Bài 34. Sự từ hoá các chất, sắt từ

B�I 34 - 11NC
SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT. SẮT TỪ
SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT. SẮT TỪ
1. Các chất thuận từ và nghịch từ
* Tùy theo sự sắp xếp của các dòng điện trong phân tử mà từ trường của các dòng điện trong phân tử có thể khử lẫn nhau hoàn toàn (chất nghịch từ) hoặc không hoàn toàn (chất thuận từ).
* Các chất trong tự nhiên khi đặt trong từ trường đều bị nhiễm từ tức là bị từ hóa;các chất có tính từ hóa. Đa số các chất có tính từ hóa yếu: Gồm chất nghịch từ và thuận từ
* Nguyên nhân sự từ hóa các chất:trong các vật có dòng điện kín, do sự chuyển động của các electron trong nguyên tử tạo thành
1.1. Chất thuận từ
Chất thuận từ là chất có mômen từ nguyên tử, nhưng mômen từ này rất nhỏ, không liên kết được với nhau (do khoảng cách giữa chúng xa và mômen từ yếu).
Khi có tác dụng của từ trường ngoài, các mômen từ này sẽ bị quay theo từ trường ngoài, làm cho cảm ứng từ tổng cộng trong chất tăng lên ⇒ mômen từ của chất thuận từ là dương.
Mômen từ của chất thuận từ rất nhỏ. Chúng không giữ được từ tính, mà lập tức bị mất đi khi ngắt từ trường ngoài.
Một số chất thuận từ điển hình là Al, Na, O2, Pt...
Các chất thuận từ và nghịch từ
Ôxy lỏng (chất thuận từ) bị hút vào cực của nam châm điện
1.2. Chất nghịch từ
Chất nghịch từ là chất không có mômen từ nguyên tử (tức là mômen từ sinh ra do các điện tử bù trừ lẫn nhau), vì thế khi đặt một từ trường ngoài vào, nó sẽ tạo ra các mômen từ ngược với từ trường ngoài
Vật nghịch từ sẽ bị đẩy ra khỏi từ trường.
Tính nghịch từ là rất yếu
Các chất nghịch từ điển hình là H2O, Si, Bi, Pb, Cu, Au...

1. Các chất thuận từ và nghịch từ
SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT. SẮT TỪ
1. Các chất thuận từ và nghịch từ
* Nguyên nhân sự từ hóa các chất:trong các vật có dòng điện kín, do sự chuyển động của các electron trong nguyên tử tạo thành
* Khi các vật thuận từ và nghịch từ đặt trong từ trường ngoài thì bị từ hóa, nếu khử từ trường ngoài thì từ tính bị mất.
SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT. SẮT TỪ
1. Các chất thuận từ và nghịch từ
2. Các chất sắt từ
* Các chất có tính từ hóa mạnh gọi là các chất sắt từ: sắt, niken, cooban là ba chất sắt từ điển hình.
* Sắt có tính từ hóa mạnh là do có cấu trúc đặc biệt về phương diện từ: Trong sắt có nhiều miền từ hóa tự nhiên, đó là các kim nam châm nhỏ
SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT. SẮT TỪ
1. Các chất thuận từ và nghịch từ
2. Các chất sắt từ
* Các chất có tính từ hóa mạnh gọi là các chất sắt từ: sắt, niken, coban là ba chất sắt từ điển hình.
* Sắt có tính từ hóa mạnh là do có cấu trúc đặc biệt về phương diện từ: Trong sắt có nhiều miền từ hóa tự nhiên, đó là các “kim nam châm nhỏ”.
* Ở điều kiện bình thường các “kim nam châm nhỏ” sắp xếp hỗn độn; khi đó trong sắt không có từ tính.
* Khi thanh sắt đặt trong từ trường ngoài, các “kim nam châm nhỏ” sắp xếp theo từ trường ngoài; khi đó trong sắt có từ tính.
Các chất sắt từ:
Các chất có tính từ hoá mạnh hợp thành một nhóm gọi là chất sắt từ. Các chất sắt từ điển hình: Fe, Ni, Co, Gd,…
Tính từ hoá mạnh ở sắt được giải thích là do sắt có cấu trúc đặc biệt về phương diện từ.
Sắt - một chất điển hình của nhóm sắt từ
Các chất sắt từ:
Hình 34.1 Các miền từ hoá tự nhiên trong sắt từ
a. Mẫu sắt từ không đặt trong từ trường

b. Mẫu sắt từ đặt trong từ trường ngoài.

Phân loại:
Sắt từ mềm
Dễ từ hóa và dễ khử từ
Thường được dùng làm vật liệu hoạt động trong từ trường ngoài, ví dụ như lõi biến thế, lõi nam châm điện, các lõi dẫn từ...
Một số loại sắt từ mềm: tôn silic, hợp kim Permalloy, hợp kim FeCo, gốm ferrite MO.Fe2O3, hợp kim vô định hình và nano tinh thể
Sắt từ cứng
Khó khử từ và khó bị từ hóa
Dùng để chế tạo các nam châm vĩnh cửu hoặc được sử dụng làm vật liệu ghi từ trong các ổ đĩa cứng, các băng từ
Một số loại sắt từ cứng: hợp kim AlNiCo, gốm ferrite (BaFexO, SrFexO), sắt từ cứng liên kim loại chuyển tiếp - đất hiếm, hợp kim FePt và CoPt, nam châm tổ hợp trao đổi đàn hồi, …
SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT. SẮT TỪ
1. Các chất thuận từ và nghịch từ
2. Các chất sắt từ
3. Nam châm điện. Nam châm vĩnh cửu
Cho dòng điện chạy qua ống dây có lõi sắt: lõi sắt được từ hóa. Từ trường của dòng điện là từ trường ngoài. Từ trường tổng hợp lớn gấp nhiều lần so với từ trường ngoài. * Ống dây mang dòng điện có lõi sắt gọi là nam châm điện. * Ngắt dòng điện qua ống dây, từ tính của lõi sắt mất rất nhanh. * Chất sắt từ mà từ tính mất nhanh khi từ trường ngoài triệt tiêu gọi là chất sắt từ mềm. * Thay lõi sắt bằng lõi thép ( sắt pha thêm các bon): Từ trường tổng hợp cũng rất lớn so với từ trường ngoài, nhưng nếu ngắt dòng điện qua ống dây, từ tính của lõi thép vẫn được giữ trong một thời gian. Thanh thép trở thành nam châm vĩnh cửu hay nam châm. * Chất sắt từ mà từ tính tồn tại khá lâu khi từ trường ngoài triệt tiêu gọi là chất sắt từ cứng.
SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT. SẮT TỪ
1. Các chất thuận từ và nghịch từ
2. Các chất sắt từ
3. Nam châm điện. Nam châm vĩnh cửu
4. Hiện tượng từ trễ.
Xét ống dây có lõi thép, lúc đầu thanh thép chưa bị từ hóa.
Cho dòng điện qua ống dây tăng từ 0 đến I, từ trường ngoài tăng từ 0 đến B0. Từ trường của lõi thép tăng từ 0 đến B1 theo đường cong OAM
Cho từ trường ngoài giảm từ B0 đến 0, giữ nguyên chiều, thì từ trường của lõi thép giame đến 0 theo đường cong MP. Khi từ trường ngoài bằng 0, từ trường lõi thép khác 0 ( ứng với điểm P). Từ trường ứng với điểm P gọi là từ trường còn dư hay từ dư của lõi thép. Đường cong từ trường của lõi thép giảm chậm hơn-trễ hơn- từ trường ngoài
Hiện tượng từ trễ
Từ trễ (magnetic hysteresis) là hiện tượng bất thuận nghịch giữa quá trình từ hóa và đảo từ ở các vật liệu sắt từ do khả năng giữ lại từ tính của các vật liệu sắt từ
Khi lõi thép bị từ hoá bởi từ trường ngoài, triệt tiêu từ trường ngoài, trong lõi thép vẫn còn tồn tại từ trường, gọi là từ dư
Khi lõi thép có từ dư, ta áp từ trường ngoài có chiều ngược với chiều của từ dư và độ lớn bằng B, khi đó từ trường lõi thép bị triệt tiêu. Khi đó, B được gọi là từ trường kháng từ
Đường cong kín hay chu trình từ trễ của một chất diễn tả sự phụ thuộc của sự từ hoá trong chất đó vào từ trường ngoài
Hình 34.2. Chu trình từ trễ của chất sắt từ
SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT. SẮT TỪ
4. Hiện tượng từ trễ.
Xét ống dây có lõi thép, lúc đầu thanh thép chưa bị từ hóa.
