение параметров колебательного контура.

Цели работы: наблюдение интерференционной картины от двух параллельных щелей в монохроматическом свете; определение длины волны лазерного излучения.

Цели работы: наблюдение картины дифракции Фраунгофера от одиночной щели и дифракционной решетки в монохроматическом свете; экспериментальное определение ширины щели и периода дифракционной решетки.

Цель работы: интерактивная демонстрация дифракционного спектра при различных параметрах дифракционной решетки.

Цели работы: ознакомление с принципом действия яркостного пирометра и практическое измерение яркостной температуры нагретого тела; применение закона Кирхгофа и формулы Планка для определения истинной температуры тела; экспериментальная проверка справедливости закона Стефана-Больцмана.

Цели работы: снятие вольт-амперной характеристики (ВАХ) вакуумного фотоэлемента; определение работы выхода электронов и красной границы фотоэффекта.

Цели работы: ознакомление с устройством и принципом работы спектроскопа; наблюдение линейчатых спектров испускания и градуировка спектроскопа.

Цели работы: изучение температурной зависимости сопротивления полупроводника; экспериментальное определение энергии активации.

Цели работы: изучение контактных явлений в полупроводниках; снятие вольт-амперной характеристики  р–п перехода.

Источник: https://www.sunspire.ru/products/physics2d/

Магнитный момент системы. Экспериментальное определение магнитных моментов

  1. Магнитный момент — См. Магнетизм. Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
  2. магнитный момент — МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ векторная величина, характеризующая магн. свойства вещества. М.м. обладают все элементарные частицы и образованные из них системы (атомные ядра, атомы, молекулы). М.м. атомов, молекул и др.

    Химическая энциклопедия

  3. МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ — Основная величина, характеризующая магн. свойства в-ва. Источником магнетизма (М. м.), согласно классич. теории эл.-магн. явлений, явл. макро- и микро(атомные)- электрич. токи. Элем. источником магнетизма считают замкнутый ток. Из опыта и классич.

    Физический энциклопедический словарь

  4. МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ — МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ, измерение силы постоянного магнита или токонесущей катушки. Это максимальная поворотная сила (поворотный момент), приложенная к магниту, катушке или электрическому заряду в МАГНИТНОМ ПОЛЕ, деленная на силу поля.

    Заряженные частицы и атомные ядра также имеют магнитный момент. Научно-технический словарь

  5. МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ — МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ — векторная величина, характеризующая вещество как источник магнитного поля.

    Макроскопический магнитный момент создают замкнутые электрические токи и упорядоченно ориентированные магнитные моменты атомных частиц.

    Большой энциклопедический словарь

Можно доказать, что вращающий момент М, действующий на контур с током I в однородном поле, прямо пропорционален площади обтекаемой током, силе тока и индукции магнитного поля В. Кроме того, вращающий момент М зависит от положения контура относительно поля. Максимальный вращающий момент Миакс получается, когда плоскость контура параллельна линиям магнитной индукции (рис. 22.17), и выражается формулой

(Докажите это, используя формулу (22.6а) и рис. 22.17.) Если обозначить то получим

Величину , характеризующую магнитные свойства контура с током, которые определяют его поведение во внешнем магнитном поле, называют магнитным моментом этого контура. Магнитный момент контура измеряется произведением силы тока в нем на площадь, обтекаемую током:

Магнитный момент есть вектор, направление которого определяется правилом правого винта: если винт поворачивать по направлению тока в контуре, то поступательное движение винта покажет направление вектора (рис. 22.18, а). Зависимость вращающего момента М от ориентации контура выражается формулой

где а — угол между векторами и В. Из рис. 22.18, б видно, Что равновесие контура в магнитном поле возможно тогда, когда векторы В и Рмаг направлены по одной прямой. (Подумайте, в каком случае это равновесие будет устойчивым.)

