Впервые, о каменных породах, имеющих свойство притягивать железные предметы, было упомянуто в VI веке до н. э. греческим философом-физиком Фалесом. Изучение физических свойств магнита было предпринято в XIII веке н.э. француским учёным Пьером де Марикуром. В 1269г. вышла его книга «Послание о магните», где были подробно описаны способы нахождения полюсов магнита, намагничивания стрелки компаса и некоторые свойства магнита.
Детальное описание процесса намагничивания начнём с рассмотрения электростатического(кулоновского) поля электрона, поскольку электрон является элементарной частицей, входящей в состав атомов всех материалов, в том числе, и обладающих магнитными свойствами.
При большой плотности электронов, радиальное электростатическое поле, каждого из них, начинает деформироваться и выдавливаться в сторону свободного пространства. Таким образом возникает однонаправленное электростатическое поле электронов.
Расходящиеся лепестки электроскопа(рис.1) подтверждают наличие на них суммарного электростатического поля.
Деформация(вытянутость) электростатического поля электрона, наблюдается на обкладках воздушного конденсатора(рис.2), но в этом случае она связана с притягивающим влиянием положительного заряда.
В целом, же, из приведённых результатов двух экспериментов следует основной вывод: - электростатическое поле электрона способно к видоизменению(деформированию).
Обладание электростатическим (кулоновским) полем, является неотъемлемым свойством электрона. Поэтому, в дальнейшем, рассматривая электрон в атоме металла, мы вынуждены рассматривать его совместно с кулоновским полем. Мы вынуждены, также, учитывать некоторую вытянутость этого поля, по отношению к положительно заряженному ядру атома.
Для некоторых металлов, имеющих электроны d- и f- оболочек (железо(рис.5), кобальт, никель, ниодим(рис.6), самарий), свободные (валентные) электроны несколько удалены от ядер атомов, по сравнению с электронами p- оболочек. Вследствие этого, у свободных электронов d- и f- оболочек кулоновские поля электронов вытянуты в двух противоположных направлениях – большая часть поля в направлении собственного ядра, а меньшая – в направлении соседнего ядра(рис.3).
Теперь, если воздействовать, скажем, на верхнюю часть пластины «южным» полюсом постоянного магнита( рис.4), то можно добиться смещения кулоновского поля электронов верхнего слоя атомов в направлении - от своего ядра, вверх. Смещение кулоновского поля вверх приведет к тому, что из атома образуется диполь, где «северный» полюс – есть смещённое кулоновское поле, а «южный» принадлежит, оставшемуся на месте в кристаллической решётке, ядру.
Ядро, вследствие такого смещения поля электрона, приобретает положительный статический заряд и, вследствие этого, притянет поле электрона нижнего за ним атома(рис.4). Передаваясь по цепочке вниз, процесс намагничивания доходит до последнего ряда атомов. Ядра этих атомов, оказавшись «южным» полюсом, притянут к себе силовые линии(кулоновское поле электронов) «северного» полюса постоянного магнита. На рис.4 показан процесс намагничивания лишь для двух атомов.
Легкое постукивание по одному из краёв пластины ускорят процесс намагничивания.
Если, теперь, убрать постоянный магнит, то вытянутые, за пределы пластины кулоновские поля электронов, вынуждены будут замкнуться на, статически положительно заряженные, ядра нижнего ряда атомов. Этот, заключительный этап намагничивания и носит название – замыкания силовых линий «северного» полюса на «южный».
Объединенные кристаллической решёткой, атомы, внутри намагниченной пластины, становятся диполями, и приобретают, при этом, каждый - свой «северный» и «южный» полюса(рис.4). Повторюсь, отметив, что в намагничивании пластины участвуют свободные электроны металла. Причём, при чётном количестве свободных электронов, магнитные свойства металла более выражены.
Магнитные свойства металлов с f- оболочками(рис.6) проявляются сильнее, чем у металлов с d- оболочками(рис.5), вследствие, как я уже упоминал, большей удалённости электрона с его кулоновским полем от ядра атома.
Такой, же, эффект намагничивания произойдет и при последовательном натирании половинок металлической пластины, разными полюсами постоянного магнита.
Список литературы:
1. Ипатов П. А. Общая теория взаимодействий. http://www.b-i-o-n.ru/
2. Яворский Б. М., Детлаф А. А., Лебедев А. К. Справочник по физике. Изд-е 8-е, перераб. М.: ОНИКС, 2007.
3. Лучин А. А. О коренных вопросах физики в электронике (с философским подтекстом). М.: Издательство ЛКИ/URSS, 2008.
4. Физические величины. Справочник / Под ред. И. С. Григорьева и Е. 3. Мейлихова. М.: Энергоиздат, 1991.
Добавлено спустя 5 дней 16 часов 58 минут 45 секунд:
Якоv писал(а):кулоновские поля электронов вытянуты в двух противоположных направлениях – большая часть поля в направлении собственного ядра, а меньшая – в направлении соседнего ядра(рис.3)
Здесь у меня существенная поправка : " кулоновские поля электронов могут быть вытянуты в разных направлениях, но всегда - большая часть в направлении собственного ядра, а меньшая часть поля, в направлении соседнего ядра (рис.3)"
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать
