O‘zbekiston respublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi farg‘ona davlat universiteti fizika texnika fakulteti

2.2.1-rasm. Magnit oqimi.
Magnit induksiya oqimi skalar kattalik bo‘lib, hosilqilingan burchakning qiymatiga bog‘liq holda musbat va manfiy qiymatlar oladi. Formula faqat bir jinsli magnit maydon induksiya oqimini hisoblashda ishlatiladi.XBS da magnit oqimi birligi qilib nemis fizigi D.Veber sharafiga qo‘yilgan bo‘lib, Veber deb ataladi.
Shu vaqtgacha biz o‘rganilayotgan magnit maydonni vakuumda (yoki amalda havoda ham xuddi shuning o‘zi bo‘ladi) mavjud, deb faraz qilib keldik. Endi magnit maydonga muhit (modda) qanday ta’sir ko‘rsatishini ko‘rib chiqaylik. Ikkita bir xil A va C g‘altak olib, ularni bir-biridan biroz siljitgan holda gorizontal OO₁ o‘q bo‘yicha joylashtiramiz G‘altaklar orasiga vertikal o‘q atrofida harakatlana oladigan qilib magnit strelka joylashtiramiz. Butun qurilmani magnit strelka g‘altaklar o‘qiga nisbatan perpendikular joylashadigan qilib o‘rnatamiz, so‘ng ikkala g‘altakdan kattaligi bir xil, lekin yo‘nalishi qarama-qarshi bo‘lgan tok o‘tkazamiz. Bu vaqtda magnit maydonga joylashtirilgan magnit strelka harakatgakelmaydi. Chunki ikkala tokning hosil qilgan magnit maydoni bir xil kattalikda va qarama-qarshi yo‘nalgan bo‘lgani uchun g‘altaklar orasidagi hajmda magnit induksiya nolga teng bo‘ladi. Ikkala g‘altakdan o‘tayotgan tok kuchini o‘zgartirmagan holda ulardan birining, masalan, C g‘altakning ichiga temir sterjen kiritamiz. U holda magnit strelka o‘z holatini o‘zgartiradi. C g‘altakning magnit maydoni kuchayadi va g‘altaklar orasidagi natijaviy maydon noldan farqli bo‘ladi. Buhol temir sterjenning Cg‘altakning magnit maydonida magnitlanib qolishi va o‘zining xususiymagnit maydonini hosil qilishi bilan tushuntiriladi. Bu magnit maydon ichki maydon deb ataladi. Sterjen moddasida natijaviy maydonning magnit induksiyasi tashqi (C g‘altak) maydon induksiyasi bilan sterjen magnitlanishi natijasida hosil bo‘lgan ichki maydon induksiyasi ning vector yig‘indisiga teng bo‘ladi:
(2.2-8)
Shu va shunga o‘xshash ko‘pgina tajribalarning hamda nazariyaning ko‘rsatishicha, magnit maydonga joylashtirilgan barcha moddalar magnit xossalariga ega bo‘ladi, ya’ni magnitlanadi va shuning uchun dastlabki maydonni ma’lum darajada o‘zgartiradi. Magnit maydonga ta’sir ko‘rsatadigan bunday moddalar magnetiklar deb ataladi. Amper jismlarning magnitlanishini tushuntirish uchun moddalarning molekularida yoki atomlarida aylanma toklar mavjud, ya’ni atom va molekulalar tarkibidagi elektronlarning uzluksiz aylanma harakati natijasida aylanma tok hosil bo‘ladi, deb qaradi. Bu molekular tok deb ataladi. Har bir shunday tok atrofi fazoda magnit maydon hosil qiladi. Tashqi maydon ta’siribo‘lmaganda molekular toklar tartibsiz joylashganidan, ularning natijaviy maydoni nolga teng bo‘ladi. Har bir molekulaningmagnit momenti tartibsiz yo‘nalishda joylashgan bo‘lgani sababli,jismning yig‘indi magnit momenti ham nolga teng bo‘ladi. Tashqi maydon qo‘yilganda molekulalar momentlarining ma’lum biryo‘nalishda joylashishi ko‘proq bo‘ladi, buning natijasida magnetik magnitlanib, uning yig‘indi magnit momenti noldan farqli bo‘lib qoladi. Bu holda har bir molekular tokning magnit maydoni bir-biri bilan qo‘shilib, B_i maydonni hosil qiladi.