Магнитное поле характеризуется двумя векторными величинами. Индукция магнитного поля (магнитная индукция)

где – максимальная величина момента сил, действующего на замкнутый проводник площадью S
, по которому течет ток I
. Направление вектора совпадает с направлением правого буравчика относительно направления тока при свободной ориентации контура в магнитном поле.

Индукция определяется прежде всего токами проводимости, т.е. макроскопическими токами, текущими по проводникам.

Кроме того, вклад в индукцию дают микроскопические токи, обусловленные движением электронов по орбитам вокруг ядер, а также и собственные (спиновые) магнитные моменты электронов. Токи и магнитные моменты ориентируются во внешнем магнитном поле.

Поэтому индукция магнитного поля в веществе определяется как внешними макроскопическими токами, так и намагничиванием вещества.

Напряженность магнитного поля определяется только токами проводимости и токами смещения. Напряженность не зависит от намагничивания вещества и связана с индукцией соотношением:

где — относительная магнитная проницаемость вещества (безразмерная величина), — магнитная постоянная, равная 4 . Размерность напряженности магнитного поля равна .

Магнитный момент – векторная физическая величина, характеризующая магнитные свойства частицы или системы частиц, и определяющая взаимодействие частицы или системы частиц с внешними электромагнитными полями.

Роль, аналогичную точечному заряду в электричестве, играет замкнутый проводник с током, модуль магнитного момента которого в вакууме равен

где — сила тока, — площадь контура. Направление вектора определяется по правилу правого буравчика.

В данном случае магнитный момент и магнитное поле создаются макроскопическим током (током проводимости), т.е. в результате упорядоченного движения заряженных частиц – электронов – внутри проводника. Размерность магнитного момента равна .

Магнитный момент может создаваться также и микротоками. Атом или молекула представляет собой положительно заряженное ядро и находящиеся в непрерывном движении электроны. Для объяснения ряда магнитных свойств с достаточным приближением можно считать, что электроны движутся вокруг ядра по определенным круговым орбитам.

Следовательно, движение каждого электрона можно рассматривать, как упорядоченное движение носителей заряда, т.е. как замкнутый электрический ток (так называемый микроток или молекулярный ток).

Сила тока I
в этом случае будет равна , где –заряд, переносимый через сечение, перпендикулярное траектории электрона за время , e
– модуль заряда; — частота обращения электрона.

Магнитный момент , обусловленный движением электрона по орбите –микротоком – называется орбитальным магнитным моментом электрона. Он равен , где S
– площадь контура;

Экспериментальное определение магнитных моментов - в помощь студенту

где S
– площадь орбиты, r
– ее радиус. В результате движения электрона в атомах и молекулах по замкнутым траекториям вокруг ядра или ядер электрон обладает также и орбитальным моментом импульса

Здесь — линейная скорость электрона на орбите; — его угловая скорость. Направление вектора связано правилом правого буравчика с направлением вращения электрона, т.е. вектора и взаимно противоположны (рис.1). Отношение орбитального магнитного момента частицы к механическому называется гиромагнитным отношением . Разделив выражения (3) и (4) друг на друга, получим: отличен от нуля.

Магнитный момент витка с током это физическая величина, как и любой другой магнитный момент, характеризует магнитные свойства данной системы. В нашем случае систему представляет круговой виток с током. Этот ток создает магнитное поле, которое взаимодействует с внешним магнитным полем. Это может быть как поле земли, так и поле постоянного или электромагнита.

Рисунок

1 круговой виток с током

Круговой виток с током можно представить в виде короткого магнита. Причем этот магнит будет направлен перпендикулярно плоскости витка. Расположение полюсов такого магнита определяется с помощью правила буравчика. Согласно которому северный плюс будет находиться за плоскостью витка, если ток в нем будет двигаться по часовой стрелке.

Экспериментальное определение магнитных моментов - в помощь студенту

Рисунок

2 Воображаемый полосовой магнит на оси витка

На этот магнит, то есть на наш круговой виток с током, как и на любой другой магнит, будет воздействовать внешнее магнитное поле.

