Site Loader

Содержание

Помогаю с учёбой — Преподаватель Анна Евкова

Рада видеть вас на моем сайте. Если вы здесь – значит, вам необходима помощь с учебой.

Я, Анна Евкова, бывший преподаватель Самарского института информатики и вычислительной техники и моя команда преподавателей поможем вам справиться с трудностями в заданиях. Мы поможем с любым заданием от простого заказа в одну формулу, или если у вас будет заказ на написание большой работы примерно на 198 страниц — мы это тоже умеем!

Я всегда в вашем смартфоне, заказывайте где удобно и когда удобно — просто прислав файлы в Telegram!

Все заказы выполняются качественно, профессионально и высылаются раньше срока. Каждый выполненный заказ проходит проверку на плагиат, вы не сдадите на проверку одинаковую с кем-то работу. Ваш заказ будет уникальным!

Подготовимся онлайн совместно со мной или с преподавателем из моей команды, проработаем базовые темы, освоим сложные разделы, отработаем экзаменационные задания и подойдём к сдаче любого предмета максимально подготовленным и расскажем все секреты.

Лучшие университеты мира: МГУ и MIT

Моя видео презентация:

Пять простых шагов и всё будет на ❝отлично❞

 Шаг 1Сфотографируйте задание

так, чтобы изображение было максимально четким. В чат прикрепите необходимые для выполнения вашей работы, лекции, учебники, методички и т. д. (если имеются). При необходимости напишите дополнительные пояснения.

 Шаг 2.  Все файлы пришлите мне в чат в Telegram

После этого я изучу и оценю. (Не забывайте чем больше времени, тем меньше цена!)

 Шаг 3.  Если всё понравится — оплатите. Оплатить можно с помощью баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, а также через Apple Pay и Google Pay.

 Шаг 4. 

Приступаю к работе. Все необходимые требования и сроки будут соблюдены. Более 78% заказов отправляются в чат раньше указанного времени.

 Шаг 5.  Получаете заказ в чат. Если у вас возникнут вопросы, я подробно отвечу. Гарантия на заказ действует 1 год. В течение этого времени ошибки в заказе будут исправлены.

ТОП 5 ответов на ваши вопросы

Как вы работаете?

Для того, чтобы разобраться с этим вопросом, предлагаю ознакомиться с простым алгоритмом:

  1. Вы присылаете необходимые файлы с описанием в Telegram.
  2. Я знакомлюсь с файлами, и оцениваю заказ.
  3. Вы оплачиваете заказ.
  4. Я, или преподаватель, начинаем работу над заказом.
  5. В согласованный срок, или раньше, Вы получаете свою работу файлом в чат.

Какая будет цена?

Невозможно ответить на этот вопрос не изучив файлы. Стоимость определяется исходя из нескольких важных факторов: уровень сложности задания, определенные требования к оформлению.

Для точной оценки стоимости присылайте файлы в чат в Telegram. Например: лекции, методички, учебники (если такие имеются).

Какой срок выполнения?

Минимальный срок выполнения заказа варьируется от 2 до 4 дней. Главное помнить, что для срочных заказов цена будет увеличиваться, а срок выполнения сокращаться.

Как происходит оплата?

Оплатить можно с помощью баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, а также через Apple Pay и Google Pay.

Какие гарантии?

Любые ошибки, допущенные мной или преподавателем в заказе, исправим в течении 1 года.

Что обо мне говорят студенты и школьники

Разместила отзывы с Ютуба и чуть ниже с Вконтакте, остальные отзывы на моём ютуб канале и социальных сетях.

                       

Правовые документы:

Условия использования

Политика конфиденциальности

Помогаю с учёбой — Преподаватель Анна Евкова

Рада видеть вас

на моем сайте. Если вы здесь – значит, вам необходима помощь с учебой.

Я, Анна Евкова, бывший преподаватель Самарского института информатики и вычислительной техники и моя команда преподавателей поможем вам справиться с трудностями в заданиях. Мы поможем с любым заданием от простого заказа в одну формулу, или если у вас будет заказ на написание большой работы примерно на 198 страниц — мы это тоже умеем!

Я всегда в вашем смартфоне, заказывайте где удобно и когда удобно — просто прислав файлы в Telegram!

Все заказы выполняются качественно, профессионально и высылаются раньше срока.

 Каждый выполненный заказ проходит проверку на плагиат, вы не сдадите на проверку одинаковую с кем-то работу. Ваш заказ будет уникальным!

Подготовимся онлайн совместно со мной или с преподавателем из моей команды, проработаем базовые темы, освоим сложные разделы, отработаем экзаменационные задания и подойдём к сдаче любого предмета максимально подготовленным и расскажем все секреты.

Лучшие университеты мира: МГУ и MIT

Моя видео презентация:

Пять простых шагов и всё будет на ❝отлично❞

 Шаг 1Сфотографируйте задание так, чтобы изображение было максимально четким. В чат прикрепите необходимые для выполнения вашей работы, лекции, учебники, методички и т. д. (если имеются). При необходимости напишите дополнительные пояснения.

 Шаг 2.  Все файлы пришлите мне в чат в Telegram

После этого я изучу и оценю. (Не забывайте чем больше времени, тем меньше цена!)

 Шаг 3.  Если всё понравится — оплатите.

Оплатить можно с помощью баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, а также через Apple Pay и Google Pay.

 Шаг 4.  Приступаю к работе. Все необходимые требования и сроки будут соблюдены. Более 78% заказов отправляются в чат раньше указанного времени.

 Шаг 5.  Получаете заказ в чат. Если у вас возникнут вопросы, я подробно отвечу. Гарантия на заказ действует 1 год. В течение этого времени ошибки в заказе будут исправлены.

ТОП 5 ответов на ваши вопросы

Как вы работаете?

Для того, чтобы разобраться с этим вопросом, предлагаю ознакомиться с простым алгоритмом:

  1. Вы присылаете необходимые файлы с описанием в Telegram.
  2. Я знакомлюсь с файлами, и оцениваю заказ.
  3. Вы оплачиваете заказ.
  4. Я, или преподаватель, начинаем работу над заказом.
  5. В согласованный срок, или раньше, Вы получаете свою работу файлом в чат.

Какая будет цена?

Невозможно ответить на этот вопрос не изучив файлы. Стоимость определяется исходя из нескольких важных факторов: уровень сложности задания, определенные требования к оформлению.

Для точной оценки стоимости присылайте файлы в чат в Telegram. Например: лекции, методички, учебники (если такие имеются).

Какой срок выполнения?

Минимальный срок выполнения заказа варьируется от 2 до 4 дней. Главное помнить, что для срочных заказов цена будет увеличиваться, а срок выполнения сокращаться.

Как происходит оплата?

Оплатить можно с помощью баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, а также через Apple Pay и Google Pay.

Какие гарантии?

Любые ошибки, допущенные мной или преподавателем в заказе, исправим в течении 1 года.

Что обо мне говорят студенты и школьники

Разместила отзывы с Ютуба и чуть ниже с Вконтакте, остальные отзывы на моём ютуб канале и социальных сетях.

                       

Правовые документы:

Условия использования

Политика конфиденциальности

Лаборатория физики магнитных явлений — Русский

Современная лаборатория физики магнитных явлений характеризуется сочетанием нескольких взаимопроникающих и поддерживающих друг друга направлений. Есть две технологических группы: молекулярно –лучевая эпитаксия магнитных пленок и наноструктур в сверхвысоком вакууме (Сергей Николаевич Варнаков, Иван Александрович Яковлев, Сергей Александрович Лященко, Иван Анатольевич Тарасов, Дмитрий Валентинович Шевцов), рост магнитных монокристаллов и поликристаллов (Валерий Васильевич Руденко и Вячеслав Анатольевич Дудников), экспериментальные группы магнитооптических исследований магнитных материалов (Ирина Самсоновна Эдельман, Руслан Дмитриевич Иванцов, Оксана Станиславовна Иванова, Дмитрий Анатольевич Петров), спектроскопии магнитных материалов (Александр Валентинович Малаховский, Александр Леонидович Сухачев), группа транспортных и магнитных исследований (Наталья Валерьевна Казак), которая также активно использует современные синхротронные методики рентгеновской спектроскопии (Михаил Сергеевич Платунов), группа исследования магнитных наночастиц для биомедицинских применений (Алексей Эдуардович Соколов), группа синхротронных исследований структуры биомолекул с помощью малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (Владимир Николаевич Заблуда). Есть две теоретические группы: расчеты методами теории функционала плотности свойств твердотельных материалов (Александр Семенович Федоров) и биомолекул (Феликс Николаевич Томилин), и группа по созданию новых методов расчета материалов с сильными электронными корреляциями (С.Г. Овчинников, Игорь Семенович Сандалов, Владимир Александрович Гавричков, Максим Михайлович Коршунов, Елена Игоревна Шнейдер, Юрий Сергеевич Орлов и Илья Александрович Макаров).

Казалось бы, при такой разнородности и широте тематик неминуема самоизоляция каждой группы. На самом деле это не так. Один пример: технологи из группы С.Н. Варнакова получили высококачественную монокристаллическую пленку ферромагнитного силицида Fe3Si, группа теоретиков под руководством И.С. Сандалова выполнила расчеты электронной структуры и оптических спектров поглощения тремя различными вариантами учета электронных корреляций за пределами теории функционала плотности, сравнение с измеренными экспериментально спектрами показало, что только наилучший с точки зрения теории метод с самосогласованным расчетом массового оператора дает согласие с экспериментов во всем диапазоне частот. Таких примеров можно привести немало.

Например, в группе И.С. Эдельман исследовались магнитооптические пленки наночастиц грейгита Fe3S4, а в группе А.С. Федорова были проведены зонные расчеты спин-поляризованных плотностей состояний. Было обнаружено совпадение энергий наблюдаемых пиков в спектрах с энергиями наиболее интенсивных межзонных переходов.

Другой пример: Н.В. Казак исследовала при низких температурах магнитные свойства редкоземельных кобальтитов GdCoO, полученных В.А. Дудниковым, и выделила вклад ионов гадолиния, сам В.А. Дудников провел высокотемпературные магнитные измерения и выделил вклад кобальта, А.С. Федоров и АА. Кузубов рассчитали в теории фукнционала плотности параметры элементарной ячейки в двух возможных состояниях ионов кобальта с высоким спином и с низким спином, прецизионная рентгеновская диффракция в широком интервале температур, измеренная Леонидом Александровичем Соловьевым из института химии и химической технологии, обнаружила области в образце с параметрами высокоспинового и низкоспинового состояния, А.Э. Соколов и В.Н. Заблуда исследовали спектры поглощения, Ю.С. Орлов рассчитал электронную структуру с учетом сильных электроных корреляций. В результате такого комплексного подхода была установлена природа необычно сильной связи между свойствами решетки, электронной и магнитной подсистем в редкоземельных кобальтитах.

  • Магнитооптика и особенности электронных состояний наночастиц и нанослоев магнитных металлов и их соединений в составе нанострук-турированных композитных материалов и гибридных структур
    (И.С. Эдельман, Р.Д.Иванцов, О.С.Иванова, Ю.Э.Самошкина, В.Н.Заблуда, А.Э.Соколов, Петров Д.А.)

    За отчетный период исследовано взаимодействие электромагнитного излучения оптического диапазона с ансамблями наночастиц CuCr2Se4, Dy3Fe5O12 и пленочных структур на основе CuCr2Se4 и PrSrMnO3. Основное внимание уделено магнитному круговому дихроизму (МКД), измеряемому по методике, ранее разработанной участниками проекта. МКД – наиболее информативный магнитооптический эффект с точки зрения расшифровки структуры возбужденных состояний магнитоактивных ионов. Также проведены структурные и магнитные исследования, необходимые для интерпретации магнитооптических данных.

    Впервые синтезированы и изучены ансамбли наночастиц CuCr2Se4 в форме правильных нано-кристаллов, ориентированных в кристаллографичес-кой плоскости (111), в сопоставлении с аналогично ориентированными тонкими пленками такого же состава. Обнаружена тенденция наночастиц образовывать сборки в виде стопок, состоящих из ориентированных плоскостями друг к другу пластин (рисунок 1а). Вследствие магнито-статического взаимодействия в отсутствие внешнего поля магнитные моменты соседних нано-пластинок направлены противоположно друг другу и суммарный магнитный момент всех частиц близок к нулю (рисунок 1 б).

    Рис. 1. Электронно-микроскопическое изображение стопок нано-пластин (а), схемы ориентаций магнитных моментов наночастиц в стопках и ориентаций осей легкого намагничивания в отдельной нанопластинке (б).

    При приложении поля все моменты выстраиваются по его направлению, в результате появляется суммарный момент «стопки», что позволяет с помощью магнитного поля перемещать ее в нужном направлении. Показано, что магнитные, резонансные, транспортные и магнитооптические свойства как частиц, так и пленок обусловлены особенностями структуры и магнитной анизотропии.

    Впервые изучен МКД в оптическом диапазоне для ансамбля наночастиц диспрозиевого феррита-граната (ДИГ), синтезированных по новой модификации метода осаждения анионообменной смолы. В спектре МКД выявлены пики, связанные с электронными переходами в ионах железа и диспрозия, расположенных в различных спектральных интервалах (рисунок 2). Были изучены зависимости интенсивности пика МКД от величины температуры и внешнего магнитного поля. Впервые изучена температурная зависимость вклада редкоземельных ионов Dy в спектр МКД, что может быть использовано для более глубокого изучения свойств редкоземельных гранатов в области температуры магнитной компенсации.

    Рис. 2. Спектры МКД композитного образца, содержащего наночастицы ДИГ при температурах 90 К (красная линия) и 297 К (черная линия) (а). Максимум МКД, связанный с переходом 6h25/2 →6F5/2 в ионе Dy3+ при различных температурах (б). H=3 кЭ. Tкомпенсации≈215 K.

    Исследованы температурные зависимости магнитной восприимчивости (рисунок 3а) и электронного магнитного резонанса (рисунок 3б) в поликристаллических пленках Pr1−xSrxMnO3/YSZ (x = 0.2, 0.4). На основании результатов этих экспериментов сделано заключение, что в исследованных пленках толщиной 50–130 нм при температурах выше Tc (соответственно 115 К, 215 K) реализуется фаза, подобная фазе Гриффитса, представляющая собой ферромагнитные корреляции ближнего порядка в парамагнитной области.

    Рис. 3.Температурные зависимости магнитной восприимчивости и ее обратной величины для Pr1−xSrxMnO3/YSZ (d ∼ 100 нм) (а). Температурные зависимости спектров электронного магнитного резонанса в пленке Pr0.6Sr0.4MnO3/YSZ (d ∼ 130 нм) (б).

  • Отработка технологии создания и исследование магнитных наноструктур ферромагнетик/полупроводник как новых материалов спинтроники
    (С.Н.Варнаков, Лященко С.А., Максимова О.А., Тарасов И.А., Яковлев И.А.)

    Синтезированы наноматериалы на основе тонких пленок силицидов железа и марганца с целью создания планарных структур для спинтроники, в том числе пленки Fe1-xSix с сильной одноосной магнитной анизотропией, исследованы структура и магнитные свойства пленок методами in situ магнитооптической эллипсометрии. Предложен метод формирования планарных наноструктур на основе эпитаксиальных пленок Fe1-xSix на поверхности Si(111), выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Проведена модернизация сверхвысоковакуумной многофункциональной установки, позволяющей в едином технологическом цикле получать полупроводниковые или металлические наноструктуры и исследовать их оптические и магнитооптические свойства в температурном диапазоне 85÷900 K. Для этого был разработан оригинальный держатель образца (Рисунок 4).

    Рис. 4.Держатель образца. 1 — винт, 2 — шайба, 3 –диэлектрические втулки, 4 — токопровод, 5 — контакты, 6 — ограничители, 7 – ограничительный элемент , 8 — платиновое термосопротивление ЧЭП-2888, 9 — крепление, 10 –держатель образца, 11 — шток, 12 – коаксиальная трубка, 13 -образец, 14 – диэлектрическая пластина.

    Возможности созданной системы были продемонстрированы на примере измерения температурной зависимости спектрограмм комплексной диэлектрической проницаемости объемного Si. Методика анализа магнитооптических данных, получаемых на упомянутой выше магнитоэллипсометрической установке. развита для двуслойной модели ферромагнитных наносруктур. Реализованные алгоритмы позволяют по данным измерений эллипсометрических параметров и поправок в них рассчитывать комплексный коэффициент преломления, а также комплексный магнитооптический параметр Фохта Q.

  • Исследование взаимосвязи электронной структуры и магнитных свойств в новых магнитных материалах с низкомерными магнитными подсистемами и сильными электронными корреляциями с применением синхротронных методов
    (Н.В. Казак, В.А.Дудников, В.В.Руденко)

    Для раствор–расплавов на основе тримолибдата висмута (Bi2Mo3O12) определены основные параметры кристаллизации и найдены условия устойчивого роста монокристаллов Mn2-xFexBO4 (x=0.0, 0.3, 0.5, 0.7) и Co2.9Fe0.1BO5. Проведены измерения рентгеновской дифракции, решена кристаллическая структура, определен тип симметрии, параметры решетки. Измерены магнитные характеристики в широком интервале температур (Т=1.8–300 К) и полей (H=0–90 кЭ) при различной ориентации внешнего магнитного поля относительно С-оси. Определены основные параметры магнитной структуры. измерены XANES/EXAFS спектры (K – край поглощения Co, Mn, Fe). Определено отношение катионов Mn/Fe, Co/Fe и проведено уточнение химического состава. Определена симметрия локального окружения, межионные расстояния, фактор Дебая – Уоллера и их температурное изменение. Проведен теоретический расчет XANES спектров в монокристалле Mn2BO4 (FDMNES), анализ электронной структуры, эффективных зарядовых состояний. Выявлено влияние Fe-замещения на кристаллическую, локальную и магнитную структуры. Изучено зарядовое упорядочение в гомометаллическом варвиките Mn2BO4. Проведено измерение рентгеновской дифракции, XANES/EXAFS спектров в широком интервале температур (5-600 К). Получены и исследованы магнитные свойства монокристаллов Co+2 2Co+3 1-xFe+3 xBO5 (x=0.10) со структурой людвигита.

    Рис. 5. Экспериментальные температурные зависимости молярной теплоемкости, коэффициента объемного теплового расширения и рассчитанная зависимость dnHS/dT, характеризующая скорость заселения высокоспинового состояния.

    Для редкоземельных кобальтитов La1-xGdxCoO3, в которых состояние сильного сжатия достигается химическим давлением, экспериментально изучена корреляция температурных аномалий теплового расширения и теплоемкости с заселенностью высокоспиновых состояний (рис. 5) для всего ряда твердых растворов La1-xGdxCoO3, в которых лантаноидное сжатие стабилизирует низкоспиновое состояние с ростом концентрации Gd.

  • Исследование оптических и магнитооптических свойств новых соединений редкоземельных элементов
    (А.В. Малаховский, Сухачев А.Л.)

    Изучены спектры поглощения монокристалла HoFe3(BO3)4 в интервале 8500-24500 cm-1 в функции от температуры от 2К. Ионы Ho3+ расположены в позициях с локальной симметрией C2. Однако обнаружено, что расщепление состояний иона, соответствующее переходу от симметрии D3 к C2 отсутствует, и поэтому идентификация состояний была осуществлена в симметрии D3. Наблюдалось скачкообразное изменение интенсивности и позиции линий поглощения при реориентационном магнитном фазовом переходе при 4.7K. Было обнаружено и измерено обменное расщепление некоторых возбуждённых состояний. Обменное расщепление изменяется при реориентационном переходе. Изучены поляризованные спектры поглощения и магнитного кругового дихроизма (МКД) монокристалла ErAl3(BO3)4 в интервале 10000-27000 cm-1 при 90 K. Штарковские компоненты расщепления основного и возбуждённого состояний были идентифицированы в терминах неприводимых представлений локальной симметрии D3. Спектры МКД позволили измерить Зеемановские расщепления переходов и, тем самым, определить изменения фактора Ланде при переходах. Спектры МКД позволили также идентифицировать некоторые состояния в представлении функций . Впервые обнаружены аномально интенсивные колебательные повторения f-f переходов. Предложена новая квантово-механическая теория естественной оптической активности (ЕОА), согласующаяся с феноменологической теорией. Эта теория показала принципиальное различие ЕОА разрешённых переходов и запрещённых по чётности f-f переходов. Измерены спектры поглощения и естественного кругового дихроизма (ЕКД) монокристалла ErAl3(BO3)4 в интервале 10000-28200 cm-1 при 90 K. Спектры поглощения и ЕКД были разложены на компоненты Лоренцовой формы, и была определена естественная оптическая активность (ЕОА) f-f переходов. Спектр ЕКД позволил обнаружить существование двух неэквивалентных позиций иона Er3+ в одном из возбуждённых состояний, которые обусловлены локальным изменением симметрии окружения иона Er3+ в возбуждённом состоянии. Обнаружена очень большая ЕОА вибронного перехода, которая объяснена с помощью предложенной нами теории..

  • Теоретические расчеты электронной структуры, магнитных и сверхпроводящих свойств в системах с сильными электронными корреляциями и низкомерной магнитной структурой
    (В.А. Гавричков, М.М. Коршунов, Е.И. Шнейдер, С.Г. Овчинников, Ю.С. Орлов, И.А. Макаров)

    В рамках развитого ранее поляронного варианта обобщенного метода сильной связи P-GTB выявлен механизм появления температурной зависимости зонной структуры поляронов с сильным электрон-фононным и сильным кулоновским взаимодействием, и показано уширение спектральной функции поляронов на потолке валентной зоны в La2CuO4 с ростом температуры. Продолжено развитие методов кластерной теории возмущений, сочетающей пертурбативные и непертурбативные методы расчета двумерных систем с сильными электронными корреляциями. В рамках кластерной теории возмущений получены спектральные свойства модели Бозе-Хаббарда, описывающей системы ультрахолодных атомов в оптических решетках. Вычислены спиновая и зарядовая восприимчивости в двухзонной модели слоистых сверхпроводников на основе железа. В этой же модели рассчитаны спин-резонансные пики в случае неравных щелей для электронной и дырочной подсистем, проведено сравнение экспериментальных данных по частоте спинового резонанса и величины щели. Подготовлен и опубликован в УФН большой обзор по влиянию примесей на сверхпроводимость пниктидов и халькогенидов железа. Исследовано обменное взаимодействии оптически возбужденных ионов в мотовских диэлектриках. Показано, что межионное обменное взаимодействие изменяет фазовую диаграмму спиновых кроссоверов на плоскости (давление, температура), приводя к фазовым переходам первого рода со скачком магнитного момента и объема при низких температурах. Предложена поляронная модель псевдощелевого состояния в квазиодномерных системах.

  • Первопринципные квантовомеханические расчеты наноструктур, нанокластеров и нанотруб с магнитными частицами, в том числе биологических наночастиц
    (А.С. Федоров, Ф.Н. Томилин)

    На основе GGA-DFT расчетов проведены исследования локализованных магнитных моментов внутренних дефектов (вакансий, междоузельных атомов и дефектов Френкеля) обоих видов для объемного материала и тонких нанопленок ZnO в фазе вюрцита. Показано, что внутри ZnO междоузельные атомы кислорода (Oi) или вакансии цинка (Znv), соответственно, индуцируют локализованные магнитные моменты 1,98 и 1,26 µB, величины которых значительно уменьшаются, когда расстояние между дефектами увеличивается. В то же время магнитные моменты дефектов кислорода Френкеля велики (~1,5-1,8 µB) и не зависят от расстояния между дефектами. Источником индуцированного ферромагнетизма внутри объемного ZnO является спиновая плотность на ближайших к дефекту атомах кислорода, ближайшем к дефекту. Наши экспериментальные результаты, проведенные с помощью СКВИД измерений пленок ZnO, подтверждают наши теоретические выводы о том, что происхождение намагниченности ZnO обусловлено Oi или Znv дефектами. Предложен новый метод расчета кинетической стабильности наноструктур при высоких температурах. Из первопринципных расчётов прогнозируется существование графеноподобного гексагонального нитрида хрома (h-CrN) с двумерной структурой, который имеет спин-поляризованную полуметаллическую природу с возможным ферромагнитным упорядочением.

  • Физика магнитных явлений

    Секция «<strong>Физика</strong>» 1 СЕКЦИЯ «ФИЗИКА» ПОДСЕКЦИЯ «ФИЗИКА МАГНИТНЫХ ЯВЛЕНИЙ» Optical orientation, spin polarization and alignment of two-dimensional magnetoexcitons in the presence of background electrons Podlesny I.V. Postgraduate student Institute of Applied Physics, Academy of Sciences of Moldova, Chisinau, Republic of Moldova E-mail: [email protected] In the present paper the combined two-dimensional magnetoexciton-cyclotron resonance was described as a dipole-active transition in scope of the second order perturbation theory in perturbations of the electron-photon interaction and the Coulomb electron-electron interactions. The matrix elements of the electron-photon interaction are proportional to the scalar product of the light and exciton circular polarization vectors, so that the probability of the optical transition is proportional to the square modulus of this scalar product. The light circular polarization induces optical orientation inside the electron subsystem creating optical alignment of excitons and spin polarization of electrons. Two possible projections of the magnetoexciton orbital momentum on the magnetic field M=sz+jz= m 1 corresponding to the electron spin projections sz=±1/2 and the heavy holes momentum projections jz= m 3/2 result in the electron spin polarization. Spin polarization of the optically created electrons is crucial for the exciton-cyclotron resonance absorption. If the optically created electrons and resident electrons are polarized in the same direction their Coulomb interaction consists of the direct and exchange interaction terms, which results in additional factor 4 in the probability of quantum transition compared to the case of electrons with antiparallel spins, which has been observed experimentally [1, 2]. References 1. Yakovlev D.R., Kochreshko V.P., Suris R.A., Schenk H., Ossau W., Waag A., Landwehr G., Christianen P.C.M., and Maan J.C. (1997) // Phys. Rev. Lett., 79, 3974. 2. Kochereshko V.P., Yakovlev D.R., Suris R.A., Astakhov G.V., Faschinger W., Ossau W., Landwehr G., Wojtowicz T., Karczewski G., Kossut J. (2002) in: Optical properties of 2D systems with interacting electrons / NATO Science Series, 125 p., 2002. Усиление колоссального магнитосопротивления в окрестности перехода металл- 1 диэлектрик в твердых растворах Eu1− xCaxB 6 Анисимов Михаил Александрович 2 , аспирант Московский физико-технический институт, факультет проблем физики и энергетики, Долгопрудный, Россия E–mail:[email protected] Интерес к исследованию соединений с колоссальным магнитосопротивлением (КМС), определяется перспективами их практического применения при разработке нового поколения <strong>магнитных</strong> носителей информации, а также элементной базы спинтроники. Для 1 Тезисы доклады основаны на материалах исследований, проведенных в рамках гранта Российского Фонда Фундаментальных Исследований №05-08-33463. 2 Автор выражает признательность к.ф.-м.н. Глушкову В.В. за помощь в подготовке тезисов, к.ф.-м.н. Шицеваловой Н.Е. и Левченко А.В. за синтез образцов, д.ф.-м.н. Демишеву С.В., к.ф.-м.н. Случанко Н.Е. и к.ф.-м.н. Богачу А.В. за обсуждение результатов, а также к.ф.-м.н. Самарину Н.А. и аспиранту Колесникову А.А. за предоставленное программное обеспечение. 1

    Разработка урока по физике на тему «Магнитные явления» (8класс)

    Тема: Магнитные явления

    Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний по разделу физики «Магнитное поле» с применением информационных технологий

    ЦЕЛИ:

    Способствовать развитию умения применять полученные знания в новой ситуации и объяснять наблюдаемые явления

    Задачи урока:

    Обучающие — систематизировать знания по разделу физики ”Магнитное поле” с применением информационных технологий.

    Развивающие — развивать умение выделить главные свойства магнитов, развивать умения правильно обобщить данные и делать вывод, развивать познавательный интерес к дисциплине.

    Воспитательные — способствовать формированию информационной культуры, внимательности, аккуратности, стремление к обобщению знаний из различных областей жизни, способствовать формированию коммуникативных качеств, культуры межличностных отношений, навыков коллективной работы, самостоятельности, воспитание трудолюбия.

    Методические — совершенствовать систему контроля знаний учащихся посредством тестирования.

    Способствовать развитию умения применять полученные знания в новой ситуации и объяснять наблюдаемые явления. Повторить и обобщить знания по теме: “Магнитные явления”. Способствовать формированию навыков коллективной работы, самостоятельности.

    Ход урока

    Этап 1. Организационный

    Здравствуйте, ребята!

    Чему будет посвящен наш сегодняшний урок попробуйте догадаться сами, посмотрев небольшой мультипликационный фрагмент.

    <Отрывок из мультфильма ЛУНТИК И ЕГО ДРУЗЬЯ. МАГНИТ>

    Конечно, вы догадались, что речь пойдет о магните, а именно — мы с вами заканчиваем изучение темы «Магнитные явления» и сегодня наша цель обобщить те знания, которые вы получили на уроках, систематизировать основные моменты темы и выделить главные понятия, которые необходимы нам при дальнейшем изучении предмета. Так же мы сегодня обратимся к вашим компетенциям, которые вы приобрели на уроках информатики — поработаем с организацией поиска информации, тестирование, электронными ресурсами интернета. Таким образом, у нас сегодня получится в некотором роде комбинированный урок физики и информатики.

    Этап 2. Формирование умений и навыков

    Вы подростки, и конечно в силу своих интересов вам нравится движение. Придя в кабинет, вы обратили внимание, на необычную расстановку мебели. Во время урока вы будете перемещаться в кабинете по карте, которую получите. Кроме того, вы сегодня будете работать в группах, поэтому можете уже думать, с кем бы вы хотели сегодня заниматься.

    Итак, для начала посмотрим, насколько вы помните основные понятия, связанные с магнитизмом, магнитным полем и магнитными явлениями.

    На доске вы видите Филворд, который содержит слова, связанные с Магнитным полем. Ваша задача найти знакомые слова, мелом зачеркнуть. Филворд сопровожден рисунками-подсказками, которые должны вам помочь. Кто может показать первое слово, прошу к доске (слово вычеркивается). Далее отвечающим выбирается пара, они получают карту работы и проходят на свою первоначальную станцию. Таким образом, всем выдается карта заданий и объединившись в тройки, студенты приступают к заданиям. Всего сегодня 9 станций, то есть чем больше станций вы успеете пройти, тем лучше, тем больше шансов у вас правильно ответить на вопросы теста который завершит наш сегодняшний урок, так как вопросы теста будут содержать задания станций. На каждой станции вам можно находиться не более 3х минут.

    Задания на станциях:

    1 станция

    Физический опыт.

    На штативе укреплен магнит. На нити висит английская булавка. При поднесении булавки в к магниту – булавка притягивается.

    На столе стоит спиртовка. Что произойдет, если булавку сильно нагреть?

    Ответ студентов

    В результате опыта мы видим, что булавка падает (перестает притягиваться к магниту, т.е. теряет свои магнитные свойства)

    Слова, которые подчеркнуты в бланках ответа у учеников, будут пропущены, их задача будет это дописать.

    2 станция

    Используя единую коллекцию цифровых образовательных ресурсов school-collection.edu.ru повторить материал по теме «Электромагнитные явления» и с помощью правила буравчика определите направление линий магнитного поля, возникающего вокруг проводников с током (страница 8)

    http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669ba077-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/4_1.swf (для учеников это уже будет открыто, чтобы время они не тратили)

    В их бланке ответов нужно будет нарисовать вектор магнитной индукции – точечку и крестик.

    3 станция

    Физический опыт

    На столе два полосовых магнита, железные опилки, лист бумаги.

    Пронаблюдайте силовые линии магнитного поля. Получите магнитные спектры полосовых магнитов. Результату эксперименты зарисуйте в карточке.

    У учеников на карточках только расположение магнитов, а линии они должны дорисовать сами.

    4 станция

    Определить полюса магнитов.

    Дано: один магнит в непрозрачной бумаге, второй обычный полосовой магнит. Определить полюса неизвестного магнита и изобразите на непрозрачной бумаге обозначения полюсов.

    5 станция

    Определить какой процесс демонстрирует видеофрагмент?

    https://www.youtube.com/watch?v=piNzMOyAz78 (я уберу звук из видео когда называется вид явления)

    6 станция

    Укажите, на каком рисунке магнитные линии магнитного поля прямого проводника с током изображены правильно.

    8 станция

    Из букв, которые входят в слова: ВИТОК+ДЕТАЛЬ+ЭРГ+ЛЕС, составьте название электрического устройства, приводящего в действие различные механизмы и машины. Букву С не использовать.

    Ответ: ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

    9 станция

    Обозначьте на рисунке магнитные полюсы Земли.

    9 станция

    Запишите все известные вам варианты применения магнита в повседневной жизни.

    Этап 3. Проверка усвоения учебного материала

    Тестирование. После того как все пары прошли станции, всем предлагается пройти тестирование, которое составлено на основе того материала, который они вспомнили, проводя опыт, точнее сказать, что тестовые вопросы представляют собой карточки студентов, по которым они работали на станциях. Таким образом, мы одновременно проверим выполнение всех заданий.

    Этап 4. Подведение итогов урока

    Результаты получены, а теперь мы предлагаем посмотреть на магнит с другой стороны.

    С понятием магнит связаны много интересных фактов.

    Вот, например, Итальянцы считают изобретателем магнитного компаса (1302 г.) своего предка Флавио Джойя, жителя города Амальфи. В Неаполе ему поставлен памятник.

    А еще в музее хранится китайский компас тысячелетней давности, напоминающий по форме хохломскую ложку.

    …Маленькой дрожащей стрелке, с одного конца выкрашенной в черный цвет, с другого – в красный, мы обязаны удивительными открытиями. Неизвестные миры, экзотические животные, благоухающие острова, ледяные континенты и не знающие цивилизации народы предстали перед глазами изумленных «водителей фрегатов», сверявших свой путь с маленькой стрелкой компаса…

    Мы много знаем о магнетизме и с каждым днем узнаем все больше и больше. Но за одной проблемой встают другие, не менее сложные и интересные. Жизнь всегда будет полна загадок. И наряду с самыми сложными – загадкой жизни и загадкой Вселенной – загадка магнита всегда будет давать пищу для любознательного ума.

    …Альберт Эйнштейн на всю жизнь запомнил тот день, когда ему, четырехлетнему ребенку, подарили новую игрушку – компас. На всю жизнь сохранил он детскую удивленность чудесными свойствами магнита, теми самыми свойствами, которые тысячи лет назад волновали наших предков.

    Рефлексия.

    По окончанию урока заполните анкету на рефлексию. Ответьте на вопросы:

    1. Что нового я узнал на уроке?

    2. Что я сегодня сделал?

    3. Что мне понравилось больше всего?

    4. В чем я испытал трудности? И как я их преодолел?

    Урок–соревнование «Магнитные явления»

    Пояснительная записка

    Изучение раздела физики “Магнитные явления” имеет огромную познавательную ценность.

    Данный урок проводится в форме – соревнование.

    Урок повторения и обобщения пройденного материала. Проводится урок в 9-мклассе. Учебный материал соответствует поставленным целям: развитие научного мышления творческих способностей, определяется объективным уровнем развития знаний.

    При разработке урока учитывалась инициатива учащихся.

    Урок обычен, но для меня ценен тем, что полученные знания прошли через руки, мысли, сердце каждого ученика.

    Цели:

    • Развивающая: развивать умения применять полученные знания в новой ситуации и объяснять наблюдаемые явления.
    • Обучающая: закреплять умения применять знания при решении задач; повторить и обобщить знания по теме: “Магнитные явления”.
    • Воспитательная: формировать навыки коллективной работы; самостоятельности.

    Оборудование: Приложение

    Ход урока

    1. Вводная часть

    Учитель: Много наук изучают в школе, но у всех наук одна и та же цель. Какая?

    Ученик: Применять полученные знания на практике.

    Учитель: Нам в жизни приходится решать много разных задач, в том числе и житейских, множество проблем, и мы их решаем. Давайте рассмотрим проблему: как провести каникулы?

    Ученики предлагают свои ответы.

    Учитель: Из всех ваших высказываний можно составить план действий:

    • проблема
    • идея
    • практика

    Этот план всегда выполняет любой человек, решая возникшие в его жизни проблемы. Мы тоже будем применять этот план сегодня на уроке при восхождении на пик Знаний.

    Сегодня на уроке мы будем покорять электромагнитные явления. План нашего маршрута перед вами на экране (Приложение, слайд 3). Разбиваемся на три группы, выбираем командира, он ставит задачи перед каждым членом команды и следить за их выполнением. Выбираем независимое жюри. Я желаю командам успехов при решении разных проблем. Итак, в путь.

    2. Восхождение на пик Знаний.

    I тур “Проверь себя” (Приложение, слайд 4).

    Учитель читает вопросы, участники команд поднимают руки.

    1. Между проводниками с током возникают силы взаимодействия, которые называются ….. силами (Приложение, слайд 5).
    2. Магнитная стрелка имеет два полюса: (слайд 6).
    3. Магнитное поле существует вокруг любого проводника с током, то есть вокруг ….. электрических зарядов (слайд 7).
    4. Вокруг неподвижных электрических зарядов существует только …… поле (слайд 8).
    5. Вокруг движущихся зарядов существует ….. поле (слайд 9).
    6. Как с помощью компаса определить есть ли ток в проводнике? (слайд 10).
    7. Из каких материалов можно изготовить магнитную стрелку? (Дерево, фарфор, медь, железо, стекло, сталь) (слайд 11).
    8. Южный магнитный полюс притягивается к ….. полюсу, но отталкивается от ….. (слайд 12).
    9. Особый вид материи, отличающийся от вещества и существующий вокруг намагниченных тел называется ….. полем (слайд 13).

    II тур “Поиск” (слайд 15) .

    После небольшой разминки наступило время решать поставленную проблему. Высказывайте свои идеи и применяйте их на практики. Ищите оптимальные пути подъема. На экране появляются рисунки, с помощью которых ребята преодолевают этот тур.

    1. На каких картинках магнитные линии магнитного поля прямого проводника с током изображены правильно? (рис. 28 стр. 41). Журнал “Физика в школе” за 1995 г. № 1 (слайд 16).
    2. Укажите полярность магнита, для которого магнитные линии выглядят так, как показано на рисунке (слайд 17). Тетрадь по физике 8 кл. за 1995 г. стр. 93 задание 7.
    3. Получите с помощью железных опилок линии магнитного поля прямого проводника с током в уже собранных электрических схемах.

    III тур “Самый быстрый” (слайд 19)

    Впереди еще много трудных подъемов надо преодолеть, время восхождения на пик знаний ограничено, поэтому постараемся преодолеть этот подъем за минимальное время.

    1. Обозначьте на рисунке изографические и магнитные полюсы Земли (рисунок на стр. 97 тетрадь по физике 8 класс задание № 6) (слайд 20)
    2. Стальные иголки, притягиваясь к сферическому магниту, располагаются на его поверхности, как показано на рисунке. Укажите магнитные полюса на иголках (слайд 21).
    3. Из букв, которые входят в слова виток + деталь + эрг + лес, составьте название электрического устройства, приводящего в действие различные механизмы и машины. Букву “с” не использовать (слайд 22).

    IV тур “Конкурс капитанов” (слайд 24)

    Участниками восхождения после преодоления половины пути устали, нужно сделать привал. На отдыхе всегда найдется человек из команды, чтобы подбодрить свою команду. Им будет капитан. Капитаны команд выходят к доске и поочередно вытаскивают лепесток цветка и отвечают на вопрос (слайд 25).

    Лепестки разного цвета.

    Вопросы на лепестках:

    1. Что называют электромагнитом?
    2. Полюса магнита – это?
    3. Какие линии называют магнитными силовыми линиями?
    4. Первое правило правой руки сформулировать.
    5. Сформулировать второе правило правой руки.
    6. Сформулируйте правило левой руки.
    7. Что называется электромагнитной индукцией?

    V тур “Преодолей препятствие” (слайд 27).

    Впереди самый трудный подъем, чтобы его быстро преодолеть, действия всей команды должны быть согласованными. Я желаю вам всем успеха при прохождении этого подъема. Помните ваши действия: проблема – идея — практика. Итак, в путь:

    1. Катушка с током имеет магнитные полюсы, что необходимо сделать, чтобы изменить их полярность? (Слайд 28)
    2. Имеется электромагнит, через который проходит небольшой ток. Как, не увеличивая ток, сделать электромагнит более сильным?
      (Слайд 28)
    3. Существуют различные по мощности электромагниты. Электромагниты с помощью которых поднимают машины, металлом и др. Имеют большую мощность, а в медицине используют электромагниты очень слабые. Объяснить каким образом можно достичь различия в их мощностях? (Слайд 29)
    4. В пространстве между полосами магнита влетает: а) электрон; б) протон. Как направлена сила, действующая на частицу со стороны магнитного поля в точке А? (Слайд 30)
    5. К одному и тому же полюсу магнитной стрелки поднести стальной стержень поочередно разными концами. Стрелка в обоих случаях отталкивается. Объяснить явление (слайд 31).
    6. Прямолинейный проводник с током I расположен на оси кругового тока I1. Найти силу взаимодействия этих двух токов (слайд 31).
    7. Как известно два параллельных проводника с током одинакового направления притягиваются. Почему же два параллельных пучка электронных лучей одинакового направления отталкиваются, ведь эти лучи тоже являются током? (Слайд 31).

    VI тур “Найди дорогу” (слайд 33)

    Вершина подъема уже близка и командам предстоит найти самую близкую дорогу к вершине, для этого надо быстро разгадать ключевое слово каждой команде.

    Каждая команда получает свое задание (слайд 34).

    Угадайте слово, запишите в клетку букву указанную цифрой в таблице и получите ключевое слово.

    1 команда:

    1. Металл не притягивается к магниту.
    2. Электромагнит входит в ….
    3. В металлическом проводнике электрический ток – это движение ….
    4. Поле, которое существует вокруг намагниченных тел.
    5. Провод в форме винтовой спирали
    6. Физик, который установил, что сила, действующая со стороны магнитного поля всегда перпендикулярна направлению движения частицы.
    7. Есть и у батарейки и у магнита.

    2 команда:

    1. Обнаружил взаимодействие проводника с током и магнитной стрелкой.
    2. Направление силовых линий магнитного поля определяет…. правило
    3. Самое слабое магнитное поле у планеты….
    4. Усиливает действие катушки.
    5. Магнитная силовая…
    6. Первый применил электродвигатель в практике.
    7. К электромагниту притягивается…..

    3 команда:

    1. Самый большой естественный магнит
    2. Постоянный …..
    3. Пробел
    4. Составная часть электромагнита
    5. Катушка с сердечником
    6. Магнитная стрелка является частью …..
    7. Подводит ток к якорю электродвигателя.

    Правильный ответ. (Приложение, слайд 35).

    Учитель: Мы достигли вершины пика Знаний, капитаны команд выставите оценки участникам своей команды.

    Итог урока

    Ну что ж, урок окончен
    Итог мы подведем
    Оценим наши знания
    Понравилось что в нем?
    Кто вклад какой вложил?
    И кто в конце урока
    Пятерки получил.

    Отметить работу всех учащихся и выставить оценки.

    Домашнее задание:

    1. Подготовка к тестированию по данной теме
    2. Составит кроссворд

    Литература

    1. Физические викторины. Б.Ф. Билимович, 1977.
    2. Как подготовить и провести открытый урок. М.М. Поташник, М.В. Левит, 2003.
    3. Мир физики в художественной литературе. С.А. Тихомиров, И.А. Богородицкая, 1988.
    4. Урок физики в современной школе. Э.М. Браверман, 1993.
    5. Дидактический материал по физике в 7–8 классах. Н.А. Родина, 1991.

    Магнитные явления

    Будьте внимательны! У Вас есть 10 минут на прохождение теста. Система оценивания — 5 балльная. Разбалловка теста — 3,4,5 баллов, в зависимости от сложности вопроса. Порядок заданий и вариантов ответов в тесте случайный. С допущенными ошибками и верными ответами можно будет ознакомиться после прохождения теста. Удачи!

    Список вопросов теста

    Вопрос 1

    Магнитное поле возникает…

    Варианты ответов
    • вокруг любого заряда
    • вокруг любого проводника
    • вокруг любого проводника с током
    • вокруг движущегося тела
    Вопрос 2

    Выберете верные утверждения

    Варианты ответов
    • У магнита не может быть только один полюс
    • Противоположные полюса магнитов отталкиваются
    • Вокруг движущихся зарядов возникают магнитные поля
    • Полюса магнитов бывают северными, южными, западными и восточными
    Вопрос 3

    Однородное магнитное поле это:

    Варианты ответов
    • Магнитное поле единичного магнитного заряда
    • Магнитное поле между однородными полюсами
    • Магнитное поле, линии которого расположены с одинаковой густотой и обладают одинаковой силой и направлением
    • Магнитное поле, линии которого параллельны
    Вопрос 4

    Выберете верные утверждения

    Варианты ответов
    • Магнитные линии замкнуты
    • Магнитные линии внутри магнита направлены от северного полюса к южному
    • Магнитные линии неосязаемы человеком
    • Магнитное поле существует только вокруг постоянных магнитов
    Вопрос 5

    Сопоставьте понятия и определения

    Варианты ответов
    • Катушка с током и металлическим стержнем внутри
    • Металлический стержень внутри катушки с током
    • Устройство, использующее взаимосвязь электричества и магнетизма
    • Источник тока
    Вопрос 6

    На рисунке показаны линии магнитного поля, которое было создано проводником с током. Каким НЕ может быть направление тока в проводнике?

    Варианты ответов
    • За чертёж (от нас)
    • Из чертежа (на нас)
    • Вправо
    • Влево
    • Таким же, как и направление магнитных линий
    Вопрос 7

    Выберете верные утверждения

    Варианты ответов
    • Стрелка компаса не указывает точное направление на север
    • Северный магнитный полюс находится в северном полушарии
    • Магнитное поле Земли защищает планету от вредного излучения
    • Магнитное поле Земли одинаково в любой точке планеты
    • В природе существуют металлы, которые обладают свойствами магнитов
    Вопрос 8

    На сколько градусов повернутся магнитные стрелки, если ток в проводнике станет течь в противоположном направлении?

    Вопрос 9

    Некоторые предметы могут временно вести себя, как магниты. Это явление возникает…

    Варианты ответов
    • Из-за существования магнитных аномалий
    • Из-за способности намагничиваться
    • Из-за нахождения рядом с проводником с током
    • Из-за магнитных бурь
    Вопрос 10

    Выберете верные утверждения

    Варианты ответов
    • Постоянные магниты — это тела, сохраняющие свои магнитные свойства в течение длительного времени
    • Магнитные аномалии — это места, где постоянные магниты теряют свои свойства
    • Северные и южные сияния — это одно из следствий солнечного ветра
    • Северные сияния возникают вблизи магнитных аномалий
    • Южные сияния возникают из-за магнитных бурь

    Трехмерная визуализация магнитных полей с помощью поляризованных нейтронов

    Специфическое взаимодействие нейтронов с веществом позволяет нейтронной радиографии дополнять методы рентгеновской визуализации для анализа материалов 1 . Обычная рентгенография представляет собой метод геометрической проекции, основанный на затухании луча образцом вдоль заданного луча. С точки зрения квантовой механики нейтроны описываются волновыми пакетами де Бройля 10 , пространственная протяженность которых может быть достаточно большой, чтобы создавать интерференционные эффекты, подобные тем, которые известны из видимого лазерного излучения или яркого синхротронного рентгеновского излучения.Измерения фазового сдвига нейтронного волнового пакета, вызванного взаимодействием с веществом, имеют долгую и выдающуюся историю 11,12,13,14 и недавно были объединены с подходами нейтронной визуализации, где двух- и трехмерное разрешение пространственной информации о квантовомеханического взаимодействия нейтронов с веществом получено 2,3,15 . Кроме того, нейтроны, которые с точки зрения физики элементарных частиц представляют собой небольшие массивные частицы с радиусом удержания около 0.7 фм, обладают еще одним выдающимся свойством: магнитным моментом μ ( μ = −9,66×10 −27  J T −1 ). Магнитный момент антипараллелен внутреннему угловому моменту нейтрона, описываемого спином S с квантовым числом s =1/2. Следовательно, высокая чувствительность нейтронов к магнитным взаимодействиям широко использовалась и до сих пор используется в многочисленных экспериментах для изучения фундаментальных магнитных свойств и понимания основных явлений в конденсированных средах 7,8,9 .

    Здесь мы представляем экспериментальный метод, сочетающий спиновой анализ с нейтронной визуализацией и дающий новый контрастный механизм для нейтронной радиографии, позволяющий проводить двух- и трехмерные исследования магнитных полей в веществе. Этот метод уникален не только тем, что он дает пространственную информацию о взаимодействии спина с магнитными полями, но и его способностью измерять эти поля внутри объема материалов, что невозможно ни одним другим традиционным методом.

    Наша концепция основана на том факте, что любая спиновая волновая функция соответствует определенному направлению спина и с помощью уравнения Шрёдингера мы можем отслеживать изменение направления спина при прохождении через произвольное неоднородное магнитное поле. Уравнение движения вектора S ( T ) = ( S x ( T ), S Y ( T ), S z ( t )) в магнитном поле B ( t ) равно 16

    , где г = −3.826 — это g -фактор для нейтронов, а μ N — ядерный магнетон. Можно показать, что ансамбль поляризованных частиц с магнитным моментом и спином 1/2 ведет себя точно так же, как классический магнитный момент 17 .

    Таким образом, в магнитном поле спиновая компонента нейтронов, поляризованных перпендикулярно полю, будет испытывать ларморовскую прецессию в соответствии с приведенным выше уравнением с частотой

    где γ L — гиромагнитное отношение нейтрона ( −1.8324×10 8  рад с −1  T −1 ) и B =| Б |.

    Основная идея представленного здесь метода заключается в анализе спиновых состояний в пучке после взаимодействия с образцом для каждого пикселя отображающего детектора и определении пространственно разрешенной информации о вращении спина, индуцированном магнитным полем образца 4,18,19 . Угол прецессии ϕ для нейтрона, пересекающего магнитное поле, может быть записан как интеграл по путям

    , где v — скорость нейтрона.Поскольку прецессия спина в магнитном поле зависит от времени пролета в поле, падающий поляризованный пучок должен быть монохроматическим (т. е. содержать нейтроны с одной скоростью v ). В нашем случае пучок монохроматизировался методом двойного отражения с использованием двух кристаллов графита в качестве монохроматора.

    Экспериментальная установка, показанная на рис. 1а, содержит два поляризатора 20 , один из которых расположен перед образцом для определения вертикальной поляризации падающего луча.Второй поляризатор, называемый далее анализатором (поляризации), расположен между положением образца и детектором формирования изображения. Анализатор располагается параллельно поляризатору, чтобы гарантировать прохождение нейтронов со спином, параллельным исходной поляризации, и поглощать нейтроны с антипараллельным спином. Изображение образца, зарегистрированное за анализатором поляризации, определяется наложением обычного контраста затухания I a ( x , y ) и изменений контраста из-за вращения спина I 2 m ( x , y )

    Где I 0 ( x , y ) — интенсивность падающего пучка, σ — это коэффициент затухания линейного затухания образца и ( x , y ) — координаты в плоскости детектора.Косинус подразумевает периодическую функцию передачи для анализируемых углов прецессии (примеры для различных конфигураций постоянных магнитов показаны в дополнительной информации, рис. S1) и усложняет прямую количественную оценку пройденных магнитных полей. Однако во многих случаях для количественного анализа изображений можно использовать обратные подходы, начиная с начального предположения о распределении поля на основе известных симметрий, граничных условий или эталонных значений.На рисунках 1 и 2 приведены примеры того, насколько точно могут быть рассчитаны изображения. Для более сложных конфигураций поля итерационные процедуры помогают получить распределение поля из данных экспериментального изображения. В некоторых других случаях неравномерного распределения поля и для трехмерной реконструкции векторного поля необходимы три отдельных измерения с различными ориентациями поляризации 18,19 .

    Рис. 1. Визуализация методом спин-поляризованных нейтронов.

    a , Спин нейтрона вращается в магнитном поле образца и, следовательно, обычно приближается к анализатору спина в непараллельной ориентации.Угол конечного поворота спина ϕ зависит от магнитного поля на пути нейтрона. Изменения поляризации изменяют пропускание через анализатор поляризации, на что указывает более короткая стрелка позади анализатора. b , Радиограмма постоянного магнита, левитирующего над сверхпроводником YBa 2 Cu 3 O 7 , полученная с использованием спин-поляризованных нейтронов. Поле магнита было ориентировано, как показано на и . c , Изображение смоделировано с использованием процедуры, описанной в разделе «Методы».Артефакт в центральной части изображения обсуждается в дополнительной информации, рис. S3b. d , Профили линий вдоль цветных стрелок в b , c использовались для сравнения.

    Рис. 2: Сравнение экспериментальных и расчетных изображений, полученных с помощью поляризованной нейтронной радиографии цилиндрической катушки с различными токами.

    a , Экспериментальные результаты для пяти различных токов. Шкала серого представляет вращение спина нейтрона из-за магнитного поля. b , Рассчитанные изображения с использованием закона Био-Савара. c , Схематическое изображение вращения спина нейтрона в центре изображения. d , Профили линий вдоль цветных стрелок в a , b для тока 5 A. Расхождение между расчетом и измерением менее 3%.

    Экспериментальная установка, показанная на рис. 1а, использовалась для регистрации радиографического проекционного изображения дипольного магнита, левитирующего над сверхпроводящим YBa 2 Cu 3 O 7 таблетка, охлажденная до 60 K (ниже ее критической температуры T c =90 K) за счет эффекта Мейснера (см. дополнительную информацию, рис.S2 и Movie S1 для примера). Результат, показанный на рис. 1b, иллюстрирует спад напряженности магнитного поля с увеличением расстояния от магнита, что приводит к кольцевой структуре вокруг образца с увеличивающимся периодом из-за различных углов прецессии спинов нейтронов на их пути через затухающий поле. Предел пространственного разрешения установки (см. раздел «Методы») является причиной того, что кольцевая структура не может быть разрешена вокруг центра изображения. Что касается регулярной структуры магнитного поля, диполь был ориентирован параллельно направлению луча.Трехмерное поле диполя и соответствующее вращение спина в соответствии с измерением могут быть рассчитаны, рис. 1c (подробности см. В дополнительной информации, рис. S3a, b). Сравнивая измерение с расчетными данными на рис. 1d, можно определить экспериментальную ошибку около 3%, которая, скорее всего, вызвана ограниченной точностью выбора энергии и ориентации диполя по отношению к пучку.

    На рисунке 2 показано количественное сравнение рентгенографических изображений электрической катушки, служащей в качестве регулируемого эталонного образца, и изображений, рассчитанных с использованием закона Био-Савара.Катушка, состоящая из 88 витков алюминиевой проволоки (1 мм), намотанной на алюминиевый стержень диаметром 10 мм и длиной 108 мм, располагалась перпендикулярно падающему лучу между поляризатором и анализатором. Ток варьировался от 0 А до 5А с шагом 0,1А, и для каждого шага записывалось изображение. Измеренное магнитное поле в центре катушки составляло 1,0 мТл для приложенного тока 1 А. Эталонное изображение образца без поля, представляющее I a ( x , y ), был записан и использован для нормализации изображений путем вычисления отношения I ( x , y )/ I a ( x , y ).Таким образом извлекалась информация об изменении состояния спина, то есть вращении спина. Эти значения (рис. 2a) сравниваются с данными, полученными на основе расчетной локальной напряженности магнитного поля (рис. 2b), и хорошо согласуются друг с другом (см. Дополнительную информацию, рис. S4 и фильм S2 для дополнительных примеров).

    Метод также применялся для изучения эффектов захвата потока 21,22,23 в свинце — сверхпроводнике I рода. Образец, цилиндр из поликристаллического свинца, охлаждали до Тл 0 =6.8 К (ниже его критической температуры для сверхпроводимости, Тл с =7,2 К). Во время охлаждения прикладывалось однородное магнитное поле напряженностью 10 мТл параллельно оси цилиндра и перпендикулярно магнитному моменту падающего пучка нейтронов. После этого магнитное поле выключали. Магнитные поля частично удерживаются в сверхпроводнике из-за границ зерен и других дефектов 21,22 . Температурную зависимость распределения остаточного поля внутри образца визуализировали путем регистрации радиографических изображений при ступенчатом нагреве от T 0 до T c с Δ T =0.1  К. На изображениях (рис. 3а) видно неоднородное остаточное поле, уменьшающееся при нагреве и полностью исчезающее при достижении критической температуры T c , при которой происходит нарушение сверхпроводимости. Для случая (показанного на рис. 3а — 7,0 К) слабого захваченного остаточного поля томографическое исследование было проведено путем вращения образца вокруг вертикальной оси, см. рис. 3б. Измерение состояло из 60 рентгенографических изображений, записанных при эквидистантных углах проекции в диапазоне 180 .Затухание луча для каждого пикселя можно связать с уравнением (1), предполагая, что захваченное магнитное поле сохраняет свою основную ориентацию, перпендикулярную поляризации луча, и достаточно слабое, чтобы вызвать вращение спина меньше π для всех зарегистрированных проекций. Для реконструкции набора объемных данных из собранных двумерных изображений был применен алгоритм численной реконструкции (фильтрованная обратная проекция) 24 , в результате чего было получено трехмерное представление потока, захваченного в образце на 7.0 К (рис. 3б). Концентрации потока можно было найти вблизи торцевых поверхностей цилиндра и в том месте, где образец удерживался винтом.

    Рисунок 3: Визуализация магнитных полей с поляризованными нейтронами.

    a , Рентгенографические проекции захваченного потока в поликристаллическом свинцовом цилиндре при различных температурах ниже T c =7,2 K. b , Захваченный поток при 7,0 K (желтый), визуализированный в различных томографических проекциях. Напряженность магнитного поля в образце может быть определена примерно как 1.0 ± 0,2 мТл (желтые части, см. Также дополнительную информацию, рис. S5). Этот результат хорошо соответствует значениям, наблюдаемым в эталонной катушке на рис. 2, которая имеет сопоставимый размер.

    Таким образом, представленный метод нейтронно-поляризационной визуализации превосходит традиционные методы, поскольку нейтроны могут проникать через толстые слои вещества. Впервые поля захваченного магнитного потока в объемном сверхпроводнике можно было измерить, количественно проанализировать и визуализировать в трех измерениях.Представленный метод является крупным шагом вперед не только в области нейтронной визуализации, но и в исследованиях магнитных явлений в конденсированных средах. Перспективы визуализации с помощью поляризованных нейтронов не ограничиваются физикой сверхпроводимости, но могут быть применены и ко многим другим областям науки и техники. Например, могут быть рассмотрены эффекты объемного магнетизма, включая распределение магнитных доменов в кристаллах, магнитоупругие и магнитострикционные напряжения и деформации или даже распределения электрического тока в проводниках (вызывающие, например, скин-эффект).Следовательно, мы прогнозируем многообразное применение нашего метода во всех областях, где информация о магнитных полях в объемных материалах желательна, но в настоящее время недоступна.

    Физические явления в сильных магнитных полях

    Целью конференции было собрать вместе специалистов в областях науки, в которых сильные магнитные поля играют важную роль, критически оценить современное состояние исследований в этих областях, обсудить перспективные новые направления в науке, а также приложения, находящиеся в авангарде этих областей.

    Программа состояла из докладов ведущих специалистов с обзорами и критическими оценками некоторых областей, включая полупроводники, квантовый эффект Холла, тяжелые фермионы, сверхпроводимость, твердые органические тела, химические системы, а также генерацию и использование сильных магнитных полей в основных и прикладное исследование.

    Примеры глав
    Последние разработки в области квантового эффекта Холла (105 КБ)


    Содержимое:
    • Последние разработки в области квантового эффекта Холла (К. фон Клитцинг)
    • Микроволновые исследования квантового эффекта Холла (LW Engel et al)
    • Составные фермионы в дробном квантовом эффекте Холла (H L Stormer)
    • Спонтанная межслойная когерентность и фазовые переходы в двухслойных квантово-холловских системах (С. М. Гирвин)
    • Новые методы динамической спектроскопии в цифровых магнитных гетероструктурах (Тульчинский Д.А. и др.)
    • Сверхпроводимость и антиферромагнетизм в металлах с тяжелыми фермионами: сосуществование и конкуренция (F Steglich et al)
    • Изоляторы Кондо (З. Фиск и Дж. Л. Саррао)
    • Экзотические явления в системах с тяжелыми электронами (HR Ott et al)
    • Молекулярные проводники: Месопотамия низкоразмерной физики (Дж. С. Брукс и др.)
    • Квазиодномерные проводники в сильных и наклонных магнитных полях (Дж. М. Даннер и др.)
    • Влияние магнитного поля на электронные состояния в солях BEDT-TTF (Северная Тойота)
    • Новые мезоскопические явления в дробном квантовом эффекте Холла (М. П. Фишер)
    • Спин-поляризованные смеси 3He и 3He-4He (DM Lee)
    • О нормальных свойствах сверхпроводящих оксидов (B Batlogg)
    • Картирование поверхности Ферми высокотемпературных материалов на основе фотоэмиссии с угловым сканированием (P Aebi et al)
    • Сканирующий СКВИД-микроскоп Тесты симметрии параметра порядка высокотемпературной сверхпроводимости (Дж. Р. Киртли и др.)
    • Влияние расширенных столбчатых дефектов, вызванных тяжелыми осколками деления, на динамику вихрей в проводниках BSCCO (MP Maley et al.)
    • ЯМР-исследования квантовых тел в сильных магнитных полях и низких температурах (Н.С. Салливан)
    • Ионно-циклотронная резонансная масс-спектрометрия с преобразованием Фурье (А. Г. Маршалл)
    • Научная программа Австралийской национальной магнитной лаборатории (Р. Г. Кларк)
    • Наука и техника сильных магнитных полей; Последние события и перспективы (J J M Franse & P Wyder)
    • Низкоразмерные системы полупроводников и магнитных материалов в очень сильных магнитных полях до 500 Тл (N Miura & H Nojiri)

    Читательская аудитория: научных сотрудников, инженеров и аспирантов в области физики конденсированных сред.

    Ученые открыли, как высокоэнергетические электроны усиливают магнитные поля

    Этот процесс потенциально может быть задействован в самых ярких и энергичных электромагнитных явлениях во Вселенной: экстремальных взрывах, известных как гамма-всплески. Наблюдения показывают, что магнитные поля должны быть значительно усилены энергичными частицами, чтобы произвести наблюдаемое излучение, но до сих пор способ усиления поля оставался загадкой.

    «Каждый раз, когда выявляется новый фундаментальный процесс, он может иметь важные последствия и приложения в различных областях исследований», — говорит Фредерико Фьюза, ученый, который работал над этим исследованием и возглавляет группу теории науки о высокой плотности энергии в SLAC.«В этом случае известно, что усиление магнитного поля высокоэнергетическими электронами важно не только для экстремальных астрофизических условий, таких как гамма-всплески, но и для лабораторных приложений, основанных на электронных пучках».

    В настоящее время исследователи работают над новым моделированием, чтобы лучше понять роль, которую этот процесс может играть в гамма-всплесках. Они также надеются найти способы воспроизвести его в лабораторном эксперименте, что станет важным шагом в разработке компактных источников излучения высокой энергии.Эти источники позволят ученым делать снимки материи в атомном масштабе с чрезвычайно высоким разрешением для применения в медицине, биологии и исследованиях материалов.

    Это исследование было поддержано Управлением науки Министерства энергетики.

    С вопросами или комментариями обращайтесь в отдел коммуникаций SLAC по телефону [email protected] .


    SLAC — это яркая многопрограммная лаборатория, которая исследует, как работает Вселенная в самых больших, малых и быстрых масштабах, и изобретает мощные инструменты, используемые учеными по всему миру.Благодаря исследованиям, охватывающим физику элементарных частиц, астрофизику и космологию, материалы, химию, био- и энергетические науки и научные вычисления, мы помогаем решать реальные проблемы и продвигать интересы нации.

    SLAC управляется Стэнфордским университетом для отдела науки Министерства энергетики США . Управление науки является крупнейшим сторонником фундаментальных исследований в области физических наук в Соединенных Штатах и ​​работает над решением некоторых из самых насущных проблем нашего времени.

    Компасы в магнитных полях — MagLab

    Что происходит с компасом, когда он находится рядом с постоянным магнитом? Попробуйте сами!

    Ранние путешественники использовали различные методы, чтобы не заблудиться в пути. Для наземных путешествий они часто использовали растения или другие ориентиры. Однако это не сработало в море, где моряки вместо этого зависели от объектов в небе, включая солнце, луну и Полярную звезду, чтобы определить свой путь.Конечно, когда облака скрывали эти тела, лодки легко могли заблудиться. Изобретение магнитного компаса, который, как считается, был независимо разработан в Китае и Европе в 11 или 12 веках, сделало навигацию как по морю, так и по суше более безопасной и точной.

    Поэкспериментируйте с компасом в этом уроке, чтобы увидеть, как он реагирует на магнитные поля. Чтобы переместить подковообразный магнит в новое место, щелкните и перетащите его. Чтобы увидеть, как ведет себя компас, когда поблизости нет магнита, который мог бы воздействовать на него, нажмите кнопку  Скрыть магнит  .Вы можете снова его отобразить, нажав кнопку Show Magnet  . Обратите внимание, что когда магнит отсутствует, стрелка компаса указывает на север, но когда магнит присутствует, стрелка указывает на магнит. Это связано с тем, что стрелка компаса намагничена и установлена ​​таким образом, что позволяет ей двигаться в ответ на магнитные поля. Когда присутствует подковообразный магнит, северный конец иглы (окрашенный красным) притягивается к его магнитному полю и выравнивается так, что указывает на объект.Чем ближе магнит к компасу, тем сильнее эффект. Даже когда магнит удален, на компас все еще действуют магнитные силы, связанные с Землей. Эти силы обычно заставляют стрелку компаса ориентироваться на север (если не мешает другой магнит) и делают устройство полезным для навигации.

    Никто точно не знает, что генерирует магнитное поле Земли, но одно из наиболее распространенных объяснений связано с турбулентной активностью и токами в расплавленном железном ядре планеты.Известно, что поле меняется во времени и даже периодически меняется на противоположное. Так что компасы, если бы они существовали в разное время в далеком прошлом, указывали бы не на север, а на юг, как и компасы в грядущие века.

    На самом деле, даже компасы, которые сейчас используются, как правило, не указывают на истинный географический север, потому что магнитное поле Земли не точно параллельно оси земного шара север-юг (хотя это довольно близко). Разница между истинным севером и магнитным севером называется склонением , и это значение зависит от вашего местоположения на планете.Некоторые современные компасы разработаны с учетом склонения, что обеспечивает значительно лучшее указание направления.

    Магнитный эффект без магнита

    Материал ведет себя так, как если бы присутствовали магнитные монополи. Кредит: Технический университет Вены

    Сюрприз в физике твердого тела: эффект Холла, для которого обычно требуются магнитные поля, также может быть получен совершенно другим способом – с чрезвычайной силой.

    Электрический ток отклоняется магнитным полем – в проводящих материалах это приводит к так называемому эффекту Холла.Этот эффект часто используется для измерения магнитных полей. В Венском техническом университете в сотрудничестве с учеными из Института Пауля Шеррера (Швейцария), Университета МакМатера (Канада) и Университета Райса (США) было сделано удивительное открытие: исследовался экзотический металл из церия, висмута и палладия. и было обнаружено, что материал производит гигантский эффект Холла при полном отсутствии какого-либо магнитного поля. Причина этого неожиданного результата кроется в необычных свойствах электронов: они ведут себя так, как если бы в материале присутствовали магнитные монополи.Эти открытия опубликованы в научном журнале PNAS.

    Напряжение перпендикулярно току

    Когда электрический ток течет по металлической полосе, электроны перемещаются с одной стороны на другую. Если рядом с этой полоской поместить магнит, на электроны действует сила — так называемая сила Лоренца. Путь электронов через металлическую полоску уже не прямой, он немного изогнут. Следовательно, на одной стороне металлической полоски теперь больше электронов, чем на другой, и это создает напряжение — перпендикулярное направлению, в котором течет ток.Это классический эффект Холла, известный уже много лет.

    «Измерение силы эффекта Холла — это один из способов, которым мы характеризуем материалы в нашей лаборатории, — говорит профессор Зильке Бюлер-Пашен из Института физики твердого тела Венского технического университета. «Из такого эксперимента можно многое узнать о поведении электронов в твердом теле». Когда Сами Джабер, работавший над своей диссертацией в исследовательской группе Бюлера-Пашена, исследовал материал Ce3Bi4Pd3, он очень серьезно отнесся к своей задаче и также провел измерение без магнитного поля.«На самом деле это необычная идея — но в данном случае это был решающий шаг», — говорит Зильке Бюлер-Пашен.

    Сами Джабер и Силке Бюлер-Пашен. Кредит: Технический университет Вены

    Измерение показало, что материал проявляет эффект Холла даже без внешнего магнитного поля — и не просто обычный эффект Холла, а огромный. В обычных материалах эффект Холла такой силы может быть получен только с помощью огромных электромагнитных катушек. «Поэтому нам нужно было ответить еще на один вопрос, — говорит Зильке Бюлер Пашен.«Если эффект Холла возникает без внешнего магнитного поля, возможно, мы имеем дело с чрезвычайно сильными локальными магнитными полями, которые возникают в микроскопическом масштабе внутри материала, но больше не ощущаются снаружи?»

    Поэтому в Институте Пауля Шеррера в Швейцарии были проведены исследования: с помощью мюонов — элементарных частиц, которые особенно хорошо подходят для исследования магнитных явлений — материал был изучен более тщательно. Но оказалось, что никакое магнитное поле не может быть обнаружено даже в микроскопическом масштабе.«Если нет магнитного поля, то нет и силы Лоренца, которая может действовать на электроны в материале — но тем не менее эффект Холла был измерен. Это действительно замечательно», — говорит Зильке Бюлер-Пашен.

    Симметрия имеет значение

    Объяснение этого странного явления заключается в сложном взаимодействии электронов. «Атомы этого материала расположены в соответствии с очень специфическими симметриями, и эти симметрии определяют так называемое соотношение дисперсии — то есть соотношение между энергией электронов и их импульсом.Дисперсионное соотношение говорит нам, как быстро может двигаться электрон, когда он обладает определенной энергией», — говорит Бюлер-Пашен. «Также важно отметить, что здесь нельзя рассматривать электроны по отдельности — между ними существуют сильные квантово-механические взаимодействия».

    Это сложное взаимодействие приводит к явлениям, которые математически выглядят так, как если бы в материале существовали магнитные монополи – то есть одиночные северный и южный полюса, которых в таком виде в природе не существует. «Но на самом деле на движение электронов влияет очень сильное магнитное поле», — говорит Бюлер-Пашен.

    Эффект уже был предсказан теоретически для более простых материалов, но никто не смог его доказать. Прорыв произошел с исследованием нового класса материалов: «Наш материал с химическим составом Ce3Bi4Pd3 характеризуется особенно сильным взаимодействием между электронами», — объясняет Бюлер-Пашен. «Это известно как эффект Кондо. Это приводит к тому, что эти фиктивные магнитные монополи обладают именно той энергией, которая чрезвычайно сильно влияет на электроны проводимости в материале.По этой причине эффект более чем в тысячу раз больше, чем теоретически предсказано».

    Новый гигантский спонтанный эффект Холла имеет некоторый потенциал для квантовых технологий следующего поколения. В этой области, например, важны невзаимные элементы, которые вызывают рассеяние, зависящее от направления, совершенно без внешнего магнитного поля; они могут быть реализованы с этим эффектом. «Крайне нелинейное поведение материала также представляет большой интерес», — говорит Зильке Бюлер-Пашен.«Тот факт, что сложные многочастичные явления в твердых телах открывают неожиданные возможности применения, делает эту область исследований особенно интересной».

    Ссылка: «Гигантский спонтанный эффект Холла в немагнитном полуметалле Вейля-Кондо» Сами Джабер, Синьлин Ян, Матье Топен, Гаку Эгучи, Андрей Прокофьев, Тони Широко, Питер Блаха, Олег Рубель, Сара Э. Грефе, Хсин-Хуа Лай , Кимиао Си и Силке Пашен, 19 февраля 2021 г., Proceedings of the National Academy of Sciences .
    DOI: 10.1073/pnas.2013386118

    Магнитные поля — Физика StickMan

    Главная » Модуль 9: Магниты и магнетизм » Магнитные поля

    Магнитные поля

    Магнитные поля создаются, когда у вас есть движущийся заряд, такой как группа одинаковых вращающихся электронов в постоянном магните или ток, протекающий через электромагнит. У любого магнита есть диполь, северный и южный полюса. Научитесь рисовать и рассчитывать магнитные поля, используя несколько простых шагов.

    Рисование линий магнитного поля
    1. Линии магнитного поля нарисованы для представления магнитных полей , которые будут взаимодействовать с компасом.
    2. Более сильные магнитные поля представлены на дополнительных линий .
    3. Стрелки нарисованы для обозначения вектора направления с севера на юг. Направление 90 283 на север по компасу будет смотреть на 90 284 в любом положении вокруг магнита.

    Магнитные поля вокруг стержневого магнита

    Здесь вы видите линии магнитного поля вокруг стержневого магнита.

    Снаружи магнита наибольшее магнитное поле находится рядом с полюсами . Вы можете увидеть это по плотности силовых линий. Линии поля более компактны, ближе друг к другу вокруг полюсов.

    Линии магнитного поля вокруг стержневого магнита

    Линии магнитного поля северного и южного полюсов

    Когда северный полюс магнита находится рядом с южным полюсом магнитного поля, вы видите притяжение в силовых линиях .Линии проведены от северного полюса одного магнита к южному полюсу другого. Направление, как всегда для силовых линий магнитного поля, с севера на юг. Направление на север по компасу указывало бы.

    Линии магнитного поля притяжения с севера на юг

    Линии магнитного поля от севера к северному полюсу

    Когда северный полюс магнита соприкасается с другим северным полюсом, вы увидите отталкивание в силовых линиях .Направление силовых линий указывает в сторону от северного полюса, а силовые линии от обоих северных полюсов не расходятся друг с другом.

    Линии магнитного поля отталкивания с севера на север

    Магнитный поток

    Магнитный поток является мерой количества линий магнитного поля, проходящих через данную точку . Чем больше силовых линий магнитного поля, тем сильнее поток и взаимодействие с другими магнитами и ферромагнитными материалами.

    Магнетизм | Encyclopedia.com

    КОНЦЕПЦИЯ

    Большинство людей знакомы с магнитами прежде всего как с игрушками или как с простыми предметами для прикрепления бумаги к металлической поверхности, такой как дверца холодильника. На самом деле области применения магнетизма намного шире: от безопасности до здравоохранения, связи, транспорта и многих других аспектов повседневной жизни. Тесно связанный с электричеством, магнетизм возникает в результате специфических форм выравнивания зарядов электронов в определенных разновидностях металлов и сплавов.

    КАК ЭТО РАБОТАЕТ

    Магнетизм, наряду с электричеством, относится к более крупному явлению, электромагнетизму, или силе, возникающей при прохождении электрического тока через материю. Когда два электрических заряда покоятся, наблюдателю кажется, что сила между ними просто электрическая. Однако если заряды находятся в движении — а в этом случае движение или покой понимается по отношению к наблюдателю, — то кажется, что между ними существует сила другого рода, известная как магнетизм.

    На самом деле разница между магнетизмом и электричеством чисто искусственная. Оба являются проявлениями единой фундаментальной силы, а «магнетизм» является просто абстракцией, которую люди используют для обозначения изменений электромагнитной силы, создаваемых движением электрических зарядов. Это различие порядка различия между водой и влажностью; тем не менее, часто бывает полезно и удобно обсуждать эти два явления так, как если бы они были отдельными.

    На атомном уровне магнетизм является результатом движения электронов, отрицательно заряженных субатомных частиц, относительно друг друга.Подобно планетам в Солнечной системе, электроны вращаются как вокруг ядра атома, так и вокруг своих осей. (На самом деле точная природа их движения гораздо сложнее, но эта аналогия достаточно точна для наших целей.) Оба типа движения создают магнитное силовое поле между электронами, и в результате электрон приобретает свойства крошечный стержневой магнит с северным полюсом и южным полюсом. Этот бесконечно малый магнит окружают силовые линии магнитного поля, которые начинаются на северном полюсе и изгибаются наружу, описывая эллипс, когда они возвращаются к южному полюсу.

    В большинстве атомных элементов структура атома такова, что электроны выстраиваются случайным образом, как связка баскетбольных мячей, которые сталкиваются друг с другом, плавая в бассейне. Из-за этого случайного выравнивания небольшие магнитные поля компенсируют друг друга. Две такие самогасящиеся частицы называются спаренными электронами, и снова уместна аналогия со стержневыми магнитами: если встряхнуть мешок, содержащий четное число стержневых магнитов, все они свернутся парами, соединенными друг с другом. на противоположных (север-юг) полюсах.

    Однако существует очень мало элементов, в которых поля выстраиваются в линию, чтобы создать то, что известно как чистый магнитный диполь, или единство направления, подобно связке баскетбольных мячей, одновременно брошенных в одном и том же направлении в одном и том же месте. время. Эти элементы, среди которых железо, кобальт и никель, а также различные сплавы или смеси, широко известны как магнитные металлы или природные магниты.

    Следует отметить, что в магнитных металлах магнетизм происходит исключительно от выравнивания силы, создаваемые электронами, когда они вращаются вокруг своих осей, тогда как силы, создаваемые их орбитальным движением вокруг ядра, имеют тенденцию уравновешивать друг друга.Но в магнитных редкоземельных элементах, таких как церий, магнетизм происходит как от вращательной, так и от орбитальной форм движения. Однако основной интерес в этом обсуждении вызывает поведение естественных магнитов, с одной стороны, и немагнитных материалов, с другой.

    Существует пять различных типов магнетизма: диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм, ферримагнетизм и антиферромагнетизм. На самом деле эти термины описывают пять различных типов реакции на процесс намагничивания, возникающий при помещении объекта в магнитное поле.

    Магнитное поле — это область, в которой магнитная сила действует на движущуюся заряженную частицу так, что частица не будет испытывать никакой силы, если она будет двигаться в направлении магнитного поля, — другими словами, она будет «притягиваться», как десятипенсовый гвоздь притягивается к обычному брусковому или подковообразному (U-образному) магниту. Электрический ток — это пример движущегося заряда, и действительно, один из лучших способов создать магнитное поле — это ток. Часто это делается с помощью соленоида, катушки с токопроводящей проволокой, через которую проходит намагничиваемый материал, подобно тому, как если бы объект проходил через внутреннюю часть пружины.

    Все материалы реагируют на магнитное поле; они просто по разному реагируют. Некоторые немагнитные вещества, помещенные в магнитное поле, немного уменьшают силу этого поля — явление, известное как диамагнетизм. С другой стороны, есть немагнитные вещества, обладающие нечетным числом электронов на атом, и в этих случаях происходит небольшое увеличение магнетизма, известное как парамагнетизм. Однако парамагнетизм всегда должен побеждать диамагнетизм, и, следовательно, выигрыш в магнитной силе очень мал.Кроме того, тепловое движение атомов и молекул препятствует согласованию магнитных полей объектов с внешним полем. С другой стороны, более низкие температуры усиливают процесс парамагнетизма.

    В отличие от диамагнетизма и парамагнетизма, ферро-, ферри- и антиферромагнетизм описывают поведение природных магнитов при воздействии магнитного поля. Название ферромагнетизм предполагает связь с железом, но на самом деле этот термин может применяться к любому из тех материалов, в которых величина магнитного поля объекта поле значительно возрастает, когда оно находится во внешнем поле.При намагничивании природного магнита (то есть при контакте металла или сплава с внешним магнитным полем) происходит изменение на уровне домена, группы атомов, равной по размеру примерно 5 × 10 −5 90 004 метра в поперечнике — достаточно, чтобы ее можно было увидеть под микроскопом.

    В ненамагниченном образце может быть выравнивание неспаренных электронных спинов внутри домена, но направление магнитных сил различных доменов по отношению друг к другу является случайным.Однако, как только природный магнит помещается во внешнее магнитное силовое поле, с доменами происходит одно из двух. Либо все они приходят в соответствие с полем, либо в некоторых типах материала эти домены, выровненные с полем, растут, а другие сжимаются до небытия.

    Первый из этих процессов называется выравниванием доменов или ферромагнетизмом, второй рост доменов или ферримагнетизмом. Оба процесса превращают природный магнит в то, что известно как постоянный магнит, или, в просторечии, просто «магнит».Последний затем способен временно намагнитить ферромагнитный предмет, как, например, когда кто-то трет скрепку о постоянный магнит, а затем использует намагниченный клип, чтобы поднять другие скрепки. Однако из двух разновидностей ферромагнитный металл сильнее, потому что для его намагничивания требуется более мощное магнитное силовое поле. Самым мощным из всех является насыщенный ферромагнитный металл, в котором все неспаренные электронные спины выровнены.

    После намагничивания ферромагнитному металлу очень трудно испытать размагничивание или антиферромагнетизм.Опять же, существует связь между температурой и магнетизмом, при этом тепло действует как сила, уменьшающая напряженность магнитного поля. Таким образом, при температурах выше 1418 ° F (770 ° C) атомы внутри домена приобретают достаточную кинетическую энергию, чтобы преодолеть силы, удерживающие электронные спины в выравнивании. Кроме того, механические возмущения, например удар молотком по постоянному магниту, могут привести к некоторому снижению магнитной силы.

    Многие из лучших постоянных магнитов сделаны из стали, которая, поскольку она представляет собой сплав железа с углеродом и другими элементами, имеет неправильную структуру, которая хорошо поддается ферромагнитному процессу выравнивания доменов.Железо, напротив, обычно теряет свою намагниченность при удалении внешнего магнитного силового поля; но на самом деле это делает его лучшим материалом для некоторых разновидностей электромагнитов.

    Последний в своей простейшей форме состоит из железного стержня внутри соленоида. Когда ток проходит через соленоид, он создает магнитное силовое поле, активируя железный стержень и превращая его в электромагнит. Но как только ток отключается, стержень теряет свою магнитную силу. Таким образом можно не только управлять электромагнитом, но и часто он сильнее постоянного магнита: поэтому, например, гигантские электромагниты используются для подъема автомобилей на свалках.

    ПРИМЕНЕНИЕ В РЕАЛЬНОЙ ЖИЗНИ

    В поисках пути: магниты в компасе

    Стержневой магнит, направленный с севера на юг, создает точно такое же магнитное поле, как и соленоид. Магнитные линии проходят через него в одном направлении, с «юга» на «север», и, покидая северный полюс магнита, эти линии описывают эллипс, когда они изгибаются обратно к южному полюсу. Ввиду этой модели также легко понять, почему пара противоположных полюсов притягивает друг друга, а пара одноименных полюсов, для которых силовые линии удаляются друг от друга, отталкивается.Этот факт особенно применим к работе поездов MAGLEV, о чем будет сказано ниже.

    Магнитный компас работает, потому что Земля сама по себе похожа на гигантский стержневой магнит, полный обширных дуг магнитной силы, называемых геомагнитным полем, окружающих планету. Первым ученым, признавшим магнитные свойства Земли, был английский физик Уильям Гилберт (1544–1603). Сегодня ученые считают, что источник земного магнетизма находится в ядре из расплавленного железа диаметром около 4 320 миль (6 940 км), что составляет половину диаметра планеты.Внутри этого ядра проходят мощные электрические токи, которые в конечном итоге создают геомагнитное поле.

    Так же, как мощный магнит заставляет все домены в магнитном металле выровняться с ним, стержневой магнит, помещенный в магнитное поле, будет вращаться, пока не выровняется с направлением поля. То же самое происходит, когда магнит подвешивается на струне: он совпадает с магнитным полем Земли и указывает в направлении север-юг. Китайцы первого века до нашей эры, хотя и не подозревали об электромагнитных силах, вызвавших это, обнаружили, что полоска магнитного металла всегда имеет тенденцию указывать на географический север.

    В конечном итоге это привело к разработке магнитного компаса, который обычно состоит из намагниченной железной стрелки, подвешенной над картой, отмеченной четырьмя сторонами света. Игла прикреплена к поворотному механизму в ее центре, что позволяет ей свободно перемещаться, так что «северный» конец всегда указывает пользователю на север.

    Магнитный компас оказался настолько важным, что его обычно считают наряду с бумагой, книгопечатанием и порохом одним из четырех великих даров досовременного Китая Западу.До появления компаса мореплавателям приходилось полагаться исключительно на положение Солнца и другие, менее надежные средства определения направления; следовательно, изобретение буквально помогло открыть мир. Но в кажущейся простоте магнитного компаса скрывается несколько досадная аномалия.

    На самом деле магнитный север — это не то же самое, что истинный север; или, другими словами, если продолжать следовать по компасу на север, он приведет не к Северному полюсу Земли, а к точке, определенной в 1984 году как 77° с.ш., 102°18′ з.д., то есть в Дальние острова королевы Елизаветы север Канады.Причина этого в том, что магнитное поле Земли описывает петлю тока, центр которой находится на расстоянии 11° от экватора планеты, и, таким образом, северный и южный магнитные полюса, находящиеся в плоскости, перпендикулярной плоскости магнитного поля Земли, смещены на 11°. оси планеты.

    Магнитное поле Земли медленно меняет положение, и каждые несколько лет Геологическая служба США обновляет магнитное склонение или сдвиг магнитного поля. Кроме того, магнитное поле Земли также медленно ослабевает.Поведение, как с точки зрения ослабления, так и движения, похоже на изменения, происходящие в магнитном поле Солнца.

    Магниты для обнаружения: охранная сигнализация, магнитометры и МРТ

    Компас — это простой магнитный прибор, а охранная сигнализация ненамного сложнее. Магнитометр, с другой стороны, представляет собой гораздо более сложный механизм для определения напряженности магнитных полей. Тем не менее, магнитометр имеет отношение к своим более простым собратьям: подобно компасу, некоторые виды магнитометров реагируют на магнитное поле планеты; и, подобно охранной сигнализации, для обеспечения безопасности используются другие разновидности магнитометров.

    По сути, охранная сигнализация состоит из контактного выключателя, который реагирует на изменения в окружающей среде и посылает сигнал на шумоподавляющее устройство. Контактный переключатель может быть механическим (например, простая застежка) или магнитным. В последнем случае в раму окна или двери может быть установлен постоянный магнит, а в само окно или дверь — кусок намагниченного материала. Как только сигнализация активирована, она будет реагировать на любое изменение магнитного поля, например, когда кто-то открывает дверь или окно, тем самым разрывая связь между магнитом и металлом.

    Хотя охранная сигнализация может различаться по сложности, и действительно могут быть гораздо более совершенные системы, использующие микроволны или инфракрасные лучи, применение магнетизма в домашней безопасности — это простой вопрос реагирования на изменения в магнитном поле. В этом отношении принцип работы магнитометров, используемых на контрольно-пропускных пунктах, еще проще. Будь то в аэропорту или на входе в какое-либо другое место с высоким уровнем безопасности, будь то портативный или стационарный, магнитометр просто обнаруживает присутствие магнитных металлов.Поскольку подавляющее большинство огнестрельного оружия, лезвий ножей и другого оружия сделано из железа или стали, это обеспечивает довольно эффективное средство обнаружения.

    В гораздо большем масштабе магнитометры, используемые астрономами, определяют силу, а иногда и направление магнитных полей, окружающих Землю и другие тела в космосе. Эта разновидность магнитометра восходит к 1832 году, когда математик и ученый Карл Фридрих Гаусс (1777-1855) разработал простой прибор, состоящий из постоянного стержневого магнита, подвешенного горизонтально на золотой проволоке.Измерив период колебаний магнита в магнитном поле Земли (или магнитосфере), Гаусс смог измерить силу этого поля. Между прочим, имя Гаусса позже будет применяться к термину, обозначающему единицу магнитной силы. Однако в последние годы гаусс был в значительной степени заменен тесла, названной в честь Николы Теслы (1856-1943), которая равна одному ньютону на ампер-метр (1 Н/А·м) или 10 4 (10 000 ) гаусс.

    Что касается магнитометров, используемых в астрономических исследованиях, то, пожалуй, самый известный — и, безусловно, один из самых отдаленных — находится на Галилео , корабле, запущенном Великобританией.S. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) в направлении Юпитера 15 октября 1989 г. Среди других приборов на борту Galileo , который находится на орбите вокруг крупнейшей планеты Солнечной системы с 1995 г., есть магнитометр для измерения магнитосферы Юпитера и окружающих его астероидов и спутников.

    Ближе к делу, но не менее впечатляющим является еще одно применение магнетизма в целях обнаружения: магнитно-резонансная томография или МРТ. МРТ, впервые разработанная в начале 1970-х годов, позволяет врачам ставить точные диагнозы, не вторгаясь в тело пациента с помощью хирургического ножа или рентгеновских лучей.

    Сердцем аппарата МРТ является большая трубка, в которую помещается пациент в положении на спине. Затем техник активирует мощное магнитное поле, которое заставляет атомы в теле пациента вращаться с определенной частотой. Затем машина излучает радиосигналы на частоте, соответствующей частоте атомов в разыскиваемых клетках (например, раковых клетках). После отключения радиосигналов и магнитного поля эти атомы испускают всплески энергии, которую они поглотили из радиоволн.В этот момент компьютер сканирует тело на предмет частот, соответствующих определенным типам атомов, и переводит их в трехмерные изображения для постановки диагноза.

    Магниты для воспроизведения звука: микрофоны, громкоговорители, автомобильные гудки и электрические звонки

    Магниты, используемые в Galileo или аппарате МРТ, разумеется, очень мощные и, как отмечалось ранее, являются лучшим способом создания сверхсильный управляемый магнит с электрическим током. Когда этот ток правильно наматывается вокруг магнитного металла, создается электромагнит, который можно использовать в различных приложениях.

    Как обсуждалось выше, в самых мощных электромагнитах обычно используются непостоянные магниты, чтобы облегчить переход от очень сильного магнитного поля к слабому или несуществующему. С другой стороны, постоянные магниты также используются в громкоговорителях и подобных электромагнитных устройствах, которые редко требуют огромных уровней мощности.

    При обсуждении работы громкоговорителя в первую очередь необходимо получить общее представление о том, как работает микрофон. Последний содержит конденсатор, систему хранения зарядов в виде электрического поля.Отрицательно заряженная пластина конденсатора представляет собой диафрагму микрофона, которая, когда на нее воздействуют звуковые волны, вибрирует с той же частотой, что и эти волны. Ток течет туда и обратно между диафрагмой и положительной пластиной конденсатора, в зависимости от того, увеличивается или уменьшается электростатическое или электрическое притяжение. Это, в свою очередь, создает переменный ток той же частоты, что и звуковые волны, который проходит через микшер, а затем через усилитель к динамику.

    Громкоговоритель обычно содержит круглый постоянный магнит, который окружает электрическую катушку и, в свою очередь, прикреплен к конусообразной диафрагме. Ток поступает в динамик в конечном счете от микрофона, чередуясь с той же частотой, что и источник звука (например, голос певца). Когда он входит в катушку, этот ток индуцирует переменное магнитное поле, которое заставляет катушку вибрировать. Это, в свою очередь, вызывает вибрацию конусообразной диафрагмы, которая воспроизводит звуки, генерируемые источником.

    Автомобильный гудок также использует магнетизм для создания звука посредством вибрации. Когда человек нажимает на клаксон, встроенный в его или ее рулевое колесо, это, в свою очередь, давит на железный стержень, который проходит через электромагнит, окруженный проводами от автомобильного аккумулятора. Стержень движется вверх и вниз в электромагнитном поле, вызывая вибрацию диафрагмы и производя звук, который значительно усиливается при выпуске через колоколообразный рожок.

    Вибрация, вызванная электромагнитным полем, также является секретом другого устройства, создающего шум, вибрирующего электрического дверного звонка, используемого во многих квартирах.Кнопка, которую нажимает посетитель, напрямую подключена к источнику питания, который посылает ток через пружину, окружающую электромагнит. Последний создает магнитное поле, притягивая к себе железный якорь, прикрепленный к молотку. Затем молоток ударяет в колокол. Результатом является механическая реакция, которая отталкивает якорь от электромагнита, но пружина снова прижимает якорь к электромагниту. Этот цикл контакта и отпускания продолжается до тех пор, пока кнопка нажата, вызывая непрерывный звон звонка.

    Запись и считывание данных с помощью магнитов: от пластинок и лент до дисководов

    Так же, как магнетизм играет решающую роль в воспроизведении громкости звука, он также имеет решающее значение для записи и извлечения звука и других данных. Конечно, такие термины, как «поиск» и «данные», звучат как информационная эра, но идея использования магнетизма для записи звука стара — намного старше, чем компьютеры или компакт-диски (CD). Последние, конечно, заменили кассеты в конце 1980-х годов в качестве предпочтительного способа прослушивания записанной музыки, точно так же, как кассеты недавно добились значительных успехов по сравнению с грампластинками.

    Несмотря на то, что кассеты появились на рынке намного позже пластинок, инженеры звукозаписи, начиная с середины двадцатого века, обычно использовали магнитную ленту для мастер-записи песен. Затем этот мастер будет использоваться для создания металлического диска с мастер-записью. с помощью режущей головки, реагирующей на вибрации мастер-ленты; тогда звукозаписывающая компания могла бы производить бесконечные пластиковые копии металлической пластинки.

    При записи на ленту — будь то мастер-стерео или простая домашняя запись разговора — действуют более или менее одни и те же принципы.Как было отмечено на предыдущей иллюстрации с микрофоном и громкоговорителем, звук проходит через микрофон в виде переменного тока. Сила этого тока, в свою очередь, влияет на «записывающую головку», небольшой электромагнит, магнитное поле которого распространяется на записываемый участок ленты. Громкие звуки создают сильные магнитные поля, а тихие — слабые поля.

    Вся эта информация встраивается в кассету в процессе магнитного выравнивания, не слишком отличающегося от процесса, описанного ранее для создания постоянного магнита.Но в то время как постоянную намагниченность природного магнита трудно обратить вспять, изменить намагниченность ленты — другими словами, стереть ленту — легко. Стирающая головка, электромагнит, работающий на частоте, слишком высокой для человеческого уха, просто перемешивает магнитные частицы на куске ленты.

    Компакт-диск, как и следовало ожидать, гораздо более тесно связан с компьютерным дисководом, чем с более ранними формами технологии записи. Дисковод получает от компьютера электронные сигналы включения и выключения и преобразует их в магнитные коды, которые он записывает на поверхность гибкого диска.Сам дисковод включает в себя два электродвигателя: дисковый двигатель, который вращает диск с высокой скоростью, и головной двигатель, который перемещает головку чтения-записи компьютера по диску. (Следует отметить, что в большинстве электродвигателей, включая универсальные двигатели, используемые в различных бытовых приборах, также используются электромагниты.)

    Третий двигатель, называемый шаговым двигателем, обеспечивает вращение привода с заданной скоростью. Шаговый двигатель содержит собственный магнит, в данном случае постоянный, цилиндрической формы, который посылает сигналы на окружающие его ряды металлических зубьев, и эти зубья действуют как шестерни, регулирующие скорость привода.Точно так же проигрыватель компакт-дисков, который на самом деле использует лазерные лучи, а не магнитные поля для извлечения данных с диска, также имеет систему привода, которая регулирует скорость вращения диска.

    Поезда MAGLEV: будущее транспорта?

    Одно многообещающее применение электромагнитной технологии связано с видом транспорта, который на первый взгляд может показаться старомодным: поезда. Но поезда MAGLEV, или магнитной левитации, так же далеки от старых паровых двигателей Union Pacific, как космический шаттл от экспериментального самолета братьев Райт.

    Как обсуждалось ранее, магнитные полюса с одинаковым направлением (то есть север-север или юг-юг) отталкивают друг друга, так что, по крайней мере теоретически, можно удерживать один магнит в воздухе над другим магнитом. На самом деле невозможно получить эти результаты с помощью простых стержневых магнитов, потому что их магнитная сила слишком мала; но электромагнит может создать достаточно мощное магнитное поле, которое при правильном использовании создает достаточную силу отталкивания, чтобы поднимать чрезвычайно тяжелые предметы.В частности, если бы можно было активировать железнодорожные пути с помощью сильного электромагнитного поля, можно было бы «левитировать» весь поезд. Это в свою очередь сделало бы возможным вид транспорта, который мог бы перемещать большое количество людей с относительным комфортом, тем самым уменьшая воздействие автомобилей на окружающую среду, и делать это на гораздо более высоких скоростях, чем автомобиль мог бы безопасно развивать.

    На самом деле идея поездов MAGLEV восходит к тому времени, когда поезда имели полное превосходство над автомобилями как средством передвижения: в частности, в 1907 году, когда пионер ракетостроения Роберт Годдард (1882-1945) написал рассказ, описывающий транспортное средство, которое путешествовало с помощью магнитной левитации.Всего пять лет спустя французский инженер Эмиль Бачелет создал действующую модель поезда MAGLEV. Но величина магнитной силы, необходимой для подъема такого транспортного средства, делала его непрактичным, и идея отпала.

    Затем, в 1960-х годах, появление сверхпроводимости — использование чрезвычайно низких температур, облегчающих передачу электрического тока через проводящий материал практически без сопротивления — сделало возможным создание электромагнитов ошеломляющей силы. Исследователи начали создавать прототипы MAGLEV, используя сверхпроводящие катушки с сильными токами для создания мощного магнитного поля.Поле, в свою очередь, создавало силу отталкивания, способную поднять поезд на несколько дюймов над железнодорожным полотном. Электрический ток, проходящий через катушки направляющих на пути, создавал огромную движущую силу, толкая поезда вперед со скоростью до 250 миль в час (402 км / ч) и выше.

    Первоначально исследователи в Соединенных Штатах с оптимизмом относились к поездам MAGLEV, но соображения безопасности привели к тому, что идея была отложена на несколько десятилетий. Тем временем другие промышленно развитые страны продвинулись вперед с MAGLEV: в Японии инженеры построили 27-мильный (43.5-км) экспериментальная линия MAGLEV, в то время как немецкие конструкторы экспериментировали с силой притяжения (в отличие от силы отталкивания) в своем Transrapid 07. Поезда MAGLEV обрели нового защитника в Соединенных Штатах с ныне отставным сенатором Дэниелом Патриком Мойниханом (штат Нью-Йорк), который в качестве председателя подкомитета Сената, курирующего систему автомагистралей между штатами, представил закон о финансировании исследований MAGLEV. В законопроекте о транспорте 1998 года было выделено 950 миллионов долларов на Программу разработки прототипа магнитной левитации. В рамках этой программы в январе 2001 г.Департамент транспорта С. выбрал проекты в Мэриленде и Пенсильвании в качестве двух финалистов конкурса. построить первый поезд MAGLEV в США. Цель состоит в том, чтобы предоставить эту услугу примерно к 2010 году.

    ГДЕ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

    Барр, Джордж. Научные проекты для молодежи. Нью-Йорк: Дувр, 1964.

    Бейсер, Артур. Физика, 5-е изд. Рединг, Массачусетс: Addison-Wesley, 1991.

    Ханн, Джудит. Как работает наука. Плезантвиль, Нью-Йорк: Ридерз Дайджест, 1991.

    Маколей, Дэвид. Новый способ работы. Boston: Houghton Mifflin, 1998.

    Молекулярные выражения: электричество и магнетизм: интерактивные учебные пособия по Java (веб-сайт). (26 января 2001 г.).

    Тематическая группа по магнетизму (веб-сайт). (26 января 2001 г.).

    ВанКлив, Дженис. Магниты. Нью-Йорк: John Wiley & Sons, 1993.

    Вуд, Роберт В. Физика для детей: 49 простых экспериментов с электричеством и магнетизмом. New York: Tab, 1990.

    КЛЮЧЕВЫЕ ТЕРМИНЫ

    ЭЛЕКТРОМАГНИТ:

    Тип магнита, в котором объект заряжается электрическим током. Обычно используемый объект сделан из железа, которое быстро теряет магнитную силу при уменьшении тока. Таким образом, электромагнит может быть включен или выключен, а его магнитная сила изменена, что делает его потенциально намного более мощным, чем естественный магнит.

    ЭЛЕКТРОМАГНИТИЗМ:

    Единое электрическое и магнитное силовое поле, возникающее при прохождении электрического тока через материю.

    ЭЛЕКТРОНЫ:

    Отрицательно заряженные субатомные частицы, движение которых друг относительно друга создает магнитную силу.

    МАГНИТНОЕ ПОЛЕ:

    Везде, где магнитная сила действует на движущуюся заряженную частицу, говорят, что существует магнитное поле. Магнитные поля обычно измеряются единицей, называемой тесла.

    ПРИРОДНЫЙ МАГНИТ:

    Химический элемент, в котором магнитные поля, создаваемые относительным движением электронов, выравниваются равномерно, создавая чистый магнитный диполь или единство направления.Такие элементы, среди которых железо, кобальт и никель, также известны как магнитные металлы.

    ПОСТОЯННЫЙ МАГНИТ:

    Магнитный материал, в котором группы атомов, известные как домены, выровнены, и в котором намагниченность нельзя изменить, просто пытаясь перестроить домены.

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.