Главная страница
ПРОМЫШЛЕННОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО, отрасль строительства в СССР, создающая основные фонды промышленности. Задача ПРОМЫШЛЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА - выполнять весь комплекс строительных и монтажных работ, обеспечивать ввод в действие новых или расширение и реконструкцию предприятий уже действующих. ПРОМЫШЛЕННОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО и промышленность находятся в тесном взаимодействии: при разработке технического проекта (особенно его технологич. части); размещении заказов и обеспечении поставки стротельству оборудования и специальных материалов...
СЕЛЬСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО:
отрасль строительства, обслуживающая сельско-хозяйственное производство и культурно-бытовые потребности сельского населения. Объекты СЕЛЬСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА: производственные сельско-хозяйственные здания и сооружения, жилые и обществ. постройки, производственные базы сельских строительных организаций, инженерные коммуникации, культивационные и мелиоративные сооружения. В СССР объём СЕЛЬСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА составляет ок. 30% всех строительно-монтажных работ (1974)...
СТРОИТЕЛЬСТВО:
отрасль материального производства; возведение и реконструкция зданий и сооружений различного назначения; строящееся здание (сооружение) с территорией для производства работ; в более широком смысле - процесс созидания. Продукция СТРОИТЕЛЬСТВА - законченные и подготовленные к эксплуатации производственные предприятия, жилые дома, общественные здания и сооружения и др. объекты...
Поиск
СТРОИТЕЛЬСТВО - крупная отрасль народного хозяйства. Его доля в валовом общественныом продукте страны в 1975 составила 10,6% . В СТРОИТЕЛЬСТВЕ работает 10,6 млн. чел., или 14% общей численности рабочих и служащих, занятых в материальном производстве. На конец 1975 в отрасли насчитывалось 2,9 тыс. подрядных строительно-монтажных трестов и 22,9 тыс. первичных гос. подрядных строительно-монтажных организаций, располагающих парком строительных машин и механизмов и кадрами строителей и монтажников...
ВСЁ О СТРОИТЕЛЬСТВЕ, ПРОМЫШЛЕННОМ, ЖИЛОМ И НЕ ТОЛЬКО...:
ПОНЯТИЯ:
СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫЕ ОРГАНИЗАЦИИ в СССР, организационно обособленные производственно-хозяйственные единицы, основным видом деятельности которых является строительство новых, реконструкция, капитальный ремонт и расширение действующих объектов (предприятий, их отдельных очередей, пусковых комплексов, зданий, сооружений), а также монтаж оборудовани я. К государственным СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫМ ОРГАНИЗАЦИЯМ относятся строительные и монтажные тресты (тресты-площадки, тресты гор. типа, территориальные, союзные специализированные тресты); домостроительные, заводостроительные и сельские строительные комбинаты; строительные, (монтажные) управления и приравненные к ним организации (напр., передвижные механизированные колонны, строительно-монтажные поезда и др.).
ПРОЕКТИРОВАНИЕ (от лат. projectus, буквально - брошенный вперёд), процесс создания проекта - прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта, состояния. Различают этапы и стадии ПРОЕКТИРОВАНИЯ, характеризующиеся определённой спецификой. Предметная область ПРОЕКТИРОВАНИЯ постоянно расширяется. Наряду с традиционными видами ПРОЕКТИРОВАНИЯ (архитектурно-строительным, машиностроительным, технологическим и др.) начали складываться самостоятельные направления ПРОЕКТИРОВАНИЯ человеко-машинных систем (решающих, познающих, эвристических, прогнозирующих, планирующих, управляющих и т. п.) (см. Система "человек и машина"), трудовых процессов, организаций, экологическое, социальное, инженерно-психологич., генетическое ПРОЕКТИРОВАНИЕ и др. Наряду с дифференциацией ПРОЕКТИРОВАНИЯ идёт процесс его интеграции на основе выявления общих закономерностей и методов проектной деятельности.
ПРОМСТРОЙПРОЕКТ, проектный институт в ведении Госстроя СССР. Находится в Москве. Организован в 1933. В составе института архитектурно-строительные и конструкторские отделы; ПРОМСТРОЙПРОЕКТ возглавляет объединение "Союзхимстройниипроект" с проектными институтами в Киеве, Ростове-на-Дону, Тольятти, Алма-Ате. Разрабатывает проекты (архитектурно-строительные и сан.-технич. части) производственных зданий и сооружений крупнейших промышленных предприятий автомобильной, машиностроит., металлургич., химич. и др. отраслей пром-сти; схемы генеральных планов пром. узлов и упорядочения существующих пром. районов; мероприятия по повышению уровня индустриализации строительтсва за счёт унификации и типизации зданий, сооружений и конструкций и внедрения эффективных строит. материалов; нормативные документы и методич. указания по проектированию пром. зданий и сооружений. Периодически публикует реферативную информацию "Строительное проектирование промышленных предприятий". Награждён орденом Трудового Красного Знамени (1958)
Главная страница
Поиск по сайту
Оглавление страниц
Поиск по сайту
Оглавление страниц
Объяснение слов: словарь, справочник, информация. Строительство, экономика, промышленность - все сферы жизни: от А до Г, от Г до П и от П до Я
тейные сплавы
Mg - Al - Zn
0,5
90
280
9
Закалка; закалка и старение
150
250
Сплав общего назначения
0,14
90
280
9
То же
150
250
То же, имеет повышенную коррозионную стойкость
Mf> - Zn - Zr
0,2
150
300
6
Отпуск
200
250
Нагруженные детали (барабаны колёс, реборды и др.)
Mg- Nd - Zr
0,2
150
280
5
Закалка и старение
250
350
Жаропрочный сплав. Нагруженные детали; детали, требующие высокой герметичности, стабильности размеров
Деформируемые сплавы
Mg - Al - Zn
0,3
180 .
290
100
Отжиг
150
200
Панели, штамповки сложной конструкции, сварные конструкции
Mg - Zn - Zr
0,3
250-300
310- 350
100-140
Старение
100
150
Высоконагруженные детали из прессованных полуфабрикатов, штамповок и поковок
Механические свойства наиболее широко применяемых в СССР пром. М. с. представлены в табл. 1.
Макс, уровень механич. свойств литейных М. с. достигнут на высокопрочных сплавах системы Mg - Zn - Ag - Zr: предел текучести ао,2 = 260-280Мн/м2 (26-28 кгс/мм2), предел прочности аь = 340-360 Мн/м2 (34-36 кгс/мм2), относительное удлинение 6 = 5%. Спец. технологич. приёмы (напр., подштамповка) позволяют увеличить бb до 400-420 Мн/м2(40-42 кгс/мм2). Уровень свойств самых высокопрочных деформируемых М. с.: ао,2 = 350 Мн/м2(35 кгс/мм2), аь = 420 Мн/м2 (42 кгс/мм2), б=5%. Предельная рабочая температура высокопрочных сплавов 150 °С. Самые жаропрочные М. с. (литейные и деформируемые) систем Mg -р. з. м. и Mg - Th пригодны для длит, эксплуатации при 300-350 °С и кратковременной - до 400 °С. По удельной прочности (бb/d) высокопрочные литейные М. с. имеют преимущества по сравнению с алюминиевыми сплавами, самые высокопрочные деформируемые находятся на одном уровне с наиболее высокопрочными деформируемыми алюминиевыми сплавами (или несколько уступают им). Модуль упругости М. с. равен 41 - 45 Гн/м2(4100-4500 кгс/мм2) (3/5 модуля алюминиевых сплавов, Vs модуля сталей), модуль сдвига составляет 16- 16,5 Гн/м2 (1600-1650 кгс/мм2). При низких темп-pax модуль упругости, пределы текучести и прочности М. с. увеличиваются, а удлинение и ударная вязкость снижаются; резкого падения пластичности, характерного для низколегированных конструкционных сталей, у М. с. не наблюдается.