Если это поле будет однородным, то возникнет вращающий момент, который будет стремиться развернуть виток. Поле буде поворачивать виток так чтобы его ось расположилась вдоль поля.

При этом силовые линии самого витка, как маленького магнита, должны совпасть по направлению с внешним полем.

Если же внешнее поле будет не однородным, то к вращающему моменту добавится и поступательное движение. Это движение возникнет вследствие того что участки поля с большей индукцией будут притягивать наш магнит в виде витка больше чем участки с меньшей индукцией. И виток начнет двигаться в сторону поля с большей индукцией.

  • Величину магнитного момента кругового витка с током можно определить по формуле.
  • Формула — 1 Магнитный момент витка
  • Где, I ток протекающий по витку
  • S площадь витка с током
  • n нормаль к плоскости в которой находится виток

Таким образом, из формулы видно, что магнитный момент витка это векторная величина. То есть кроме величины силы, то есть ее модуля он обладает еще и направлением. Данное свойство магнитный момент получил из-за того что в его состав входит вектор нормали к плоскости витка.

Для закрепления материала можно провести несложный опыт. Для этого нам понадобится круговой виток, из медной проволоки подключённый к батареи питания. При этом подводящие провода должны быть достаточно тонкими и желательно свиты между собой. Это уменьшит их влияние на опыт.

Рисунок

Теперь подвесим виток на подводящих проводах в однородном магнитном поле, созданном скажем постоянными магнитами. Виток пока обесточен, и его плоскость располагается параллельно силовым линиям поля. При этом его ось и полюса воображаемого магнита будут перпендикулярны линиям внешнего поля.

Рисунок

При подаче тока на виток его плоскость повернется перпендикулярно силовым линиям постоянного магнита, а ось станет им параллельна. Причем направление поворота витка будет определяться правилом буравчика. А строго говоря, направлением, в котором течет ток по витку.

Любых веществ. Источником формирования магнетизма, как утверждает классическая электромагнитная теория, являются микротоки, возникающие вследствие движения электрона по орбите. Магнитный момент — это непременное свойство всех без исключения ядер, атомных электронных оболочек и молекул.

Магнетизм, который присущ всем элементарным частицам, согласно обусловлен наличием у них механического момента, называемого спином (собственным механическим импульсом квантовой природы).

Магнитные свойства атомного ядра складываются из спиновых импульсов составных частей ядра — протонов и нейтронов.

Электронные оболочки (внутриатомные орбиты) тоже имеют магнитный момент, который составляет сумма магнитных моментов находящихся на ней электронов.

Иначе говоря, магнитные моменты элементарных частиц и обусловлены внутриатомным квантомеханическим эффектом, известным как спиновой импульс. Данный эффект аналогичен угловому моменту вращения вокруг собственной центральной оси. Спиновой импульс измеряется в постоянной Планка — основной константе квантовой теории.

Экспериментальное определение магнитных моментов - в помощь студенту

Все нейтроны, электроны и протоны, из которых, собственно, и состоит атом, согласно Планку, обладают спином, равным ½ . В структуре атома электроны, вращаясь вокруг ядра, помимо спинового импульса, имеют еще и орбитальный угловой момент. Ядро, хоть и занимает статичное положение, тоже обладает угловым моментом, который создается эффектом ядерного спина.

Магнитное поле, которое генерирует атомный магнитный момент, определяется различными формами этого углового момента. Наиболее заметный вклад в создание вносит именно спиновой эффект.

По принципу Паули, согласно которому два тождественных электрона не могут пребывать одновременно в одинаковом квантовом состоянии, связанные электроны сливаются, при этом их спиновые импульсы приобретают диаметрально противоположные проекции.

В этом случае магнитный момент электрона сокращается, что уменьшает магнитные свойства всей структуры. В некоторых элементах, имеющих четное число электронов, этот момент уменьшается до нулевой отметки, и вещества перестают обладать магнитными свойствами.

Таким образом, магнитный момент отдельных элементарных частиц оказывает непосредственное влияние на магнитные качества всей ядерно-атомной системы.