Shunday qilib, formula magnetikdagi magnit maydonning induksiyasi o‘tkazuvchanlik toki (uni makrotok deb ataymiz) hosil qilgan magnit maydonning induksiyasi bilan magnetikdagi molekular toklar (ularni mikrotok deb ataymiz) hosil qilgan magnit maydonning B i induksiyasi yig‘indisidan iborat ekanligini ko‘rsatadi. Vakuumda magnit maydon faqat makrotoklar tufayli vujudga keladi. Muhit (magnetik)dagi magnit maydonning induksiyasini aniqlash uchun faqat o‘tkazgichlardan o‘tuvchi toknigina emas, balki molecular toklarni ham bilish zarur. Lekin bu juda mushkul vazifa. Bunday qiyinchilikdan qutulish uchun faqat makrotoklar orqali aniqlanadigan qo‘shimcha kattalik kiritiladi. Bu kattalikni magnit maydon kuchlanganlik vektori deb ataladi va harfi bilan belgilanadi. magnit induksiya vektori bilan magnit maydon kuchlanganlik vektori orasidagi bog‘lanishni aniqlaylik. Bunda magnetiklarning magnit maydonda magnitlanishidan foydalanamiz. Tajribalarning ko‘rsatishicha, tashqi magnit maydon ta’sirida magnetiklar turlicha magnitlanadi. Magnetiklarning magnitlanganlik darajasini xarakterlash uchun magnitlanish vektori degan kattalik kiritiladi va uni J harfi bilan belgilanadi. Magnitlanish vektori deb, bir jinsli magnitlangan magnetikning birlik hajmidagi atomlar yoki molekulalar magnit momentlarining geometrik yig‘indisiga teng bo‘lgan kattalikka aytiladi. Agar magnetikning magnitlanishi bir jinsli bo‘lmasa, berilgan nuqtadagi magnitlanish vektori:
(2.2-9)
ifoda bilan aniqlanadi. Bu yerda ΔV — qaralayotgan nuqta atrofida olingancheksiz kichik hajm, Pm — alohida atom yoki molekulaning magnit momenti,yig‘indi ΔVhajmda joylashgan barcha molekulalar bo‘yicha olinadi.
Tegishli hisoblashlarning ko‘rsatishicha, magnit maydon induksiyasi, magnit maydon kuchlanganligi va magnitlanish vektori orasidagi bog‘lanish quyidagicha ifodalanadi:
^(2.2-9)

Vakuumda J=0 bo‘lganligi uchun :

^(2.2-10)
Bundan, vakuumdagi magnit maydon kuchlanganlik vektori magnit induksiya vektori bilan bir xil yo‘nalgan, lekin undan ϻ0 marta kichik bo‘lgan kattalikdir, degan xulosaga kelamiz.
Ko‘pgina moddalar magnit maydonga kiritilganda yoki ulardan tok o‘tganda magnitlanib qolishi kuzatiladi va ular magnit kabi atrofida magnit maydonni hosil qiladi.Magnit maydon ta’sirida magnitlanib qoladigan qoladigan bunday moddalarga magnetiklar deyiladi.
Tabiatda uchraydigan barcha moddalar magnit singdiruvchanligiga qarab uch turga bo‘linadi.Bular:diamagnetiklar,paramagnetiklar va ferromagnetiklar.
Magnit singdiruvchanligi birdan kichik bo‘lgan moddalarga diamagnetiklar deyilayadi.Oltin, kumush, mis, rux va ba’zi gazlar diamagnetiklar deyiladi.Magnit maydonga kiritilgan diamagnetiklar uni susaytiradi .Bunday moddalarga magnit maydoni yaqinlashtirilganda maydondan uzoqlashadi.
Magnit singdiruvchanligi birdan biroz katta bo‘lgan moddalarga paramagnetiklar deyiladi.Paramagnetiklarga platina, alyuminiy, xrom, marganes, kislorod kabi moddalar kiradi.Magnit maydonga kiritilgan paramagnetiklar maydonni qisman kuchaytiradi.
Magnit singdiruvchabligi birdan juda katta moddalar ferromagnetiklar deyiladi.Temir, nikel, kobalt va ularning ba’zi qotishmalari ferromagnetiklardir. Magnit maydonga kiritilgan ferromahnetiklar uni kuchaytiradi.
Bunday moddalardan yasalgan jismlarni magnit maydoniga kiritilganda maydonga yaqinlashadi. Elektronlarning atom yadrosi atrofidagiaylanma harakatlari elementar aylanma toklarni (yoki orbitaltoklarni) hosil qiladi. Har bir aylanma tokka orbital magnit momenti mos keladi. Bundan tashqari, elektronlarxususiy mexanik va xususiy magnit momentlariga ham ega. Hozirgi vaqtda elektronlarning xususiy mexanik va xususiymagnit momentlarini elektron uchun uning massasi va zaryadikabi ajralmas xususiyatlari, deb qaraladi. Elektronning xususiy mexanik momenti spin (inglizcha „to spin“ — aylanmoq) debataladi. Faqat elektrongina emas, balki boshqa elementar zarralar,shu jumladan, yadro tarkibiga kiruvchi proton va neytronlar hamspinga ega.Atom (molekula)ning magnit momenti uning tarkibiga kiruvchi elektronlarning orbital va xususiy magnit momentlari hamdayadro magnit momenti (yadro tarkibiga kiruvchi proton vaneytronlarning yig‘indi