Табл. 2. - Физические свойства наиболее широко применяемых в СССР магниевых сплавов
Тип сплава
Плотность,
кг/м3
Коэффициент линейного расширения при 20-100 °С а 106, 1/°С
Коэффициент теплопроводности , ет/м • К
Удельная теплоёмкость, кдж/кг • К
Удельное электросопротивлениер-106ом х см
Литейные сплавы
Mg - Al - Zn
J810
26,8
65
1,05
13,4
Mg - Zn - Zr
1810
26,2
134
0,98
6,6
Mg - Nd - Zr
1780
27,7
113
0,963
8,4
Деформируемые сплавы
Mg - Al - Zn
1790
26
83,8
1,05
12
Mg - Zn - Zr
1800
20,9
117
1,03
5,65
Технология. Вследствие большого сродства магния с кислородом при плавке М. с. в возд. атмосфере поверхность расплавленного металла защищают слоем флюса; в качестве флюсов применяют различные смеси фтористых и хлористых солей щелочных и щёлочноземельных металлов. Чтобы избежать горения металла при литье, в состав формовочных земель вводят защитные присадки, кокили окрашивают спец. красками, в состав к-рых входит, напр., борная к-та. Отливки получают всеми известными способами литья, в т. ч. литьём в песчаные, оболочковые, стержневые, гипсовые формы, литьём в кокиль, под давлением, по выплавляемым моделям, полужидкой штамповкой. Для получения качеств, отливок литниковая система строится по принципу расширяющегося потока. При затвердевании М. с. дают большую усадку (1,1-1,5). Благодаря мелкозернистой структуре отливки из М. с. с цирконием имеют более однородные и высокие механич. свойства, чем отливки из сплавов, легированных алюминием. Детали и узлы различных конструкций из деформируемых М. с. изготовляют механич. обработкой, сваркой и клёпкой, объёмной и листовой штамповкой. При комнатной темп-ре технологич. пластичность М. с. низкая, что объясняется гексагональным строением кристаллич. решётки магния (скольжение происходит по одной плоскости базиса). При высоких темп-рах (200- 450 °С) возникает скольжение по дополнит, плоскостям и технологич. пластичность большинства сплавов становится высокой. Поэтому все операции обработки давлением М. с. проводятся в нагретом состоянии при малых скоростях деформации. Исключение составляют М. с. с 10-14% Li, к-рые имеют объёмно-центрированную кубич. решётку и допускают обработку в холодном состоянии. При конструировании деталей из М. с. избегают острых надрезов и резких переходов сечений. Для соединения деталей применяют различные виды сварки, а также клёпку, пайку твёрдыми и мягкими припоями, склеивание. Сваркой исправляют дефекты литых деталей. Только сплавы с высоким содержанием цинка не подвергаются сварке. Большинство литых и деформированных полуфабрикатов из М. с. подвергается упрочняющей термич. обработке (закалке, старению) или отжигу для снятия внутр. напряжений (литейных, сварочных и др.). М. с. легко обрабатываются резанием - вдвое быстрее, чем алюминиевые сплавы, и в 10 раз быстрее, чем углеродистые стали. При работе с М. с. следует соблюдать правила пожарной безопасности.
Методы защиты от физико-химических воздействий. М. с. обладают пониженной коррозионной стойкостью из-за высокого электроотрицательного потенциала и недостаточных защитных свойств естеств. окисной плёнки. Защита М. с. от коррозии осуществляется искусственно создаваемыми хим. или электрохим. неорганич. плёнками в сочетании с лакокрасочными покрытиями. Покрытие состоит из грунтовочного пассивирующего слоя и внешних лаковых или эмалевых слоев. Надлежащая защита обеспечивает надёжную работу деталей из М. с. в атм. условиях, щелочных средах, минеральных маслах, бензине, керосине. М. с. повышенной чистоты, особенно по содержанию железа и никеля, пригодны для эксплуатации в морском воздухе. М. с. неприемлемы для работы в мор. воде, в соляных растворах, кислотах, их растворах и парах. Коррозионная стойкость магниевых деталей в значит, степени зависит от выбора правильной конструктивной формы (исключающей скопление влаги) и такого сочетания контактирующих материалов в изделиях, к-рое не вызывает контактной коррозии. Нек-рые высокопрочные деформируемые М. с. склонны к коррозии под напряжением и могут применяться при условии ограничения величины длительно действующих растягивающих напряжений.
Консервация деталей и полуфабрикатов из М. с. осуществляется с помощью хроматных плёнок, жидких нейтральных обезвоженных масел, спец. смазки и др, способами в зависимости от длительности и условий хранения. Длит, хранение собранных изделий и запасных частей из М. с. с лакокрасочным покрытием в нормальных складских условиях производится в чехлах из полихлорвиниловой или полиэтиленовой плёнки с силикагелевым осушителем.
Применение. М. с. пригодны для работы при криогенных, нормальных и повышенных темп-pax. Благодаря малой плотности, высокой удельной прочности, способности поглощения энергии удара и вибрационных колебаний, отличной обрабатываемости резанием М. с. широко используются в пром-сти, прежде всего для снижения массы изделий, повышения их жёсткости. М. с. применяются в автомобильной, тракторной пром-сти (картеры двигателей, коробки передач, барабаны колёс и др. детали), в электротехнике и радиотехнике (корпуса приборов, детали электродвигателей), в оптич. пром-сти (корпуса биноклей, фотоаппаратов), в текст, пром-сти (бобины, шпульки, катушки), в полиграфии (матрицы, клише, валики), в судостроении (протекторы), в авиац. и ракетной технике (детали колёс, детали управления и крыла самолёта, корпусные детали двигателей) и во мн. др. отраслях техники. Промышленностью используются гл. обр. литые детали из М. с. Осн. ограничение в применении М. с.- пониженная коррозионная стойкость в нек-рых средах.
Лит.: Конструкционные материалы, т. 2, М., 1964 (Энциклопедия современной техники); Р е и н о р Г. В., Металловедение магния и его сплавов, пер. с англ., [М.], 1964; Альтман М. Б., Лебедев А. А. и Чухров М. В., Плавка и литье легких сплавов, 2 изд., М., 1969. Н. М. Тихова.
МАГНИЕВЫЕ УДОБРЕНИЯ, удобрения, содержащие магний. К М. у. относятся: калийно-магниевый концентрат, содержит 8-9% MgO и 17,7-19% К2О; эпсомит (технич. MgSO.i) - не менее 17,7% MgO; аммошенит [(NH4)2SO4-MgSO4-6H2O] - 10% MgO и 7% N; доломито-аммиачная селитра [смесь CaMg (CO3)2 и МН4NО3] - ок. 10% MgO, 17% N и 14% СаО; серпентинит (тонко измельчённая горная порода)-32 - 43% MgO; жжёная магнезия - не менее 89% MgO, а также доломит, магниевый плавленый фосфат, дунит, кали-магнезия, каинит и др. Норма М. у. на кислых песчаных и супесчаных почвах (особенно бедны магнием в усвояемой для растений форме) - 20-40 кг/га MgO. О магниевом голодании с.-х. культур судят по их внешним признакам (см. Диагностика питания растений).
МАГНИЕВЫЙ ЭЛЕМЕНТ, химич. источник тока с магниевым анодом. Катод преим. состоит из хлоридов серебра, свинца или меди. Электролитом служит обыкновенная пресная вода, морская вода или водные растворы солей. Эдс 1,65-1,0 в; удельная энергия 73- 120 вт х ч/кг, или 90-145 вт х ч/л. Батареи М. э. выпускаются и хранятся в сухом виде, перед эксплуатацией заливаются электролитом или на неск. мин погружаются в воду. Применяются гл. обр. в качестве резервных источников тока (см. Химические источники тока).
МАГНИЙ (лат. Magnesium), Mg, химич. элемент II группы периодич. системы Менделеева, ат. н. 12, ат. м. 24,305. Природный М. состоит из трёх стабильных изотопов: 24Mg (78,60%), 25Mg (10,11%) и 26Mg (11,29%). М. открыт в 1808 Г. Дэви, к-рый подверг электролизу с ртутным катодом увлажнённую магнезию (давно известное вещество); Дэви получил амальгаму, а из неё после отгонки ртути - новый порошкообразный металл, названный магнием. В 1828 франц. химик А. Бюсси восстановлением расплавленного хлорида М. парами калия получил М. в виде небольших шариков с металлич. блеском.
Распространение в природе. М.- характерный элемент мантии Земли, в ультраосновных породах его содержится 25,9% по массе. В земной коре М. меньше, средний кларк его 1,87%; преобладает М. в основных породах (4,5% ), в гранитах и др. кислых породах его меньше (0,56%). В магматич. процессах Mg2+ - аналог Fe2+, что объясняется близостью их ионных радиусов (соответственно 0,74 и 0,80 А). Mg2+ вместе с Fe2+ входит в состав оливина, пироксенов и др. магматич. минералов.
Минералы М. многочисленны - силикаты, карбонаты, сульфаты, хлориды и др. (см. Магниевые руды). Более половины из них образовались в биосфере - на дне морей, озёр, в почвах и т. д.; остальные связаны с высокотемпературными процессами.
В биосфере наблюдается энергичная миграция и дифференциация М.; здесь гл. роль 'принадлежит физ.-хим. процессам - растворению, осаждению солей, сорбции М. глинами. М. слабо задерживается в биологич. круговороте на континентах и с речным стоком поступает в океан. В морской воде в среднем 0,13% М.- меньше, чем натрия, но больше всех др. металлов. Морская вода не насыщена М. и осаждения его солей не происходит. При испарении воды в морских лагунах в осадках вместе с солями калия накапливаются сульфаты и хлориды М. В илах некоторых озёр накапливается доломит (напр., в озере Балхаш). В промышленности М. получают в основном из доломитов, а также из морской воды.