Экспериментальное определение магнитных моментов - в помощь студенту

Ферромагнитные элементы с нечетным количеством электронов всегда будут обладать ненулевым магнетизмом за счет непарного электрона. В таких элементах соседние орбитали перекрываются, и все спиновые моменты непарных электронов принимают одинаковую ориентацию в пространстве, что приводит к достижению наименьшего энергетического состояния. Этот процесс называется обменным взаимодействием.

При таком выравнивании магнитных моментов ферромагнитных атомов возникает магнитное поле. А парамагнитные элементы, состоящие из атомов с дезориентированными магнитными моментами, не имеют собственного магнитного поля. Но если воздействовать на них внешним источником магнетизма, то магнитные моменты атомов выровняются, и эти элементы тоже приобретут магнитные свойства.

Источник: https://sashapanfilova.ru/magnitnyi-moment-sistemy-eksperimentalnoe-opredelenie/

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Определение магнитного момента представляет СЃРѕР±РѕР№ важный метод установления РІ соединении числа неспаренных электронов Рё соответственно РѕСЂР±Рё-талей, занятых только РѕРґРЅРёРј электроном.  [1]

Определение магнитного момента протона, который может быть найден лишь РІ связанном состоянии, поскольку протон наряду СЃ аномальным магнитным моментом благодаря наличию заряда обладает также еще Рё РґРёСЂР°-РєРѕРІСЃРєРёРј, следует производить РЅРµ СЃ отдельным протоном Рё даже РЅРµ СЃ отдельными атомами, Р° СЃ молекулами, Сѓ которых СЃРїРёРЅС‹ электронов скомпенсированы. Конечно, для получения молекулы СЃ поляризованными протонами используется РЅРµ прохождение РёС… через намагниченное железо ( через железо молекула Рќ2 РЅРµ пройдет), Р° расщепление пучка путем пропускания его через неоднородное магнитное поле аналогично тому, как это сделано РІ опытах Штерна — Герлаха. Этот СЃРїРѕСЃРѕР± измерения магнитного момента протона был использован впервые Раби ( 1934), еще РґРѕ опытов Блоха — Альвареца.  [2]

Определение высших магнитных моментов, через которые записываются старшие члены разложения поля, опирается РїР° СЌРіСѓ юлько что вскрытую нами тесную аналогию магнитного Рё электрического случаев.  [3]

Определение магнитного момента магнита Рњ Рё интенсивности ( напряженности) горизонтальной составляющей земного магнетизма Рќ являются наиболее важными измерениями магнитной силы. Обычно это делается комбинированием результатов РґРІСѓС… экспериментов, РІ РѕРґРЅРѕРј РёР· которых измеряется отношение, Р° РІ РґСЂСѓРіРѕРј — произведение этих величин.  [4]

Для определения магнитного момента нейтрона был использован несколько измененный РїРѕ сравнению СЃРѕ СЃРїРѕСЃРѕР±РѕРј Раби вариант метода магнитного резонанса. Р’ этом методе нейтроны пропускаются последовательно через РґРІР° намагниченных РґРѕ насыщения ферромагнетика, причем РЅРµ требуется СѓР·РєРёС… пучков.  [5]

Для определения магнитного момента антипротона было использовано явление прецессии СЃРїРёРЅР° РІРѕ внешнем магнитном поле.  [6]

Экспериментальное определение магнитных моментов - в помощь студенту Момент количества движе.  [7]

Для определения магнитного момента атома РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° Рё сходных СЃ РЅРёРј РёРѕРЅРѕРІ первоначально найдем выражение для тока вероятности.  [8]

Для определения магнитных моментов постоянных магнитов обычно применяют простой магнитометр СЃ РѕРґРЅРѕР№ стрелкой, описанный РІ РіР».  [9]

Задача определения магнитного момента ядра ju из сверхтонкого расщепления спектральных линий значительно более сложна.