magnit momentlari)ning yig‘indisidaniboratdir. Lekin yadroning magnit momenti elektronning magnitmomentidan taxminan 2000 marta kichik. Shuning uchun moddalarning magnit xossalarini o‘rganishda yadroning magnit momenti nazarga olinmaydi va atom (molekula)ning magnit moment elektronlarning orbital va xususiy magnit momentlarining vector yig‘indisidan iborat, deb qaraladi. Diamagnit moddalarda atom (yoki molekula)ning yig‘indimagnit momenti nolga teng bo‘ladi, bu momentlar bir-birini to‘la kompensatsiyalaydi. Tashqi maydon qo‘yilganda atomlarda magnit momentinduksiyalanadi. Natijada diamagnetik magnitlanadiva o‘zining xususiy magnit maydonini hosil qiladi. Lens qoidasiga ko‘ra, bu maydon tashqimaydonga qarama-qarshi yo‘nalgan bo‘lib, uni zaiflashtiradi. Diamagnetiklar uchun magnit qabul qiluvchanlik χ manfiy qiymatga ega, binobarin, magnit singdiruvchanlik μ = (1 + χ) < 1bo‘ladi. Diamagnetik atomlarining induksiyalangan magnitmomentlari tashqi maydon bo‘lgunicha saqlanadi, tashqi maydon yo‘qotilganda atomlarning induksiyalangan magnit momentlari ham yo‘qoladi va diamagnetik magnitsizlanadi.Paramagnit moddalarning atomlari (yoki molekulalari) daorbital va xususiy magnit momentlarning yig‘indisi nolga teng bo‘lmaydi, demak, paramagnetik atomlari hamma vaqt magnit momentiga ega bo‘ladi. Biroq, atom magnit momentlari tartibsiz joylashgan bo‘lgani sababli, paramagnetik yaxlit holida magnit xossalarini namoyon qilmaydi. Tashqi magnit maydon ta’sirida paramagnetik atomlarining magnit momentlarining asosan ko‘pchiligi maydon yo‘nalishi bo‘yicha oriyentirlanadi .
Bir qator tajribalardan olingan natijalar asosida olimlar ferromagnetikning magnit xususiyatlari elektronlarning orbital magnit momentiga emas, balki xususiy magnit momentiga bog‘liq ekan, degan xulosaga keldilar. Aniqlanishicha, ma’lum bir sharoitlarda ferromagnetiklarda o‘zaro almashinuvchi kuchlar deb ataladigan kuchlar hosil bo‘lib, ular elektronlarning spinini o‘zaro parallel joylashtiradi. Natijada ferromagnetiklarda o‘z-o‘zidan (spontan) to‘yinishgacha magnitlangan kichik sohalar (o‘lchami 10-6 ÷ 10-5 m) hosil bo‘ladi, bu sohalar domenlar deyiladi. Ferromagnetiklarda domenlarning mavjudligi to‘g‘risidagi gipotezani 1907- yili fransuz olimi P.Veys ilgari surgan, 1935- yili sovet olimlari P. Landau va E. Lifshits nazariy isbotlagan, N. Akulov va M. Dektyar esa tajribada aniqlagan. Domenlar ko‘plab milliard atomlarni birlashtiradi. Alohida domenlardagi magnit maydonlarning yo‘nalishlari bir xil emas, shuning uchun tashqi magnit maydon bo‘lmaganda butun ferromagnetic magnitlanmagan bo‘ladi. Tashqi magnit maydon ta’sirida domenlar bir-birini kuchaytiradigan bo‘lib qayta joylashadi . Barcha domenlardagi magnit maydonlar tashqi magnit maydon bo‘ylab yo‘nalganda magnit maydon eng ko‘p kuchayadi, bunda ferromagnetik
to‘yinishgacha magnitlanadi. Tashqi maydon yo‘qotilganida ferromagnetiklar butunlay magnitsizlanmaydi, balki qoldiq magnitlanishni saqlaydi, chunki issiqlik harakati bunday yirik atom to‘plamlari — domenlar joylashuvini buza olmaydi. Shu sababli, magnit gisterezis hosil bo‘ladi. Ferromagnetikni qizdirish va silkitish ham magnitsizlashga yordam beradi. Kyuri nuqtasiga teng bo‘lgan temperaturada issiqlik harakati domenlarning o‘zidagi atomlar joylashuvini buzadi, buning natijasida ferromegnetik paramagnetikka aylanadi. O‘zaro almashinuv kuchlari ta’sirida ba’zi moddalarda juftjuft atomlardagi elektronlarning xususiy magnit momentlari antiparallel joylashib qoladi. Bunday moddalar antiferromagnetiklar deb ataladi. Antiferromagnetiklarning kristall panjarasi bir-birining orasiga kirgan ikkita panjaraning yig‘indisidan tarkib topgan, deb tasavvur qilish mumkin. Har bir panjarada spinlar o‘zaro parallel joylashgan, lekin bir panjaradagi spinlar ikkinchi panjaradagi spinlarga qaramaqarshi yo‘nalgan bo‘ladi. Ikkala panjara bir xil ionlardan tarkib topgan. Shuning uchun panjaralarning magnit momentlari bir xil kattalikda bo‘lib, tashqi magnit maydon bo‘lmaganda antiferromagnetikning magnitlanishi nolga teng bo‘ladi. Tashqi maydon ta’sirida bir qism spinlar o‘z yo‘nalishini o‘zgartiradi va antiferromagnetik magnitlanib qoladi.