Нацрт:Магнетика

Магнетика (енгл. Magnetica) је наука о својствима магнета.

Физичке величине магнета

Магнетна атракција је привлачење метала у магнетном пољу.

Јачина атракционог поља је мера силе привлачења метала у магнетном пољу.

Јачина се познаје по снажнијој или слабијој залепљености метала за магнет. Мали магнет са малим пољем али великом јачином привлачења може привући огроман метал. Када се искључи јачина није могуће привлачење или одбијање.

Магнетна репулзија је одбијање метала од магнетног поља.

Јачина репулзионог поља је мера силе одбијања метала од магнетног поља.

Јачина репулзионог полумагнета је мера силе одбијања метала од магнета без магнетног поља. При додиру одбојног магнета без одбојног поља, метал се одбија.

На површини магнета постоје два захтева за континуитет: Компонента H паралелна са површином мора бити непрекидна (без скока вредности на површини). Компонента B окомита (перпендикуларна) на површину мора бити непрекидна.

Магнетизација $\mathbf {M}$ је стварање масе залепљености кроз запремину метала и добијање магнета.

Јачина магнетизације $\mathbf {I}$ је вакуумска пропустљивост магнетизације.

$\mathbf {I} =\mu _{0}\mathbf {M}$

Јачина магнетног поља $\mathbf {T}$ је флукс магнетног поља по површини (квадратни метар).

Флукс магнетног поља $\mathbf {Wb}$ је јачина магнетног поља по квадратном метру.

Јачина магнетног поља $\mathbf {H}$ је флукс магнетног поља по дужини (метру).

Флукс магнетног поља $\mathbf {Oe}$ је јачина магнетног поља по метру.

Густина магнетног поља $\mathbf {B}$ је количина магнетног флукса по квадратном метру.

Густина магнетног флукса $\mathbf {Gs}$ је количина магнетног поља по квадратном метару.

Јачина магнетног флукса $\mathbf {A}$ је попречни пресек магнетног поља у квадратним метрима.

Снага магнетног флукса $\mathbf {Mx}$ је укупан флукс преко површине од једног квадратног центиметра управно на магнетно поље јачине један гаус.

Снага магнетног поља $\mathbf {P}$ је чврстина магнетног флукса по квадратном метру.

Доказ постојања јачине магнетизма око магнета

Доказ постојања густине магнетизма у магнету

Доказ зависности јачине спајања метала за магнет од врсте материјала

Магнетни флукс $\mathbf {\Phi }$ је магнетна маса из површине магнетног поља кроз површину спојеног метала.

$\Phi =\mathbf {B} \cdot \mathbf {S} \$

$\scriptstyle \mathbf {\Phi }$ је магнетни флукс

$\scriptstyle \mathbf {B}$ је густина магнетног поља

$\scriptstyle \mathbf {S}$ је продорност магнетног флукса

Вредност промене флукса ${\dot {\Phi }}$ је мењање магнетизма кроз површину магнетног поља спојеног са металом.

Магнетни ток $\mathbf {\Phi } _{\mathbf {B} }$ је густина која пролази кроз спојеног метала и магнета.

Ланчани магнетни флукс $\mathbf {\Psi }$ је преношење магнетизма са једног магнета на више метала.

$\Psi =\mathbf {\mathrm {N} } \cdot \mathbf {\Phi } \$

Магнетна лепљивост је производ јачине залепљености и густине залепљености. При високим температурама настаје лепљивост. Настајањем лепљивости може се пренети магнетно својство из магнета у метал. Метал лепљењем за магнет добија магнетна својства (магнетизам) на површини за коју је био залепљен. Магнетна одлепљивост је одвојеност лепљивог магнета и површине метала. Магнетна залепљивост је спојеност лепљивог магнета и површине метала. Магнетна одлепљеност је оно што преостаје након одвајање залепљеног метала од магнет.

Магнетна сусцепција је зависност залепљености метала од јачине поље. Магнетна сусцептибилност ${\mathcal {X}}$ је мера колико ће материјал постати магнетизован.

${\boldsymbol {\chi }}={\frac {\mathbf {M} }{\mathbf {H} }}$

Кири сусцептибилност $\chi _{\rm {Curie}}$ је повећање или смањење магнетизације (залепљеност) пропорционално повећава или смањује сусцептибилност. Ландау сусцептибилност $\chi _{\rm {Landau}}$ је повећање или смањење јачине привлачног поља обрнуто пропорционално повећава или смањује сусцептибилност. Ван Влек сусцептибилност $\chi _{\rm {VanVleck}}$ односи се на позитиван и температурно независан допринос магнетној сусцептибилности материјала. Де Хас-ван Алпен сусцептибилност $\chi _{\rm {DeHaasVanAlphen}}$ је магнетна сусцептибилност метала осцилира како се повећава интензитет магнетног поља.