Величина Я ( 0) не может быть определена из каких-либо дополнительных экспериментальных данных.

Долгое время значения ( СЏ, полученные РёР· сверхтонкого расщепления, считались малонадежными, так как РІРѕ РјРЅРѕРіРёС… случаях РѕРЅРё отличались РѕС‚ результатов прямых радиочастотных измерений РЅР° 10 — 15 % Рё более.  [10]

Установки для определения магнитного момента состоят из двух электромагнитов, которые создают сильное неоднородное поле с большим градиентом.

Магнитные поля этих электромагнитов обращены друг к другу разноименными полюсами так, что отклонение пучка атомов взаимно компенсируется.

Р’ пространстве между электромагнитами находится третий магнит, создающий постоянное РѕРґРЅРѕСЂРѕРґРЅРѕРµ магнитное поле, Рё катушка, которая создает переменное магнитное поле, направленное перпендикулярно полю последнего магнита.  [11]

Опыты по определению магнитных моментов ядер значительно труднее олыта Штерна и Герлаха, так как из-за малости магнитного момента ядра требуется наблюдать примерно в 1000 раз меньшие эффекты.

РљСЂРѕРјРµ того, задача чрезвычайно осложняется необходимостью регистрировать этот весьма слабый эффект РЅР° фоне РІ 1000 раз более сильного эффекта, обусловленного магнитным моментом электронных оболочек.  [12]

�так, установился следующий порядок определения магнитного момента: непосредственно измеряют объемную восприимчивость вещества, затем вычисляют у.

Зная величину ХМ Р и температуру, при которой производилось измерение восприимчивости, по уравнению (25.

12) рассчитывают магнитный момент РёРѕРЅР°, атома или молекулы, ответственных Р·Р° парамагнетизм.  [14]

Р’ настоящее время имеются различные методы определения магнитного момента Рё гиромагнитного отношения атомов Рё электронов.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Источник: https://www.ngpedia.ru/id213565p1.html

Магнитные методы

Магнитные методы основаны на регистрации рассеяния магнитных полей дефектов намагниченного материала или на определении магнитных свойств контролируемого материала.

Экспериментальное определение магнитных моментов - в помощь студенту

Рис. 2.9. Магнитные методы контроля:

а — магнитоскоп; б — прибор для контроля арматуры; в — прибор для контроля напряжений; г — прибор для поточного контроля; д — общий вид дефекта, обнаруженного порошковым методом; 1 — электромагнит; 2 — феррозонд; 3 — магнитно силовые линии; 4 — выводы регистрирующего устройства;

  1. — эталонный стержень или пластинка; 6 — исследуемый железобетон; 7 — арматура; 8 — исследуемый металлический образец; 9 — катушки; 10 — диагонали магнитных силовых линий катушек; 11 — проверяемый элемент; 12 — постоянный магнит; 13 — измерительный прибор

Магнитные методы используют для дефектоскопии, толщинометрии, структурного контроля, определения напряжений. Поверхностные И подповерхностные дефекты определяют с помощью порошкового, магнитографического, феррозондового, индукционного методов и метода преобразователя Холла.

Толщину покрытий на ферромагнитных изделиях выявляют с помощью пондеромоторного (магнитоотрывного), индукционного, феррозондового методов. Для определения механических характеристик и напряжений используют феррозондовый, индукционный методы и метод преобразователя Холла.

Регистрация полей рассеяния производится с помощью магнитного порошка (порошковый метод), магнитной ленты (магнитографический метод), феррозонда (феррозон- довый метод); индукционной катушки (индукционный метод).

Преобразователь Холла работает по принципу возникновения ЭДС в результате искривления пути носителя тока в металлах, находящихся в магнитном поле. Приборы пондеромоторного действия основаны на измерении силы отрыва или притяжения магнитов к контролируемом к у объекту.

Для неразрушающего контроля магнитографическим методом используют магнитоскоп.

Ферромагнитную пленку накладывают на предварительно намагниченную поверхность контролируемого объекта (например, сварного шва).