Физические и химические свойства. Компактный М.- блестящий серебристо-белый металл, тускнеющий на воздухе вследствие образования на поверхности окисной плёнки. М. кристаллизуется в гексагональной решётке, а = 3,2028А, с = 5,1998А. Атомный радиус 1,60А, ионный радиус Mg2+ 0,74А. Плотность М. 1,739 г/см3 (20 °С); tпл 651 °С; tкип 1107 °С. Уд. теплоёмкость (при 20 °С) 1,04х103 дж/(кг*К), т. е. 0,248 кал/(г*°С); теплопроводность (20 °С) 1,55-102 вт/(м*К), т. е. 0,37 кал/(см*сек*°С); термин, коэфф. линейного расширения в интервале 0-550 °С определяется из уравнения 25,0*10-6 + 0,0188 t. Удельное электрич. сопротивление (20 °С) 4,5*10-8 ом-м (4,5 мком-см). М. парамагнитен, удельная магнитная восприимчивость +0,5*10-6, М.- относительно мягкий и пластичный металл; его механич. свойства сильно зависят от способа обработки. Напр., при 20 °С свойства соответственно литого и деформированного М. характеризуются следующими величинами: твёрдость по Бринеллю 29,43*107 и 35,32*107 н/м2(30 и 36 кгс/мм2), предел текучести 2,45*107 и 8,83*107 н/м2 (2,5 и 9,0 кгс/мм2), предел прочности 11,28*107 и 19,62*107 н/м2(11,5 и 20,0 кгс/мм2), относит, удлинение 8,0 и 11,5%.
Конфигурация внешних электронов атома М. 3s2, Во всех стабильных соединениях М. двухвалентен. В хим. отношении М.- весьма активный металл. Нагревание до 300-350 °С не приводит к значительному окислению компактного М., т. к. поверхность его защищена окисной плёнкой, но при 600-650 °С М. воспламеняется и ярко горит, давая магния окись и отчасти нитрид MgsN2. Последний получается и при нагревании М. ок. 500 °С в атмосфере азота. С холодной водой, не насыщенной воздухом, М. почти не реагирует, из кипящей медленно вытесняет водород; реакция с водяным паром начинается при 400 °С. Расплавленный М. во влажной атмосфере, выделяя из Н2О водород, поглощает его; при застывании металла водород почти полностью удаляется. В атмосфере водорода М. при 400-500 °С образует MgH2.
М. вытесняет большинство металлов из водных растворов их солей; стандартный электродный потенциал Mg при 25 °С - 2,38 в. С разбавленными минеральными кислотами М. взаимодействует на холоду, но в плавиковой к-те не растворяется вследствие образования защитной плёнки из нерастворимого фторида MgF2. В концентрированной H2SО4 и смеси её с НМО3 М. практически нерастворим. С водными растворами щелочей на холоду М. не взаимодействует, но растворяется в растворах гидрокарбонатов щелочных металлов и солей аммония. Едкие щёлочи осаждают из растворов солей М. гидроокись Mg(OH)2, растворимость к-рой в воде ничтожна. Большинство солей М. хорошо растворимо в воде, напр, магния сульфат, мало растворимы MgF2, MgCО3 (см. Магния карбонат), Mg3(PO4)2 и некоторые двойные соли.
При нагревании М. реагирует с галогенами, давая галогениды; с влажным хлором уже на холоду образуется MgCl2. При нагревании М. до 500-600 °С с серой или с SO2 и H2S может быть получен сульфид MgS, с углеводородами - карбиды MgC2 и Mg2C3. Известны также силициды Mg2Si, Mg3Si2, фосфид Mg3P2 и др. бинарные соединения. М.- сильный восстановитель; при нагревании вытесняет др. металлы (Be, A1, щелочные) и неметаллы (В, Si, С) из их окислов и галогенидов. М. образует многочисленные металлоорганич. соединения, определяющие его большую роль в органич. синтезе (см. Магнийорганические соединения). М. сплавляется с большинством металлов и является основой многих технически важных лёгких сплавов.
Получение и применение. В пром-сти наибольшее количество М. получают электролизом безводного хлорида MgCl2 или обезвоженного карналлита KCl-MgCl2-6H2O (см. Магния хлорид). В состав электролита входят также хлориды Na, К, Са и небольшое количество NaF или CaF2. Содержание MgCl2 в расплаве - не менее 5-7%; по мере хода электролиза, протекающего при 720-750 °С, проводят корректировку состава ванны, удаляя часть электролита и добавляя MgCl2 или карналлит. Катоды изготовляют из стали, аноды - из графита. Расплавленный М., всплывающий на поверхность электролита, периодически извлекается из катодного пространства, отделённого от анодного перегородкой, не доходящей до дна ванны. В состав чернового М. входят до 2% примесей; его рафинируют в тигельных электрич. печах под слоем флюсов и разливают в изложницы. Лучшие сорта первичного М. содержат 99,8% Mg. Последующая очистка М. проводится сублимацией в вакууме: 2-3 сублимации повышают чистоту М. до 99,999%. Анодный хлор после очистки используется для получения безводного MgCl2 из магнезита, тетрахлорида титана TiCU из двухокиси ТiO2 и др. соединений.
Другие способы получения М.- метал лотермический и углетермический. По первому брикеты из прокалённого до полного разложения доломита и восстановителя (ферросилиция или силикоалюминия) нагревают при 1280-1300°С в вакууме (остаточное давление 130- 260 н/м2, т.е. 1-2 ммрт.ст.). Пары М. конденсируют при 400-500 °С. Для очистки его переплавляют под флюсом или в вакууме, после чего разливают в изложницы. По углетермич. способу брикеты из смеси угля с окисью М. нагревают в электропечах выше 2100 °С; пары М. отгоняют и конденсируют.
Важнейшая область применения ме-таллич. М.- произ-во сплавов на его основе (см. Магниевые сплавы). Широко применяют М. в металлотермич. процессах получения трудновосстанавливаемых и редких металлов (Ti, Zr, Hf, U и др.), используют М. для раскисления и де-сульфурации металлов и сплавов. Смеси порошка М. с окислителями служат как осветительные и зажигат. составы. Широкое применение находят соединения М.
Лит.: Стрелец X. Л., Тайц А. Ю., Гуляницкий Б. С., Металлургия магния, 2 изд., М., 1960; Ulbmann Encyklo-padie der technischen Chemie, 3 Aufl., Bd 12, Munch.- В., 1960. В.Е.Плющев.
Магний в организме. М.- постоянная часть растит, и животных организмов (в тысячных - сотых долях процента). Концентраторами М. являются нек-рые водоросли, накапливающие до 3% М. (в золе), нек-рые фораминиферы - до 3,5%, известковые губки - до 4% . М. входит в состав зелёного пигмента растений - хлорофилла (в общей массе хлорофилла растений Земли содержится ок. 100 млрд. т М.), а также обнаружен во всех клеточных органеллах растений и рибосомах всех живых организмов. М. активирует мн. ферменты, вместе с кальцием и марганцем обеспечивает стабильность структуры хромосом и коллоидных систем в растениях, участвует в поддержании тургорного давления в клетках. М. стимулирует поступление фосфора из почвы и его усвоение растениями, в виде соли фосфорной к-ты входит в состав фитина. Недостаток М. в почвах вызывает у растений мраморность листа, хлороз растений (в подобных случаях используют магниевые удобрения). Животные и человек получают М. с пищей. Суточная потребность человека в М.-0,3-0,5 г; в детском возрасте, а также при беременности и лактации эта потребность выше. Нормальное содержание М. в крови - примерно 4,3 мг%; при повышенном содержании наблюдаются сокливость, потеря чувствительности, иногда паралич скелетных мышц. В организме М. накапливается в печени, затем значит. его часть переходит в кости и мышцы. В мышцах М. участвует в активировании процессов анаэробного обмена углеводов. Антагонистом М. в организме является кальций. Нарушение магниево-кальциевого равновесия наблюдается при рахите, когда М. из крови переходит в кости, вытесняя из них кальций. Недостаток в пище солей М. нарушает нормальную возбудимость нервной системы, сокращение мышц. Крупный рог. скот при недостатке М. в кормах заболевает т. н. травяной тетанией (мышечные подёргивания, остановка роста конечностей). Обмен М. у животных регулируется гормоном паращитовидных желез, понижающим содержание М. в крови, и проланом, повышающим содержание М. Из препаратов М. в мед. практике применяют: сульфат М. (как успокаивающее, противосудорожное, спазмолитич., слабительное и желчегонное средство), магнезию жжёную (магния окись) и карбонат М. (как щёлочи, лёгкое слабительное). Г. Я. Жизневская.
МАГНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ, соединения, содержащие связь углерод - магний. Известны два типа М. с.: полные - магнийдиалкилы или магнийдиарилы R2Mg и смешанные - алкил- или арилмагнийгалогениды RMgX (X = С1, Вг, I). Полные М. с.- кристаллич. вещества, весьма чувствительные к воздействию кислорода, влаги и углекислого газа (самовоспламеняются). Они были получены в сер. 19 в. при взаимодействии ртутьорганич. соединений R2Hg с магнием; применения в органич. синтезе не нашли.
В 1900 франц. химик Гриньяр разработал простой метод получения смешанных М. с. и показал широкие возможности использования этих соединений в органич. синтезе. Он установил, что металлич. магний в абсолютном (безводном) эфире реагирует с алкил- или арилгалогенидами RX с образованием соединений, переходящих в эфирный раствор. Эти соединения, наз. реактивами Гриньяра, в свободном виде крайне нестойки. Поэтому их не выделяют, а используют в виде растворов, к-рые устойчивы в отсутствие влаги и кислорода воздуха.
Впоследствии были разработаны методы получения реактивов Гриньяра в углеводородных средах (напр., в бензоле, ксилоле, толуоле) и в отсутствие растворителя, благодаря чему появилась возможность использования М. с. в производств, условиях. Однако наибольшее распространение получил способ синтеза RMgX с применением растворителей эфирного характера. С возрастанием сольватирующих свойств растворителя образование реактивов Гриньяра облегчается. Так, винилгалогениды СН2 = СНХ не реагируют с магнием в эфире, однако образуют М- с. в тетрагидрофуране (А. Норман). Ацетиленилмагнийгалогениды могут быть получены взаимодействием алкилмагнийгалогенидов с производными ацетилена (Ж. И. Иоцич):
[1512-3.jpg]
М. с. широко применяют для получения различных классов органич. соединений (см. Гриньяра реакция). В пром-сти при помощи М. с. осуществляют синтезы нек-рых кремнийорганич. соединений, душистых и лекарств, веществ.
Лит.: Иоффе ф. Т., Несмеянов А. Н., Магний, берилий, кальций, стронции, барий, в сб.: Методы элементоор-ганической химии, под ред. А. Н. Несмеянова, К. А. Кочешкова, [ч. 1], М., 1963. Б. Л. Дяткин.
МАГНИКО, магнитно-твёрдый материал на основе железа, содержащий 24% Со, 14% №, 8% А1, 3% Си. Основные тех-нологич. данные производства М. в СССР разработаны в 40-х гг. сов. учёным А. С. Займовским. М. относится к типу дисперсионно-твердеющих магнитных материалов. Анизотропность магнитных свойств М. достигается термической обработкой в магнитном поле. Послужил основой для создания целой серии магнитно-твёрдых материалов типа М. Магнитные характеристики М. приведены в ст. Магнитно-твёрдые материалы.
МАГНИТ ПОСТОЯННЫЙ [греч. magnetis, от Magnetis Hthos, букв.- камень из Магнесии (древний город в Малой Азии)], изделие определённой формы (в виде подковы, полосы и др.) из предварительно намагниченных ферромагнитных или ферримагнитных материалов, способных сохранять большую магнитную индукцию после устранения намагничивающего поля (т. н. магнитно-твёрдых материалов). М. п. широко применяются как автономные источники постоянного магнитного поля в электротехнике, радиотехнике, автоматике.
Основные физ. свойства М. п. определяются характером размагничивающей ветви петли магнитного гистерезиса материала, из к-рого М. п. изготовлен. Чем больше коэрцитивная сила Нс и остаточная магнитная индукция В, материала (рис.), т. е. чем более магнитно-твёрдым является материал, тем лучше он подходит для М. п. Индукция в М. п. может равняться наибольшей остаточной индукции В, лишь в том случае, если он представляет собой замкнутый магнитопровод. Обычно же М, п. служит для создания магнитного потока в воздушном зазоре, напр, между полюсами подковообразного магнита. Воздушный зазор уменьшает индукцию (и намагниченность) М. п.; влияние зазора подобно действию нек-рого внешнего размагничивающего поля На. Значение поля На, уменьшающего остаточную индукцию В, до значения Bd (см. рис.), определяется конфигурацией М. п. (см. Размагничивающий фактор). Т. о., при помощи М. п. могут быть созданы магнитные поля, индукция к-рых В<=Вr. Действие М. п. наиболее эффективно в том случае, если состояние магнита соответствует точке кривой размагничивания, где максимально значение (BH)max, т. е. максимальна магнитная энергия единицы объёма материала. К числу материалов, из к-рых изготовляют М. п., относятся сплавы на основе Fe, Co, Ni, A1 (см. Ални сплавы), гексагональные ферриты и др, К новейшим, наиболее эффективным материалам для М. п. относятся ферримагнитные интерметаллич. соединения редкоземельных металлов Sm и Nd с Со (типа SmCos). Эти соединения обладают рекордно высокой величиной (ВH)тах (см. табл.).
Кривые размагничивания (а) и магнитной анергии (б) ферромагнетика. Вr - остаточная магнитная индукция; Нc - коэрцитивная сила; На- размагничиваю" щее поле; Вd - индукция в поле Нd.
Основные характеристики материалов для постоянных магнитов (данные усреднены)
Материал
Нс, э
Вr, гс
(BH)max 106 гс*э
Дата первого применения
Углеродистая сталь
50
10000
0,26
1880
Кобальтовая сталь
240
9200
0,9
1917
Сплав Fe - Ni - Al
480
6100
1 ,05
1933
Бариевый гексагональный феррит
1800
2000
0,9
1952
Сплав Pt - Co
4300
6500
9,5
1958
Соединение SmCo5
9500
9000
20,0
1968
Важным условием для достижения наивысших магнитных характеристик М. п. является его предварительное намагничивание до состояния магнитного насыщения. Др. важное требование - неизменность магнитных свойств со временем, отсутствие магнитного старения. М. п, изготовленные из материалов, склонных к магнитному старению, подвергают спец. обработкам (термической, переменным магнитным полем и др.), стабилизирующим состояние магнитов (см. Старение магнитное).
Лит.: Займовский А. С., Чудневская Л. А., Магнитные материалы, [3 изд.], М.- Л., 1957; Бозорт Р., Ферромагнетизм, пер. с англ., М., 1956; Смит Я., Вейн X., ферриты, пер. с англ., М., 1962; Постоянные магниты. Справочник, пер. с англ., М.- Л., 1963; Р а б к и н Л. И., С о с к и н С. А., Э п ш г е и н Б. Ш., Ферриты, Л., 1968; Б е л о в К. П., Редкоземельные магнитные материалы, "Успехи физических наук", 1972, 1. 106, в. 2. К. П. Белое.
МАГНИТ СВЕРХПРОВОДИЩИЙ, соленоид или электромагнит с обмоткой из сверхпроводящего материала. Обмотка в состоянии сверхпроводимости обладает нулевым омич. сопротивлением. Если такая обмотка замкнута накоротко, то наведённый в ней электрич. ток сохраняется практически сколь угодно долго. Магнитное поле незатухающего тока, циркулирующего по обмотке М. с., исключительно стабильно и лишено пульсаций, что важно для ряда приложений в науч. исследованиях и технике.
Обмотка М. с. теряет свойство сверхпроводимости при повышении темп-ры выше критической температуры Тк сверхпроводника, при достижении в обмотке критического тока Iк или критического магнитного поля Нк. Учитывая это, для обмоток М. с. применяют материалы с высокими значениями Тк, lК и Нк (см. табл.).
Для стабилизации тока в обмотке М. с. (предотвращения потери сверхпроводимости отдельными её участками) сверх-проводящие обмоточные материалы выпускаются в виде проводов и шин, состоящих из тонких жил сверхпроводника в матрице нормального металла с высокой электро- и теплопроводностью (медь или алюминий). Жилы делают не толще неск. десятков мкм, что снижает тепловыделение в обмотке при проникновении в неё растущего с током магнитного поля. Кроме того, весь проводник при изготовлении скручивают вдоль оси (рис. 1), что способствует уменьшению токов, наводящихся в сверхпроводящих жилах и замыкающихся через металл матрицы. Обмоточные материалы из хрупких интерметаллич. соединений Nb3Sn и V3Gа выпускают в виде лент из Nb или V толщиной 10-20 мкм со слоями интерметаллида (2-3 мкм) на обеих поверхностях. Такая лента для стабилизации сверхпроводящего тока и упрочнения покрывается тонким слоем меди или нержавеющей стали.
Рис. 1. Схематическое изображение многожильного сверхпроводящего провода: а - комбинированный скрученный проводник (1 - сверхпроводящие нити, 2- матрица); 6 - поперечное сечение многожильного комбинированного проводника с 61 нитью (слева) и 1045 нитями (справа) в медной матрице.
Свойствасверхпроводящих материалов, применяемых для обмоток сверхпроводящих магнитов
Материал
Нкпри 4,2 К,
КЗ
Критическая темп-ра
тк, к
Критическая плотность тока (а/см2) в магнитном поле
50 кгс
100 кгс
150 кгс
200 кгс
Сплав ниобий - цирконий (Nb 50%-Zr 50%) ....
90
10,5
1*105
0
0
0
Сплав ниобий - титан (Nb 50%-Ti 50%) .......
120
9,8
3*105
1*104
0
0
Соединение ниобий - олово (NbзSn) ...........
245
18,1
(1,5-2)*106
1*106
(0,7-1)*105
(3-5)*104
Соединение ванадий - галлий
210
14,5
1*106
(2-3)* 105
(1,5-2)*105
(3-5)*104
1 э= 79,6 а/м
Сравнительно небольшие М. с. (с энергией магнитного поля до неск. сотен кдж) изготавливают с плотно намотанной обмоткой, содержащей 30-50% сверхпроводника в сечении провода. У крупных М. с., с энергией поля в десятки и сотни Мдж, проводники (шины) в своём сечении содержат 5-10% сверхпроводника, а в обмотке предусматриваются каналы, обеспечивающие надёжное охлаждение витков жидким гелием.
