• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Magnetyczny moment dipolowy



    Podstrony: [1] 2 [3] [4]
    Przeczytaj także...
    Amper – jednostka natężenia prądu elektrycznego. Jest jednostką podstawową w układzie SI i układzie MKSA oznaczaną w obu układach symbolem A.Równanie Pauliego – zaproponowane przez Wolfganga Pauliego uogólnienie równania Schrödingera na przypadek cząstki o spinie 1/2. Polega na dodaniu do hamiltonianu dodatkowej energii potencjalnej oddziaływania magnetycznego spinowego momentu dipolowego z polem magnetycznym:
    Definicja i jednostki momentu magnetycznego[]

    Moment magnetyczny pętli z prądem[]

    Moment magnetyczny wytwarzany przez prąd elektryczny o natężeniu I zamykający obszar o powierzchni S.

    Jeżeli w cienkim przewodzie o kształcie płaskiej pętli płynie stały prąd elektryczny, to wytwarza on pole magnetyczne. Pole to charakteryzuje się za pomocą dipolowego momentu magnetycznego zdefiniowanego wzorem :

    Elektryczny moment dipolowy jest to wektorowa wielkość fizyczna charakteryzująca dipol elektryczny. Dipol jest układem dwóch ładunków o tych samych wartościach bezwzględnych, ale przeciwnych znakach. Elektryczny moment dipolowy p dwóch punktowych ładunków o jednakowych wartościach q i przeciwnych znakach jest równy iloczynowi odległości między nimi i wartości ładunku dodatniego:Atom – podstawowy składnik materii. Składa się z małego dodatnio naładowanego jądra o dużej gęstości i otaczającej go chmury elektronowej o ujemnym ładunku elektrycznym.

    gdzie – dipolowy moment magnetyczny mierzony w jednostkach amper razy metr kwadratowy lub dżul / tesla wektor powierzchniowy o wartości równej polu powierzchni (w metrach kwadratowych) zamkniętej przez pętlę z prądem, – stałe natężenie prądu, mierzone w amperach.

    Moment dipolowy jest wektorem (dokładniej pseudowektorem) skierowanym prostopadle do powierzchni pętli, o zwrocie takim jak pokazuje rysunek.

    Fizyka atomowa – dział fizyki zajmujący się stanami elektronowymi w atomie, a więc wszystkim co określa własności chemiczne ciał.Moment elektromagnetyczny - moment siły powstający w maszynach elektrycznych (prądnicach lub silnikach) na skutek oddziaływania pól magnetycznych wytworzonych przez uzwojenie twornika i magneśnicy (wzbudzenia).

    Moment magnetyczny zespołu ładunków[]

  • Dla ośrodków ciągłych, w których płyną prądy elektryczne, moment magnetyczny definiuje się jako całkę objętościową z iloczynu wektorowego wektora wodzącego i gęstości prądu zadanego w punkcie :
  • Moment magnetyczny układu dyskretnych, poruszających się ładunków:
  • gdzie oznacza -ty ładunek, zaś i oznaczają odpowiednio jego wektor wodzący i wektor prędkości.

    Moment magnetyczny magnesu[]

    Moment magnetyczny magnesu sztabkowego wyraża wzór:

    Nukleony – wspólna nazwa protonów i neutronów, czyli podstawowych cząstek tworzących jądro atomu. Nukleony składają się z kwarków. Choć przez obecne teorie cząstek protony i neutrony nie są uznawane za cząstki elementarne, ale z historycznych względów zalicza się je do cząstek elementarnych.Mechanika kwantowa (teoria kwantów) – teoria praw ruchu obiektów świata mikroskopowego. Poszerza zakres mechaniki na odległości czasoprzestrzenne i energie, dla których przewidywania mechaniki klasycznej nie sprawdzały się. Opisuje przede wszystkim obiekty o bardzo małych masach i rozmiarach - np. atom, cząstki elementarne itp. Jej granicą dla średnich rozmiarów lub średnich energii czy pędów jest mechanika klasyczna.

    gdzie jest wartością mas magnetycznych skupionych na końcach magnesu, a jest wektorem łączącym masę magnetyczną bieguna południowego z północną.

    Rozwinięcie multipolowe – przedstawienie pola fizycznego, pochodzącego od źródeł zawartych w ograniczonym obszarze, w postaci szeregu potęg odwrotności odległości od punktu, w którym należy znaleźć potencjał. Taki opis jest często wykorzystywany dla potencjałów pól elektromagnetycznych i grawitacyjnych. Jako że m-ty wyraz rozwinięcia zanika z odległością od źródeł jak 1 r m {displaystyle {frac {1}{r^{m}}}} , to dla wystarczająco dużego r dominuje najniższy nieznikający wyraz rozwinięcia. Pierwszy wyraz rozwinięcia (m=1) jest członem monopolowym, następny (m=2) jest członem dipolowym, trzeci (m=3) kwadrupolowym itd. W przypadku rozwinięcia we współrzędnych sferycznych, kolejne wyrazy opisują elementy geometrii pola o coraz mniejszej rozciągłości kątowej. Wyraz monopolowy ma symetrię sferyczną (nie zależy od współrzędnych kątowych), wyraz dipolowy zmienia znak na sferze przy przekraczaniu płaszczyzny symetrii pola.Gęstość prądu – intuicyjnie jest to wielkość fizyczna określająca natężenie prądu elektrycznego przypadającego na jednostkę powierzchni przekroju poprzecznego przewodnika.