Cho dòng điện qua ống dây tăng từ 0 đến I, từ trường ngoài tăng từ 0 đến B0. Từ trường của lõi thép tăng từ 0 đến B1 theo đường cong OAM
Cho từ trường ngoài giảm từ B0 đến 0, giữ nguyên chiều, thì từ trường của lõi thép giame đến 0 theo đường cong MP. Khi từ trường ngoài bằng 0, từ trường lõi thép khác 0 ( ứng với điểm P). Từ trường ứng với điểm P gọi là từ trường còn dư hay từ dư của lõi thép. Đường cong từ trường của lõi thép giảm chậm hơn-trễ hơn- từ trường ngoài
Từ trường kháng từ: BC
Chu trình từ trễ.
SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT. SẮT TỪ
1. Các chất thuận từ và nghịch từ
2. Các chất sắt từ
3. Nam châm điện. Nam châm vĩnh cửu
4. Hiện tượng từ trễ.
5. Ứng dụng của các vật sắt từ.
Theo SGK
SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT. SẮT TỪ
Củng cố:
C1. Phát biểu n?o sau đây l? đúng?
A. Chất thuận từ l? chất bị nhiễm từ rất mạnh, chất nghịch từ l? chất không bị nhiễm từ
B. Chất thuận từ v? chất nghịch từ đều bị từ hóa khi đặt trong từ tr?ờng v? bị mất từ tính khi từ tr?ờng ngo?i mất đi.
C. Các nam châm l? các chất thuận từ.
D. Sắt v? các hợp chất của sắt l? các chất thuận từ.
SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT. SẮT TỪ
Củng cố:
C2. Các chất sắt từ bị nhiễm từ rất mạnh l? do:
A. trong chất sắt từ có các miền nhiễm từ tự nhiên giống nh? các kim nam châm nhỏ
B. trong chất sắt từ có các dòng điện phân tử gây ra từ tr?ờng
C. chất sắt từ l? chất thuận từ
D. chất sắt từ l? chất nghịch từ
SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT. SẮT TỪ
Củng cố:
C3. Chọn câu phát biểu đúng?
A. Từ tính của nam châm vĩnh cửu l? không đổi, không phụ thuộc các yếu tố bên ngo?i
B. Nam châm điện l? một ống dây có lõi sắt, khi có dòng điện chạy qua ống dây lõi sắt bị nhiễm từ,
khi ngắt dòng điện qua ống dây từ tính của lõi sắt không bị mất đi
C. Nam châm điện l? một ống dây có lõi sắt, khi có dòng điện chạy qua ống dây lõi sắt bị nhiễm từ
rất mạnh, khi ngắt dòng điện qua ống dây từ tính của lõi sắt bị mất đi
D. Nam châm vĩnh cửu l? các nam châm có trong tự nhiên, con ng?ời không tạo ra đ?ợc
SỰ TỪ HÓA CÁC CHẤT. SẮT TỪ
Củng cố:
C4. Phát biểu n?o sau đây l? không đúng?
A. Các chất sắt từ đ?ợc ứng dụng để chế tạo ra các nam châm điện v? nam châm vĩnh cửu.
B. Các chất sắt từ đ?ợc ứng dụng để chế tạo lõi thép của các động cơ, máy biến thế.
C. Các chất sắt từ đ?ợc ứng dụng để chế tạo băng từ để ghi âm, ghi hình.
D. Các chất sắt từ đ?ợc ứng dụng để chế tạo ra các dụng cụ đo l?ờng không bị ảnh h?ởng bởi từ
tr?ờng bên ngo?i.