Затем пленка помещается в прибор и на его экране визуально наблюдается дефект в шве. Намагничивание поверхности контролируемого объекта (например, сварного шва) производят накладным соленоидом.

Феррозондотм методом можно обнаружить поверхностные дефекты глубиной 0,1 мм и подповерхностные дефекты на глубине до 10 мм. Феррозонд2 (рис. 2.

9, а) представляет собой магнитный усилитель с разомкнутым маг- нитопроводом, в котором воздействие внешнего магнитного поля приводит к возникновению четких гармоник ЭДС. Внешнее магнитное поле создается электромагнитом 1.

При отсутствии дефекта магнитные силовые линии не выходят на поверхность объекта и не взаимодействуют с феррозондом 2. В месте дефекта силовые линии огибают дефект и выходят на поверхность объекта исследований.

В результате при совмещении дефекта (например, трещины) с разомкнутым магнитопроводом в феррозонде возникает ЭДС, регистрируемая прибором. Метод может быть использован и для контроля трещин в железобетонных конструкциях, но для этого на конструкцию наносят полоску из смеси гипса и феррита.

Феррозондовый метод позволяет осуществлять толщи- пометрию с точностью до нескольких процентов при изготовлении изделий на потоке (рис. 2.9, г).

Проверяемый элемент 11 движется мимо постоянного магнита 12 и феррозонда 2. При заданной толщине изделия ток равен нулю, а при отклонениях он принимает различные значения.

Шкала прибора 13, измеряющего ток, проградуирована в процентах отклонения от заданной толщины изделий.

Магнитоотрывной метод используется для контроля толщины немагнитных покрытий на намагничиваемых материалах. Принцип действия прибора (магнитного толще- мера), используемого при этом методе, основан на изменении усилия отрыва магнита от материала в зависимости от толщины покрытия.

Шкала прибора отградуирована в единицах толщины покрытия. В комплект прибора входят также эталонные магниты, позволяющие контролировать точность показаний прибора.

Индукционным методом можно определять толщину защитного слоя и диаметр арматуры в железобетонных конструкциях (рис. 2.9, б).

Прибор ИЗС (измеритель защитного слоя) основан на использовании индуктивного сбалансированного моста 1, 2, половина которого 1 является датчиком.

При приближении датчика к стальной арматуре 7 мост разбалансируется, причем величина разбаланса зависит от диаметра арматуры, расстояния до нее, расположения ее относительно датчика.

Датчик передвигают по поверхности конструкции 6, наблюдая за величиной разбаланса, которая уменьшается по мере приближения к арматуре 7.

Определив по величинам разбаланса расположение стержней и их пересечения, устанавливают датчик над стержнем 7 между местами пересечений и передвигают его вдоль стержня до минимального отсчета по шкале прибора ИЗС, отградуированной в миллиметрах защитного слоя.

После получения толщины защитного слоя между датчиком и конструкцией помещают прокладку из любого немагнитного материала (оргстекло, дерево, пластмасса), толщина которой равна, например, 10 мм. Искомый диаметр арматуры будет соответствовать той из шкал, разность отсчетов по которой будет 10 мм.

Все большее распространение получает индукционный метод при исследовании напряжений в стальных конструкциях. На рис. 2.

9, «показан прибор Максимова для определения напряжения в металле 8, основанный на магнитной анизотропии под действием ЭДС катушек 9, определяемой по каждой диагонали 10 в отдельности, а также в сумме и разности.

Поворачивая прибор в плане, определяют направление главных напряжений в металле по экстремумам отсчетов.

Магнитопорошковый метод успешно применяется для выявления дефектов. Для этого порошком феррита или суспензией покрывают поверхность предварительно на магниченного изделия (например, шва). Частицы порошка или эмульсии скапливаются в зоне возмущений магнитного поля, повторяя форму дефекта (рис. 2.9, д).

Источник: https://injzashita.com/magnitnie-metodi.html

Ссылка на основную публикацию