    Jednostki[]

    Do mierzenia momentu magnetycznego układów makroskopowych (np. zwojnica) stosuje się jednostkę układu SI równą A·m (= J·T).

    W fizyce atomowej mierzy się go w magnetonach Bohra (tu magnetyzm wynika z obecności elektronów w atomie): 1 μB ≈ 10 J·T

    W fizyce jądrowej wyraża się go w magnetonach jądrowych, przy opisie znacznie słabszego magnetyzmu jąder i nukleonów: 1 μN ≈ 5 × 10 J·T

    Dipol magnetyczny w polu magnetycznym[]

    Moment siły wywierany na dipol przez pole[]

    Oddziaływanie zewnętrznego pola magnetycznego na dipol magnetyczny, tj. ciało posiadające moment magnetycznym (którym może być np. ramka z prądem elektrycznym lub magnes) prowadzi do powstania momentu siły, którym pole działa na ciało

    Pojęcie liczby kwantowej pojawiło się w fizyce wraz z odkryciem mechaniki kwantowej. Okazało się, że właściwie wszystkie wielkości fizyczne mierzone w mikroświecie atomów i cząsteczek podlegają zjawisku kwantowania, tzn. mogą przyjmować tylko pewne ściśle określone wartości. Na przykład elektrony w atomie znajdują się na ściśle określonych orbitach i mogą znajdować się tylko tam, z dokładnością określoną przez zasadę nieoznaczoności. Z drugiej strony każdej orbicie odpowiada pewna energia. Bliższe badania pokazały, że w podobny sposób zachowują się także inne wielkości np. pęd, moment pędu czy moment magnetyczny (kwantowaniu podlega tu nie tylko wartość, ale i położenie wektora w przestrzeni albo jego rzutu na wybraną oś). Wobec takiego stanu rzeczy naturalnym pomysłem było po prostu ponumerowanie wszystkich możliwych wartości np. energii czy momentu pędu. Te numery to właśnie liczby kwantowe.Tesla (T) – jednostka indukcji magnetycznej w układzie SI (jednostka pochodna układu SI). 1 tesla może być interpretowana jako taka wartość indukcji magnetycznej, która na ładunek 1 C, poruszający się z prędkością 1 m/s prostopadle do linii pola magnetycznego, działa z siłą Lorentza o wartości równej 1 N.

    gdzie

    Powierzchnia to dwuwymiarowy odpowiednik pojęcia krzywej. Także potoczne określenie pola powierzchni (np. mówiąc o "powierzchni w km²" mamy na myśli właśnie pole powierzchni).Monopol magnetyczny – hipotetyczna cząstka wprowadzona w 1931 [Dirac P.A.M., Proc. Roy.. Soc., A133, 60 (1931)] przez Paula Adriena Maurice’a Diraca, posiadająca tylko jeden biegun magnetyczny.
    jest momentem siły w jednostkach N·m, jest momentem magnetycznym, mierzonym w jednostkach A·m², jest indukcją zewnętrznego pola magnetycznego, mierzoną w teslach T.

    Energia potencjalna dipola w polu[]

    Oddziaływanie dipola magnetycznego z zewnętrznym polem magnetycznym można opisać też za pomocą energii potencjalnej U , jaką ma układ ciało – pole

    Spektroskopia EPR (spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnetycznego, zwana również elektronowym rezonansem spinowym, ESR, dla odróżnienia od rezonansu cyklotronowego) – technika spektroskopii pozwalająca na wykrycie substancji zawierających jeden lub więcej niesparowanych elektronów, takich jak wolne rodniki, jony metali przejściowych, pierwiastki ziem rzadkich, aktynowce, defekty w dielektrykach i węglu oraz elektrony przewodnictwa w metalach i półprzewodnikach.Elektrodynamiczna próżnia kwantowa jest stanem próżni w elektrodynamice kwantowej. Jest to stan najniższej energii (stan podstawowy) pola elektromagnetycznego, w którym pole jest skwantowane. Gdy stała Plancka dąży do zera, elektrodynamiczna próżnia kwantowa zamienia się w próżnię klasyczną, czyli próżnię klasycznego elektromagnetyzmu. Klasyczna próżnia nie jest medium materialnym, ale układem odniesienia służącym do zdefiniowania jednostek SI. Jej przenikalnością jest przenikalność elektryczna próżni, zaś przepuszczalnością – przenikalność magnetyczna próżni, obydwie dane definicją i nie będące mierzalnymi własnościami.

    Energia ta zależy od aktualnego kąta ustawienia wektora względem wektora pola : gdy wektory te mają przeciwne zwroty, to energia potencjalna jest maksymalna, zaś dla zwrotów zgodnych – minimalna.

    Proton, p (z gr. πρῶτον – "pierwsze") − trwała cząstka subatomowa z grupy barionów o ładunku +1 i masie spoczynkowej równej ok. 1 u.Spin – moment własny pędu cząstki w układzie, w którym nie wykonuje ruchu postępowego. Własny oznacza tu taki, który nie wynika z ruchu danej cząstki względem innych cząstek, lecz tylko z samej natury tej cząstki. Każdy rodzaj cząstek elementarnych ma odpowiedni dla siebie spin. Cząstki będące konglomeratami cząstek elementarnych (np. jądra atomów) mają również swój spin będący sumą wektorową spinów wchodzących w skład jego cząstek elementarnych.

    W wyniku oddziaływania dipola z polem dipol może zacząć obracać się, dążąc do uzyskania minimum energii potencjalnej. Tracona energia zamienia się na energię kinetyczną jego ruchu obrotowego lub energię promieniowania. W przypadku cząstek mikroskopowych mogę one tracić lub zyskiwać energię potencjalną w polu w sposób skwantowany (skokowy).

    Cewka (induktor) Ruhmkorffa – urządzenie skonstruowane w 1850 roku przez Heinricha Daniela Ruhmkorffa, służące do otrzymywania wysokich napięć. Jest połączeniem transformatora o dużej liczbie zwojów w uzwojeniu wtórnym i iskrownika (takiego, jak stosowane w dzwonkach elektrycznych) przerywającego przepływ prądu w uzwojeniu pierwotnym.Fizyka jądrowa – dział fizyki zajmujący się badaniem budowy i przemian jądra atomowego. Zajmuje się badaniami doświadczalnymi, teoretycznymi oraz zastosowaniem techniki jądrowej.

    Zwrot momentu magnetycznego[]

    Sens fizyczny wyboru zwrotu momentu magnetycznego według wyżej podanej definicji jest następujący: jeżeli dipol oddziałując z zewnętrznym polem magnetycznym ustawi się tak, że przyjmie minimum energii potencjalnej, to jego biegun N znajdzie się bliżej bieguna S ciała, wytwarzającego to pole; wtedy wektor magnetyczny dipola będzie skierowany zgodnie ze zwrotem wektora indukcji magnetycznej pola.

    Dipol (z gr. dipolos - dwa bieguny) to układ dwóch różnoimiennych ładunków lub biegunów magnetycznych. Układ można scharakteryzować przez wektor zwany momentem dipolowym. Dipol wytwarza charakterystyczne pole zwane polem dipolowym.Energia potencjalna – energia jaką ma układ ciał umieszczony w polu sił zachowawczych, wynikająca z rozmieszczenia tych ciał. Równa jest pracy, jaką trzeba wykonać, aby uzyskać daną konfigurację ciał, wychodząc od innego rozmieszczenia, dla którego umownie przyjmuje się jej wartość równą zero. Konfigurację odniesienia dla danego układu fizycznego dobiera się zazwyczaj w ten sposób, aby układ miał w tej konfiguracji minimum energii potencjalnej. Podobnie jak pracę, energię potencjalną mierzy się w dżulach [J].


    Podstrony: [1] 2 [3] [4]



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    CODATA (ang. Committee on Data for Science and Technology), Komitet Danych dla Nauki i Techniki - międzynarodowa organizacja z siedzibą w Paryżu, założona w 1966 roku jako część ICSU (Międzynarodowej Rady Stowarzyszeń Naukowych).
    Indukcja magnetyczna (zwana również: "indukcją pola magnetycznego") - podstawowa wielkość wektorowa opisująca pole magnetyczne.
    Ładunek elektryczny ciała (lub układu ciał) – fundamentalna właściwość materii przejawiająca się w oddziaływaniu elektromagnetycznym ciał obdarzonych tym ładunkiem. Ciała obdarzone ładunkiem mają zdolność wytwarzania pola elektromagnetycznego oraz oddziaływania z tym polem. Oddziaływanie ładunku z polem elektromagnetycznym jest określone przez siłę Lorentza i jest jednym z oddziaływań podstawowych.
    Neutron (z łac. neuter – "obojętny") – cząstka subatomowa występująca w jądrach atomowych. Jest obojętny elektrycznie. Posiada spin ½.
    Metr – jednostka podstawowa długości w układach: SI, MKS, MKSA, MTS, oznaczenie m. Metr został zdefiniowany 26 marca 1791 roku we Francji w celu ujednolicenia jednostek odległości. W myśl definicji zatwierdzonej przez XVII Generalną Konferencję Miar i Wag w 1983 jest to odległość, jaką pokonuje światło w próżni w czasie 1/299 792 458 s.
    Magneton Bohra (oznaczany μB) jest stałą fizyczną o wymiarze momentu magnetycznego. Jest to wartość momentu magnetycznego elektronu znajdującego się na orbicie Bohra.
    Pomiar – według współczesnej fizyki proces oddziaływania przyrządu pomiarowego z badanym obiektem, zachodzący w czasie i przestrzeni, którego wynikiem jest uzyskanie informacji o własnościach obiektu.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.058 sek.