Рис. 2. Основные элементы конструкции сверхпроводящего магнита: 1 - контакт для присоединения к внешним цепям; 2 - многожильный сверх-проводящий провод в изоляционном покрытии, припаянный к контакту; 3 - рабочий объём соленоида, максимальная напряжённость поля создаётся в его центре; 4 - текстолитовый диск для монтажа контактов и закрепления соленоида в криостате; 5 - металлический каркас соленоида; 6 - сверхпроводящая обмотка; 7 - силовой бандаж обмотки; 8 - изолирующие прокладки между слоями обмотки из полимерной плёнки или лакоткани.
Электромагнитное взаимодействие витков соленоида создаёт механич. напряжения в обмотке, к-рые в случае длинного соленоида с полем ~ 100 кгс эквивалентны внутр. давлению ~ 400 am (3,9*107 н/м2). Обычно для придания М. с. необходимой механич. прочности применяют спец. бандажи (рис. 2). В принципе, механич. напряжения могут быть значительно снижены такой укладкой витков обмотки, при к-рой линии тока совпадают с силовыми линиями магнитного поля всей системы в целом (т. н. ч бессиловая" конфигурация обмотки).
При создании в обмотке М. с. электрич. тока требуемой величины сначала включают нагреватель, расположенный на замыкающем обмотку сверхпроводящем проводе. Нагреватель повышает темп-ру замыкающего провода выше его Тк, и цепь шунта перестаёт быть сверхпроводящей. Когда ток в соленоиде достигнет требуемой величины, нагреватель выключают. Цепь шунта, охлаждаясь, становится сверхпроводящей, и после снижения тока питания до нуля в обмотке М. с. и замыкающем её проводе начинает циркулировать незатухающий ток.
Работающий М. с. находится обычно внутри криостата (рис. 3) с жидким гелием (темп-pa кипящего гелия 4,2 К ниже Тксверхпроводящих обмоточных материалов). Для предотвращения возможных повреждений сверхпроводящей цепи и экономии жидкого гелия при выделении запасённой в М. с. энергии в цепи М. с. имеется устройство для вывода энергии на разрядное сопротивление (рис. 4). Предельная напряжённость магнитного поля М. с. определяется в конечном счёте свойствами материалов, применяемых для изготовления обмотки магнита (см. табл.).
Современные сверхпроводящие материалы позволяют получать поля до 150-200 кгс. Стоимость крупных М. с. с напряжённостью поля порядка десятков кгс в объёме неск. м3 практически не отличается от затрат на сооружение водоохлаждаемых соленоидов с такими же параметрами, в то время как суммарные затраты электрич. энергии на питание М. с, и его охлаждение приблизительно в 500 раз меньше, чем для обычных электромагнитов. Для обеспечения работы такого М. с. требуется ок. 100-150 квт, тогда как для эксплуатации аналогичного водоохлаждаемого магнита потребовалась бы мощность ~40- 60 Мвт.
Рис. 3. Установка Института атомной энергии им. И. В. Курчатова, в к-рой испытываются секции сверхпроводящих магнитных систем диаметром около 1 м. В средней части фотографии видна закреплённая на крышке криостата испытываемая секция (С), внизу - цилиндрический криостат (К).
Значительное число созданных М. с. используется для исследования магнитных, электрич. и оптич. свойств веществ, в экспериментах по изучению плазмы, атомных ядер и элементарных частиц. М. с. получают распространение в технике связи и радиолокации, в качестве индукторов магнитного поля электромашин. Принципиально новые возможности открывает сверхпроводимость в создании М. с.- индуктивных накопителей энергии с практически неограниченным временем её хранения.
Рис. 4. Схематическое изображение включения сверхпроводящего магнита в цепи питания и защиты (разрядки): 1 - дьюар с жидким азотом; 2 - дьюар с жидким гелием; 3 - соленоид; 4 - нагреватель; 5 - источник питания соленоида; б - разрядное сопротивление; 7 - реле защиты; 8 - управляющее устройство.
Лит.: Р о у з - И н с А., Родерик Е., Введение в физику сверхпроводимости, пер. с англ., М., 1972; Зенкевич В. Б., Сычев В. В., Магнитные системы на сверхпроводниках, М., 1972; К р е м л ё в М. Г., Сверхпроводящие магниты, "Успехи физических наук", 1967, т. 93, в. 4. Б. Н. Самойлов.
МАГНИТКА, посёлок гор. типа в Ку-синском р-не Челябинской обл. РСФСР. Расположен на Юж. Урале, на р. Куса (басе. Камы), в 17 км к С. от Златоуста. 12,5 тыс. жит. (1972). Добыча железной руды.
МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ, неодинаковость магнитных свойств тел по различным направлениям. Причина М. а. заключается в анизотропном характере магнитного взаимодействия между атомными носителями магнитного момента в веществах. В изотропных газах, жидкостях, поликристаллич. твёрдых телах М. а. в макромасштабе не проявляется. Напротив, в монокристаллах М. а. приводит к большим наблюдаемым эффектам, напр, к различию величины магнитной восприимчивости парамагнетиков вдоль различных направлений в кристалле. Особенно велика М. а. в монокристаллах ферромагнетиков, где она проявляется в наличии осей лёгкого намагничивания, вдоль к-рых направлены векторы самопроизвольной намагниченности J ферромагнитных доменов. Мерой М. а. для данного направления в кристалле является работа намагничивания внешнего магнитного поля, необходимая для поворота вектора J, из положения вдоль оси наиболее лёгкого намагничивания в новое положение - вдоль внешнего поля. Эта работа при постоянной темп-ре определяет свободную энергию М. а. Ран для данного направления (см. Ферромагнетизм). Зависимость Faaот ориентации Js в кристалле определяется из соображений симметрии. Напр,, для кубич. кристаллов:
[1512-5.jpg]
где ш, аз, аз- направляющие косинусы J, относительно осей кристалла [100] (рис.), Ki- первая константа естественной кри-сталлографич. М. а. Величина и знак её определяются атомной структурой вещества, а также зависят от темп-ры, давления и т. п. Напр., в железе при комнатной темп-ре K1 ~ 105 эрг/см3(104дж/м3), а в никеле K1 ~ - 104эрг/см3(- 103 дж/м3).
Магнитная анизотропия кубических монокристаллов железа. Приведены кривые намагничивания для трёх главных кристаллографических осей [100], [110] и [111] ячейки кристалла железа; J - намагниченность, Н - напряжённость намагничивающего поля.
С ростом темп-ры эти величины уменьшаются, стремясь к нулю в Кюри точке. У антиферромагнетиков, ввиду наличия у них не менее двух магнитных подрешёток (J1 и J2), имеется, по крайней мере, две константы М. а. Для одноосного антиферромагнитного кристалла Faн записывается в виде (r - направление оси М, а.). Значения констант а и & того же порядка, что и у ферромагнетиков. У антиферромагнетиков наблюдается большая анизотропия магнитной восприимчивости и; вдоль оси лёгкого намагничивания и стремится с понижением темп-ры к нулю, а в перпендикулярном к оси направлении (ниже Нееля точки) х не зависит от темп-ры.
[1512-6.jpg]
Экспериментально константы М. а. могут быть определены из сопоставления значений энергии М. а. для различных кристаллографич. направлений. Др. метод определения констант М. а. сводится к измерению моментов вращения, действующих на диски из ферромагнитных монокристаллов во внешнем поле (см. Анизометр магнитный), т. к. эти моменты пропорциональны константам М. а. Наконец, эти константы можно определить графически по площади, ограниченной кривыми намагничивания ферромагнитных кристаллов и осью намагниченности, ибо эта площадь также пропорциональна константам М. а. Значения констант М. а. могут быть определены также из данных по электронному парамагнитному резонансу (для парамагнетиков), по ферромагнитному резонансу (для ферромагнетиков) и по антиферромагнитному резонансу (для антиферромагнетиков). Вследствие маг-нитострикции в магнетиках наряду с естественной кристаллографич. М. а. наблюдается также магнитоупругая анизотропия, к-рая возникает при наложении на образец внешних односторонних напряжений. В поликристаллах, при наличии в них текстуры магнитной или текстуры кристаллографической, также проявляется М. а.
Лит.: Акулов Н С, Ферромагнетизм, М.- Л., 1939; Б о з о р т Р , Ферромагнетизм, пер. с англ., М., 1956; Вонсовский С. В. и Шур Я. С., Ферромагнетизм, М.- Л., 1948; Вонсовский С. В., Магнетизм, М, 1971, С В, Вонсовский.
МАГНИТНАЯ АНТЕННА, рамочная антенна (обычно многовитковая) с сердечником из магнитного материала, В качестве магнитных материалов чаще всего используют магнитодиэлектрики или ферриты (ферритовая антенна). М. а, применяются преимущественно для приёма радиоволн в радиопеленгации, радионавигации и особенно широко в малогабаритных радиовещат. приёмниках. Диаграмма направленности их такая же, как у обычной рамочной антенны. Рамка М. а. обычно подключается к конденсатору переменной ёмкости, образуя на входе приёмника настраиваемый на рабочую длину волны параллельный резонансный контур. При больших мощностях электрич. колебаний (напр., в режиме передачи) в сердечнике М. а. возбуждается сильное электромагнитное поле, что приводит к нежелат. изменению её характеристик. Сердечник М. а. выполняется в виде сплошного стержня либо, при больших её размерах, набирается из отд. секций. Внесение сердечника внутрь рамки (обмотки из проводника тока) увеличивает индуктируемую в рамке эдс в N раз, сопротивление излучения М. а в N2 раз, индуктивность рамки примерно в N раз. Значение N определяется по формуле: N = nэф*b2/p2, где nэф - эффективное значение магнитной проницаемости сердечника, зависящее от начальной магнитной проницаемости материала сердечника nо и отношения его длины к радиусу, b - радиус сердечника, р - радиус рамки.
Наряду с положительным эффектом увеличения эдс введение сердечника в рамку сопровождается увеличением тепловых потерь в ней, вызванных наведёнными в сердечнике токами проводимости и потерями на гистерезис. Потери, как правило, больше при использовании материалов с высокими значениями магнитной проницаемости и растут с укорочением длины принимаемой волны. Это ограничивает диапазон использования М. а. гектометровыми и километровыми волнами и целесообразные значения N, к-рые для декаметровых волн, напр., не превышают неск десятков,
Лит.-- X о м и ч В. И., Ферритовые антенны, 3 изд., М., 1969; Вершков М. В., Судовые антенны, Л., 1972. Г. А. Лавров.
МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ, физическая величина, характеризующая связь между магнитным моментом (намагниченностью) вещества и магнитным полем в этом веществе.
Объёмная М. в, равна отношению намагниченности ед. объёма вещества J к напряжённости Н намагничивающего магнитного поля: n = J/H. М. в.- величина безразмерная и измеряется в безразмерных единицах М. в., рассчитанная на 1 кг (или 1 г) вещества, наз. удельной (nуд = n/р, где р - плотность вещества), а М. в. одного моля - молярной: х = nуд-M, где М - молекулярная масса вещества.
М. в, может быть как положительной, так и отрицательной. Отрицательной М. в. обладают диамагнетики, они намагничиваются не по полю, а против поля. У парамагнетиков и ферромагнетиков М, в. положительна (они намагничиваются по полю). М. в. диамагнетиков и парамагнетиков мала (~10-4 - 10-6), она слабо зависит от Н и то лишь в области очень сильных полей (и низких темп-р). Значения М. в. приведены в табл.
Магнитная восприимчивость некоторых диамагнетиков и парамагнетиков (при нормальных условиях)
Диамагнетики
Х*106
Парамагнетики
Х*106
Элементы
Элементы
Гелий Не
-2,02
Литий Li
24,6
Неон Ne
-6,96
Натрий Na
16,1
Аргон Аr
-19,23
Калий К
21,35
Медь Сu
-5,41
Рубидий Rb
18,2
Серебро Ag
-21,5
Цезий Cs
29,9
Золото Аu
-29,59
Магний Mg
13.25
Цинк Zn
-11,40
Кальций Са
44,0
Бериллий Be
- 9,02
Стронций Sr
91 ,2
Висмут Bi
-284,0
Барий Ва
20,4
Титан Ti
161,0
Неорган и ч. соединения
Вольфрам W
55
AgCl
-49,0
Платина Pt
189,0
BiCl3
-100,0
Уран U
414,0
СО2 (газ)
-21
Плутоний Рu
627,0
Н2О (жидкость)
-13,0 (0°С)
Орган и ч. соединения
Неорганич. соединения
Анилин C6H7N
-62,95
CoCl2
121 660
Бензол С6Н6
-54,85
EuCl2
26 500
Дифениламин C12H11N
- 107,1
MnCl2
14 350
Метан СН4 (газ)
- 16.0
FeS
1074
Октан C8H18
-96,63
UF6
43
Нафталин С10Н8
-91,8
* Данные приведены для СГС системы единиц.
М. в. достигает особенно больших значений в ферромагнетиках (от неск десятков до многих тыс единиц), причём она очень сильно и сложным образом зависит от Н. Поэтому для ферромагнетиков вводят дифференциальную М. в. nд = dJ/dH. При H = О (см. рис.) М.в, ферромагнетиков не равна нулю, а имеет значение nа, наз. начальной М.в. С увеличением Н М. в. растёт, достигает максимума (Имакс) и затем вновь уменьшается. В области очень высоких значений Н М, в. ферромагнетиков (при темп-рах, не очень близких к точке Кюри) становится столь же незначительной, как и в обычных парамагнетиках (область парапроцесса). Вид кривой n(Н) (кривая Столетова) обусловлен сложным механизмом намагничивания ферромагнетиков. Типичные значения nа и nмакc: Fe ~ 1100 и ~ 22 000, Ni ~ 12 и ~ 80, сплав пермаллой ~ 800 и ~ 8000 (в нормальных условиях).
Кривая зависимости дифференциальной магнитной восприимчивости Ид ферромагнетиков от напряжённости намагничивающего поля Н.
М. в., как правило, зависит от темп-ры (исключение составляют большинство диамагнетиков и нек-рые парамагнетики - щелочные и, отчасти, щёлочноземельные металлы). М. в. парамагнетиков уменьшается с темп-рой, следуя Кюри закону или Кюри - Вейса закону. В ферромагнитных телах М. в. с ростом температуры увеличивается, достигая резкого максимума вблизи точки Кюри. М в. антиферромагнетиков увеличивается с ростом темп-ры до точки Нееля, а затем падает по закону Кюри - Вейса (см. Кюри точка).
Лит.: Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971; Бозорт Р., ферромагнетизм, пер. с англ., М., 1956; Tables de constantes et donnees numeriques, 7. Constantes selectionnees. Diamagnetisme et paramagnetisme, par G. Foex, P., 1957. С. В. Вонсовский.
МАГНИТНАЯ ВЯЗКОСТЬ, 1) в ферромагнетизме (наз также магнитным последействием)- отставание во времени изменения магнитных характеристик (намагниченности, проницаемости и т. д.) ферромагнетиков от изменений напряжённости внешнего магнитного поля. Вследствие М. в. намагниченность образца устанавливается после изменения напряжённости поля через время от 10-9 сек до десятков минут и даже часов (см. также Релаксация магнитная). При намагничивании ферромагнетиков в переменном поле наряду с потерями электромагнитной энергии на вихревые токи и гистерезис возникают потери на М. в., к-рые в полях высокой частоты достигают значительной величины. М. в. в проводниках часто маскируется действием вихревых токов, "вытесняющих" магнитный поток из ферромагнетиков. С целью уменьшения влияния вихревых токов при экспериментальном исследовании М. в. образцы материалов берутся в виде тонких проволок (рис.).
Экспериментальная кривая (а) спада намагниченности (в условных единицах) проволоки диаметром 0,5 мм из сплава Fe - Ni и вычисленная кривая (б) спада намагниченности того же образца при наличии только вихревых токов. Различие кривых а и б объясняется влиянием М. в.
В зависимости от структуры ферромагнетика, условий его намагничивания, температуры, М. в. может вызываться различными причинами. При апериодич. изменении напряжённости поля в интервале значений, близких к коэрцитивной силе, где изменение намагниченности обычно осуществляется необратимым смещением границ между доменами (см. Намагничивание), вязкостный эффект в проводниках вызывается в основном вихревыми микротоками (1-й тип М. в.). Эти токи возникают при изменениях поля, связанных с перемагничиванием доменов. Время установления магнитного состояния в этом случае пропорционально дифференциальной магнитной восприимчивости и для чистых ферромагнитных металлов (Fe, Co, Ni) обратно пропорционально абс темп-ре. Др. тип М. в. обусловлен примесями, снижающими свободную энергию междоменных границ. Перемещающиеся вследствие изменения поля доменные границы задерживаются в местах концентрации атомов примеси, и процесс намагничивания прекращается. Со временем, после диффузии атомов примеси в др. места, границы получают возможность двигаться дальше, намагничивание продолжается (2-й тип М. в.).
В высококоэрцитивных сплавах и нек-рых др. ферромагнетиках наблюдается т. н. сверхвязкость, для к-рой время магнитной релаксации составляет неск. минут и более (3-й тип М. в.). Этот тип М.в. связан с флуктуациями энергии, преимущественно тепловыми. Флуктуации вызывают перемагничивание доменов, к-рые при изменении поля получили недостаточно энергии, чтобы сразу перемагнититься. Диффузионные и флуктуационные процессы существенно зависят от темп-ры, поэтому М.в. 2-го и 3-го типов характеризуется сильной температурной зависимостью: с понижением темп-ры М. в. возрастает. Четвёртый тип М. в., характерный гл. обр. для ферритов, обусловлен диффузией электронов между ионами 2-валентного и 3-валентного железа. Этот процесс эквивалентен диффузии самих ионов, но осуществляется значительно легче, поэтому М. в. ферритов обычно невелика. В сильных магнитных полях действие М, в. незначительно. Часто в ферромагнетиках одновременно проявляются неск. типов М. в., что затрудняет анализ явления. Важный вклад в исследование М. в. внесли советские физики В. К. Аркадьев, Б. А. Введенский и др., из зарубежных учёных - Л. Неель, голландский физик Я. Снук и др.
Лит.: Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971; Kronmuller H., Nachwirkung in Ferromagnetika, В., 1968. Р. В. Телеснин.
2) В магнитной гидродинамике - величина, характеризующая свойства электропроводящих жидкостей и газов при их движении в магнитном поле. В аос. системе единиц Гаусса (см. СГС система единиц) М.в. vm = c2/4na, где с-скорость света в вакууме, о-электрическая проводимость среды.
Лит. см. при ст. Магнитная гидродинамика.
МАГНИТНАЯ ГИДРОДИНАМИКА (МГД), наука о движении электропроводящих жидкостей и газов в присутствии магнитного поля; раздел физики, развившийся "на стыке" гидродинамики и классической электродинамики. Характерными для М. г. объектами являются плазма (настолько, что М. г. иногда рассматривают как раздел физики плазмы), жидкие металлы и элек трол ит ы.
Первые исследования по М. г. восходят ко временам М. Фарадея, но как самостоятельная отрасль знания М. г. стала развиваться в 20 в. в связи с потребностями астрофизики и геофизики. Было установлено, что мн. космич. объекты обладают магнитными полями. Так, в атмосферах звёзд наблюдаются поля напряжённостью ~ 10 000 э (на Солнце до 5000 э), а в открытых в 1969 пульсарах, по совр. представлениям, напряжённости полей достигают 1012 э. Динамич. поведение находящейся в подобных полях плазмы радикально изменяется, т. к. плотность энергии магнитного поля становится сравнимой с плотностью кинетич. энергии частиц плазмы (или превышает её). Этот же критерий справедлив и для слабых космич. магнитных полей напряжённостью 10-3 - 10-5 э (в межзвёздном пространстве, поле Земли в верхней атмосфере и за её пределами), если в областях, занимаемых ими, концентрация заряж. частиц низка. Т. о., возникла необходимость в создании спец. теории движения космической плазмы в магнитных полях, получившей название космической электродинамики, а в случае, когда плазму можно рассматривать как сплошную среду - космической магнитогидродинамики (космич. МГД).
Осн. положения М. г. были сформулированы в 1940-х гг. X. Альфвеном, к-рый в 1970 за создание М. г. был удостоен Нобелевской пр. по физике. Им было теоретически предсказано существование специфич. волновых движений проводящей среды в магнитном поле, получивших назв. волн Альфвена. Начав формироваться как наука о поведении космич. плазмы, М. г. вскоре распространила свои методы и на проводящие среды в земных условиях (гл. обр. создаваемые в научных исследованиях и в производств, деятельности). В нач. 1950-х гг. развитию М. г., как и физики плазмы в целом, дали мощный импульс нац. программы (СССР, США, Великобритания) исследований по проблеме управляемого термоядерного синтеза. Появились и быстро совершенствуются многочисл. технич. применения М. г. (МГД-насосы, генераторы, сепараторы, ускорители, перспективные для космич. полётов плазменные двигатели и пр.).
В основе М. г. лежат две группы законов физики: ур-ния гидродинамики и ур-ния электромагнитного поля (Максвелла уравнения). Первые описывают течения проводящей среды (жидкости или газа); однако, в отличие от обычной гидродинамики, эти течения связаны с распределёнными по объёму среды электрическими токами. Присутствие магнитного поля приводит к появлению в ур-ниях дополнит, члена, соответствующего действующей на эти токи распределённой по объёму электродинамич. силе (см. Ампера закон, Лоренца сила). Сами же токи в среде и вызываемые ими искажения магнитного поля определяются второй группой ур-ний. Т. о., в М. г. ур-ния гидродинамики и электродинамики оказываются существенно взаимосвязанными. Следует отметить, что в М. г. в ур-ниях Максвелла почти всегда можно пренебречь токами смещения (нерелятивистская М. г.).
В общем случае ур-ния М. г. нелинейны и весьма сложны для решения, но в практич. задачах часто можно ограничиться теми или иными предельными режимами, при оценке к-рых важным параметром служит безразмерная величина, наз. магнитным Рейнолъдса числом:
[1512-7.jpg]
(L - характерный для течения среды размер, V - характерная скорость течения, Vm= с2/4Пи*б - т. н. магнитная вязкость, описывающая диссипацию энергии магнитного поля, а - электрич. проводимость среды, с - скорость света в вакууме; здесь и ниже используется абс. система единиц Гаусса, см. СГС система единиц).
При Rm << 1 (что обычно для лабораторных условий и технич. применений) течение проводящей среды слабо искажает магнитное поле, к-рое поэтому можно считать заданным внешними источниками. Такое течение может быть использовано, напр., для генерации электрич. тока - энергия гидродинамич. движения среды превращается в энергию тока во внешней цепи (см. Магнитогидродинамический генератор). Напротив, если ток в среде поддерживается внешней эдс, то наличие внешнего магнитного поля вызывает появление упомянутой выше объёмной электродинамич. силы, к-рая создаёт в среде перепад давления и приводит её в движение. Этот эффект используется в МГД-насосах (напр., для перекачивания расплавленного металла) и плазменных ускорителях. Объёмная электродинамич. сила даёт также возможность создавать регулируемую выталкивающую (архимедову) силу, к-рая действует на помещённые в проводящую жидкость тела. На этом важном эффекте основано действие МГД-сепараторов. Таковы осн. технич. применения М. г. Кроме того, в М. г. находят естеств. обобщение известные задачи обычных гидродинамики и газовой динамики: обтекание тел, пограничный слой и др.; в ряде случаев (напр., при полётах в ионосфере космич. аппаратов, в каналах, по к-рым текут проводящие среды) оказывается возможным с помощью магнитного поля существенно влиять на свойства соответствующих течений.
Однако наиболее интересные и разнообразные эффекты характерны для др. лредельного класса сред, рассматриваемых в М. г.,- для сред с Дт" 1, т. е. с высокой проводимостью и (или) большими размерами. Эти условия, как правило, выполняются в средах, изучаемых в гео- и астрофизич. приложениях М. г., а также в горячей (напр., термоядерной) плазме. Течения в таких средах чрезвычайно сильно влияют на магнитное поле в них. Одним из важнейших эффектов в этих условиях является вмороженность магнитного поля. В хорошо (строго говоря - идеально) проводящей среде индукция электромагнитная вызывает появление токов, препятствующих какому бы то ни было изменению магнитного потока через всякий материальный контур. В движущейся МГД-среде с Rm " 1 это справедливо для любого контура, образуемого её частицами. В результате магнитный поток через любой движущийся и меняющий свои размеры элемент среды остаётся неизменным (с тем большей степенью точности, чем больше величина Rm), и в этом смысле говорят о "вмороженности" магнитного поля. Это во многих случаях позволяет, не прибегая к громоздким расчётам, с помощью простых представлений получить качественную картину течений среды и деформаций магнитного поля - следует только рассматривать магнитные силовые линии как упругие нити, на которые нанизаны частицы среды. Более строгое рассмотрение этого "упругого" действия магнитного поля на проводящую среду показывает, что оно сводится к изотропному (т. е. одинаковому по всем направлениям) "магнитному" давлению рм = В2/8Пи, которое добавляется к обычному газодинамическому давлению среды р, и магнитному натяжению Т = В2/4Пи направленному вдоль силовых линий поля (магнитная проницаемость всех представляющих интерес для М. г. сред с большой точностью равна 1, и можно с равным правом пользоваться как магнитной индукцией В, так и напряжённостью Н).
Наличие дополнит, "упругих" натяжений в МГД-средах приводит к специфическому колебательному (волновому) процессу - волнам Альфвена. Они обусловлены магнитным натяжением Т и распространяются вдоль силовых линий (подобно волнам, бегущим вдоль упругой нити) со скоростью
[1512-8.jpg]
где р - плотность среды. Волны Альфвена описываются точным решением нелинейных ур-ний М. г. для несжимаемой среды. Ввиду сложности этих ур-ний таких точных решений для больших Rmполучено очень немного. Ещё одно из них описывает течение несжимаемой (р = const) жидкости с той же альф-веновской скоростью (2) вдоль произвольного магнитного поля. Известно точное решение и для т. н. МГД-разрывов, к-рые включают контактные, тангенциальные и вращательные разрывы, а также быструю и медленную ударные волны. В контактном разрыве магнитное поле пересекает границу раздела двух различных сред, препятствуя их относительному движению (в приграничном слое среды неподвижны одна относительно другой). В тангенциальном разрыве поле не пересекает границу раздела двух сред (его составляющая, нормальная к границе, равна нулю), и эти среды могут находиться в относит, движении. Частным случаем тангенциального разрыва является нейтральный токовый слой, разделяющий равные по величине и противоположно направленные магнитные поля. В М. г. доказывается, что при нек-рых условиях магнитное поле стабилизирует тангенциальный разрыв скорости, к-рый абсолютно неустойчив в обычной гидродинамике. Специфическим для М. г. (не имеющим аналога в гидродинамике непроводящих сред) является вращательный разрыв, в к-ром вектор магнитной индукции, не изменяясь по абс. величине, поворачивается вокруг нормали к поверхности разрыва. Магнитные натяжения в этом случае приводят среду в движение таким образом, что вращательный разрыв распространяется по направлению нормали к поверхности с альфвеновской скоростью (2), если под В в (2) понимать нормальную составляющую индукции. Быстрые и медленные ударные волны в М. г. отличаются от обычных ударных волн тем, что частицы среды после прохождения фронта
210
14,5
1*106
(2-3)* 105
(1,5-2)*105
(3-5)*104
1 э= 79,6 а/м
Сравнительно небольшие М. с. (с энергией магнитного поля до неск. сотен кдж) изготавливают с плотно намотанной обмоткой, содержащей 30-50% сверхпроводника в сечении провода. У крупных М. с., с энергией поля в десятки и сотни Мдж, проводники (шины) в своём сечении содержат 5-10% сверхпроводника, а в обмотке предусматриваются каналы, обеспечивающие надёжное охлаждение витков жидким гелием.