Mагнетна реманенција је остајање магнетизма у магнету након демагнетизације. Mагнетна реманентност ${R}$ је мера колико остаје магнетизма у магнету након демагнетизације. Четири типа реманенције: сатурациона реманенција, изотермална реманенција, анхистерезна реманенција и вискозна реманенција. Сатурација реманенције је остајање магнетизма у магнету након његовог засићења. Изотермална реманенција је остајање магнетизма у магнету након његовог грејања. Анхистерезна реманенција је тренутно остајање магнетизма у магнету. Вискозна реманенција је остајање магнетизма у магнету након његовог грејања и претварања у густо течно стање.

Mагнетна риманенција је вредност магнетизације када се јачина магнетног поља смањи на нулу. Mагнетна риманентност је мера вредности магнетизације када се јачина магнетног поља смањи на нулу.

Mагнетна сатурација је засићење густине магнетизације у магнету. Mагнетна сатуративност ${S}$ је мера засићења густине магнетизације у магнету. Магнетна сатуратизација је немогућност одлепљивања метала од магнет због густине магнетизације. Оно што спречава стварање коначне густине магнетизма јесте Отпор сатурацији ${U}_{S}$.

Магнетна пермеација је пропуштање густине залепљености. Магнетна пермеабилност $\mathbf {\mu }$ је мера пропустивости метала кроз магнетно поље или пропустивости густине залепљености.

$\mu =\mu _{0}\cdot \mu _{\mathrm {r} }$

Дензитетска пермеабилност $\mu _{B}$ је пропустљивост густине залепљености метала за магнет. Поларизациона пермеабилност $\mu _{J}$ је пропустљивост густине материје и пропустљивост густине вакуума у магнету. Нуклеарна пермеабилност $\mu _{N}$ је пропустљивост густине спајања и раздвајања лепљивости метала и магнета. Вакуумска пермеабилност $\mu _{0}$ је пропустљивост простора без материје нпр. магнетно својство у магнету. Апсолутна пермеабилност $\mu _{a}$ је пропустљивост у целовитом магнету. Релативна пермеабилност $\mu _{r}$ је пропустљивост и непропустљивост у магнету. Инкрементална пермеабилност $\mu _{\Delta }$ је повећање величине пропустљивости материје. Инкрементална пермеабилност може бити фиксна или променљива и може се постепено или тренутно променити. Декрементална пермеабилност $\mu _{\nabla }$ је смањење величине пропустљивости материје.

Магнетна пермеабилност $\mathbf {\mu }$ је мера односа пропустљиве густине магнетног поља (B) и пропустљиве јачине магнетног поља (H).

${\boldsymbol {\mu }}={\frac {\mathbf {B} }{\mathbf {H} }}$

Магнетна пермитиција је непропустљивост магнета. Магнетна пермитивност ${\varepsilon }$ је мера односа непропустљиве јачине магнетног поља и непропустљиве густине магнетног поља.

${\boldsymbol {\varepsilon }}={\frac {\mathbf {H} }{\mathbf {B} }}$

Mагнетна поларизација $\mathbf {J}$ је разлика густине материје и густине вакуума у магнету.

${\begin{aligned}J&=B_{m}-B_{0}\\&=B_{m}-\mu _{0}\cdot H\end{aligned}}$

Јачина поларизације је однос јачине магнетног поља и магнетне сусцептибилност.

$\mathbf {J} =\mathbf {H} \chi$

Густина поларизације је однос пропустљивости и магнетизације.

$\mathbf {J} =\mu \mathbf {M}$

Магнетна левитација је лебдење метала на магнетном пољу. Левитација може бити статична (лебдећи објекат се не креће) или динамична (лебдећи објекат може да ротира).

Ефективно магнетно поље $\mathbf {H} _{\text{eff}}$ је постојање поља које је ефективно када се квантификује (изједначи) међудоменско спајање у магнетном материјалу.

$H_{\text{eff}}=H+\alpha M$

Магнетна напетост ${U}_{m}$ је мали помак површине магнета због додира метала при јачини поља.

$U_{m}=\int \mathbf {H} \cdot d\mathbf {s}$

Магнетни отпор је немогућност магнетизације материјала или немогућност спајања метала са магнетом. Отпор може бити активан и реактиван. Активан отпор јесте узрок, реактиван отпор јесте последица дешавања радње. Отпор може бити унутрашњи или спољашњи. Унутрашњи отпор спречава кретање због непропустљивости материјала. Спољашњи отпор спречава деформацију лома, савијања, истезања и непробојности. Магнетна отпорност је мерење колико износи немогућност магнетизације материјала. Три врсте отпора јесу ретенција, резистенција и релуктанција. Магнетна ретенција је отпорност магнетног материјала на промене магнетизације. Магнетна ретентност је мера отпорности магнетног материјала на промене магнетизације. Магнетна резистенција ${\mathcal {S}}$ јесте отпор при пролажењу магнетног флукса или магнетног поља кроз метал. Врсте резистенције су тунелска резистенција и колосална резистенција. Мера резистенције (отпора) јесте резистанса (отпорност). Магнетна релуктанција ${\mathcal {R}}$ јесте отпор због којег магнетно поље не пролази кроз метал. Релуктанција зависи од непропустљивости метала. Релуктанса је мера отпора материјала успостављању магнетног поља.

Магнетомоторна сила ${\mathcal {F}}$ је сила која покреће магнетни ток и опозитна (супротна) је магнетном отпору.

Магнетна ригидност $\mathbf {\xi }$ је мера чврстине магнетног поља при деформацији.

Магнетна адмитанса је однос вредности промене флукса и магнетомоторне силе.

$Y_{M}={\frac {\dot {\Phi }}{\mathcal {F}}}$

Обртно магнетно поље

Обртно магнетно поље $\mathbf {O}$ је ротација кружне површине магнета.

Пример обртног магнетног поља је Теслино јаје.

Магнетни померај $\mathbf {D}$ је померање металног јајета по подлози магнетног поља.

Херц вектор $\mathbf {\Pi }$ је зависност померања метала од јачине магнетног поља.

Поинтинг вектор је однос и зависност вектора (окретање) магнетног поља и јачине магнетног поља.

Вектор поларизације је зависност ротације металног јајета по кружној подлози од ротације магнетног поља.

Магнетни моменат $\mathbf {m}$ је кружна оријентација магнета коју производи јачина магнетног поља.

Аномалан магнетни моменат $a$ је неправилна ротација метала у пољу или магнетног поља.

Ротациона сила је једнака производу магнетног момента и густине залепљености.

$\tau =\mathbf {m} \cdot \mathbf {B} \$

Магнетни спин је вртња металног јајета око своје осе.

Вектор угаоног момента $\mathbf {L}$ је накривљена ротација при вртњи металног јајета.

Магнетна жирација $\mathbf {g}$ је ротација изван своје осе металног јајета у пољу.

Жиромагнетни рацио $\mathbf {\gamma }$ је однос магнетног момента и угаоног момента.

Магнетожирни рацио је однос угаоне прецесије фреквенције и магнетног момента.

Магнетна реконекција

Магнетна реконекција

Магнетна атракција је привлачење линија у пољу.

Магнетна репулзија је одбијањe линија у пољу.

Магнетна реконекција је непрекидно понављање спајања линија привлачења и претварања у линија одбијања.

Магнетна перманенција је непрекидно кретање линија у пољу.

Магнетна ретенција је излажење линија одбијање из поља.

Магнетна дифузија је спајање две линије привлачења.

Магнетна сепарација је одвајање спојених линија привлачења.

Магнетна тензија је кривљење линија магнетног поља.

Нестајање магнетизма у магнету

Демагнетизација је нестајање магнетизма у магнету. Демагнетизаност је мера нестајања магнетизма у магнету. Демагнетизационо поље $\mathbf {H} _{\text{d}}$ је јачина поља за демагнетизацију магнета. Киријева температура ${T}_{\text{C}}$ је температура топлоте услед које одређеним материјалима нестају унутрашња магнетна својства. Нелова температура ${T}_{\text{N}}$ је температура топлоте због које нестајање својства у магнету искључиво зависи од унутрашњег уређења. Кири-Вајсова температура ${T}_{\text{CW}}$ је температура топлоте услед које одређени материјали губе спољашња магнетна својства. Фермијева температура ${T}_{\text{F}}$ је температура топлоте услед које одређени материјали постају лепљивији. То је могуће при нижим температурама. Температура блокаде ${T}_{\text{B}}$ је температура топлоте због које није могућа демагнетизација магнета. Паулијева температура ${T}_{\text{P}}$ је температура топлоте услед које нестаје пропустљивост због које је немогућа демагнетизација. Вајсова температура ${T}_{\text{W}}$ је температура топлоте због које се смањује јачина привлачења магнетног поља. Мајснеров ефекат је избацивање магнетног поља из суперпроводника током његовог преласка у суперпроводљиво стање када се охлади испод критичне температуре. Ово избацивање ће одбити оближњи магнет. Мајснерова температура ${T}_{\text{M}}$ је температура хлађења услед које одређени материјали губе унутрашња магнетна својства. Мајснер-Оксенфелдов ефекат је враћање магнетног поља из суперпроводника током његовог преласка у суперпроводљиво стање када се охлади испод критичне температуре.

Киријева температура је збир Киријеве константе и Вајсове константе. Киријева константа C је непроменљивост величине сусцептибилности при грејању магнета. Вајсова константа Θ је непроменљивост величине пропустљивости при грејању магнета.

У материјалу који је претходно био магнетичан, магнетизација материјала је (приближно) директно пропорционална магнетном пољу. Међутим, ако се материјал загрева, та се пропорционалност смањује: за фиксну вредност поља, магнетизација је (приближно) обрнуто пропорционална температури. Ову чињеницу описује Киријев закон. Магнетизација је пропорционална Киријевој константи и густини магнетног поља, а обрнуто пропорционална температури.

$\mathbf {M} =C\cdot {\frac {\mathbf {B} }{T}}$

За низак ниво магнетизације, магнетизација парамагнета прати оно што је познато као Киријев закон. Овај закон указује на то да је сусцептибилност χ, парамагнетних материјала обрнуто пропорционална њиховој температури, већ да материјали постају магнетнији (лепљивији) на нижим температурама. Математички израз је:

$\mathbf {M} =\chi \mathbf {H} ={\frac {C}{T}}\mathbf {H}$

Киријев фазни прелаз $\mathbf {\vartheta } _{\text{C}}$ је изнад Киријеве температуре (спонтане или усмерене) поново настајање магнета није могуће. Киријев фазни прелаз $\mathbf {\varsigma } _{\text{C}}$ је испод Киријеве температуре поново настајање магнета је могуће. Киријева тачка је између изнад и испод Киријеве температуре.

Гаусизација је процес смањења магнетизма у магнету које је остало након демагнетизације. Гаусизаност је мера смањења магнетизма у магнету које је остало након демагнетизације. Дегаусизација је процес елиминисања магнетизма у магнету које је остало након демагнетизације. Дегаусизаност је мера елиминисања магнетизма у магнету које је остало након демагнетизације.

Магнетна коерцитиција је магнетни интензитет потребан да се магнет демагнетизује. Јачина магнетне коерцитиције H_C је мерa колико је магнетног интензитета потребно да се магнет демагнетизује. Магнетна коерцитивност $\mathbf {C}$ у магнетном материјалу је јачина магнетног поља потребног за демагнетизацију тог материјала, након што је магнетизација узорка доведена до засићења јаким пољем. Коерцитивно поље се обично назива магнетним пољем које је потребно за демагнетизацију материјала. Коерцитивно поље је обрнуто поље које доводи магнетизацију на нулу након засићења магнетизације. Коерцитивна сила је интензитет примењеног магнетног поља потребног за демагнетизацију тог материјала. Нормална коерцитивност H_Cn је H поље потребно да се магнетни флукс (просечно B поље унутар материјала) смањи на нулу. Интринзиктивна коерцитивност H_Ci је H поље потребно да се магнетизација (просечно M поље унутар материјала) смањи на нулу. Реманентна коерцитивност H_Cr је H поље потребно за смањење реманенције на нулу, што значи да када се поље H коначно врати на нулу, онда и B и M такође падају на нулу.

Магнетна ретентиција је појава задржавања магнетне масе (магнетизма). Магнетна ретентивност је мерa колико је задржано магнетизма у магнету. Ретентивна сила је сила задржава магнетизам. Отпор ретентиционој сили је отпор сили која задржава магнетизам.

Магнетна перманенција је непрекидно трајање јачине магнетног поља и магнетне масе у магнету. Магнетна перманентност је мера колико је непрекидно трајање јачине магнетног поља и магнетне масе у магнету.

Магнетна хистереза је трајање нестајања залепљености или магнетног поља. Магнетни хистерезис је кашњење са почетком трајања нестајања залепљености или магнетног поља. Магнетна анхистереза је тренутни нестанак залепљености или магнетног поља. Жил-Атертон модел хистерезе је кашњење са ротацијом која је понављање (обртни циклус). Прајзах модел хистерезе је кашњење између нестајања магнетног поља и залепљености. Бук-Вен модел хистерезе је кашњење са понављањем померања (циклус помераја) материјала у обртном магнетном пољу.

Литература

• Jiles, David C. (1998). Introduction to Magnetism and Magnetic Materials (2 изд.). CRC. ISBN 978-0-412-79860-3.