Рис. 2. Основные элементы конструкции сверхпроводящего магнита: 1 - контакт для присоединения к внешним цепям; 2 - многожильный сверх-проводящий провод в изоляционном покрытии, припаянный к контакту; 3 - рабочий объём соленоида, максимальная напряжённость поля создаётся в его центре; 4 - текстолитовый диск для монтажа контактов и закрепления соленоида в криостате; 5 - металлический каркас соленоида; 6 - сверхпроводящая обмотка; 7 - силовой бандаж обмотки; 8 - изолирующие прокладки между слоями обмотки из полимерной плёнки или лакоткани.
Электромагнитное взаимодействие витков соленоида создаёт механич. напряжения в обмотке, к-рые в случае длинного соленоида с полем ~ 100 кгс эквивалентны внутр. давлению ~ 400 am (3,9*107 н/м2). Обычно для придания М. с. необходимой механич. прочности применяют спец. бандажи (рис. 2). В принципе, механич. напряжения могут быть значительно снижены такой укладкой витков обмотки, при к-рой линии тока совпадают с силовыми линиями магнитного поля всей системы в целом (т. н. ч бессиловая" конфигурация обмотки).
При создании в обмотке М. с. электрич. тока требуемой величины сначала включают нагреватель, расположенный на замыкающем обмотку сверхпроводящем проводе. Нагреватель повышает темп-ру замыкающего провода выше его Тк, и цепь шунта перестаёт быть сверхпроводящей. Когда ток в соленоиде достигнет требуемой величины, нагреватель выключают. Цепь шунта, охлаждаясь, становится сверхпроводящей, и после снижения тока питания до нуля в обмотке М. с. и замыкающем её проводе начинает циркулировать незатухающий ток.
Работающий М. с. находится обычно внутри криостата (рис. 3) с жидким гелием (темп-pa кипящего гелия 4,2 К ниже Тксверхпроводящих обмоточных материалов). Для предотвращения возможных повреждений сверхпроводящей цепи и экономии жидкого гелия при выделении запасённой в М. с. энергии в цепи М. с. имеется устройство для вывода энергии на разрядное сопротивление (рис. 4). Предельная напряжённость магнитного поля М. с. определяется в конечном счёте свойствами материалов, применяемых для изготовления обмотки магнита (см. табл.).
Современные сверхпроводящие материалы позволяют получать поля до 150-200 кгс. Стоимость крупных М. с. с напряжённостью поля порядка десятков кгс в объёме неск. м3 практически не отличается от затрат на сооружение водоохлаждаемых соленоидов с такими же параметрами, в то время как суммарные затраты электрич. энергии на питание М. с, и его охлаждение приблизительно в 500 раз меньше, чем для обычных электромагнитов. Для обеспечения работы такого М. с. требуется ок. 100-150 квт, тогда как для эксплуатации аналогичного водоохлаждаемого магнита потребовалась бы мощность ~40- 60 Мвт.
Рис. 3. Установка Института атомной энергии им. И. В. Курчатова, в к-рой испытываются секции сверхпроводящих магнитных систем диаметром около 1 м. В средней части фотографии видна закреплённая на крышке криостата испытываемая секция (С), внизу - цилиндрический криостат (К).
Значительное число созданных М. с. используется для исследования магнитных, электрич. и оптич. свойств веществ, в экспериментах по изучению плазмы, атомных ядер и элементарных частиц. М. с. получают распространение в технике связи и радиолокации, в качестве индукторов магнитного поля электромашин. Принципиально новые возможности открывает сверхпроводимость в создании М. с.- индуктивных накопителей энергии с практически неограниченным временем её хранения.
Рис. 4. Схематическое изображение включения сверхпроводящего магнита в цепи питания и защиты (разрядки): 1 - дьюар с жидким азотом; 2 - дьюар с жидким гелием; 3 - соленоид; 4 - нагреватель; 5 - источник питания соленоида; б - разрядное сопротивление; 7 - реле защиты; 8 - управляющее устройство.
Лит.: Р о у з - И н с А., Родерик Е., Введение в физику сверхпроводимости, пер. с англ., М., 1972; Зенкевич В. Б., Сычев В. В., Магнитные системы на сверхпроводниках, М., 1972; К р е м л ё в М. Г., Сверхпроводящие магниты, "Успехи физических наук", 1967, т. 93, в. 4. Б. Н. Самойлов.
МАГНИТКА, посёлок гор. типа в Ку-синском р-не Челябинской обл. РСФСР. Расположен на Юж. Урале, на р. Куса (басе. Камы), в 17 км к С. от Златоуста. 12,5 тыс. жит. (1972). Добыча железной руды.
МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ, неодинаковость магнитных свойств тел по различным направлениям. Причина М. а. заключается в анизотропном характере магнитного взаимодействия между атомными носителями магнитного момента в веществах. В изотропных газах, жидкостях, поликристаллич. твёрдых телах М. а. в макромасштабе не проявляется. Напротив, в монокристаллах М. а. приводит к большим наблюдаемым эффектам, напр, к различию величины магнитной восприимчивости парамагнетиков вдоль различных направлений в кристалле. Особенно велика М. а. в монокристаллах ферромагнетиков, где она проявляется в наличии осей лёгкого намагничивания, вдоль к-рых направлены векторы самопроизвольной намагниченности J ферромагнитных доменов. Мерой М. а. для данного направления в кристалле является работа намагничивания внешнего магнитного поля, необходимая для поворота вектора J, из положения вдоль оси наиболее лёгкого намагничивания в новое положение - вдоль внешнего поля. Эта работа при постоянной темп-ре определяет свободную энергию М. а. Ран для данного направления (см. Ферромагнетизм). Зависимость Faaот ориентации Js в кристалле определяется из соображений симметрии. Напр,, для кубич. кристаллов:
[1512-5.jpg]
где ш, аз, аз- направляющие косинусы J, относительно осей кристалла [100] (рис.), Ki- первая константа естественной кри-сталлографич. М. а. Величина и знак её определяются атомной структурой вещества, а также зависят от темп-ры, давления и т. п. Напр., в железе при комнатной темп-ре K1 ~ 105 эрг/см3(104дж/м3), а в никеле K1 ~ - 104эрг/см3(- 103 дж/м3).
Магнитная анизотропия кубических монокристаллов железа. Приведены кривые намагничивания для трёх главных кристаллографических осей [100], [110] и [111] ячейки кристалла железа; J - намагниченность, Н - напряжённость намагничивающего поля.
С ростом темп-ры эти величины уменьшаются, стремясь к нулю в Кюри точке. У антиферромагнетиков, ввиду наличия у них не менее двух магнитных подрешёток (J1 и J2), имеется, по крайней мере, две константы М. а. Для одноосного антиферромагнитного кристалла Faн записывается в виде (r - направление оси М, а.). Значения констант а и & того же порядка, что и у ферромагнетиков. У антиферромагнетиков наблюдается большая анизотропия магнитной восприимчивости и; вдоль оси лёгкого намагничивания и стремится с понижением темп-ры к нулю, а в перпендикулярном к оси направлении (ниже Нееля точки) х не зависит от темп-ры.
[1512-6.jpg]
Экспериментально константы М. а. могут быть определены из сопоставления значений энергии М. а. для различных кристаллографич. направлений. Др. метод определения констант М. а. сводится к измерению моментов вращения, действующих на диски из ферромагнитных монокристаллов во внешнем поле (см. Анизометр магнитный), т. к. эти моменты пропорциональны константам М. а. Наконец, эти константы можно определить графически по площади, ограниченной кривыми намагничивания ферромагнитных кристаллов и осью намагниченности, ибо эта площадь также пропорциональна константам М. а. Значения констант М. а. могут быть определены также из данных по электронному парамагнитному резонансу (для парамагнетиков), по ферромагнитному резонансу (для ферромагнетиков) и по антиферромагнитному резонансу (для антиферромагнетиков). Вследствие маг-нитострикции в магнетиках наряду с естественной кристаллографич. М. а. наблюдается также магнитоупругая анизотропия, к-рая возникает при наложении на образец внешних односторонних напряжений. В поликристаллах, при наличии в них текстуры магнитной или текстуры кристаллографической, также проявляется М. а.
Лит.: Акулов Н С, Ферромагнетизм, М.- Л., 1939; Б о з о р т Р , Ферромагнетизм, пер. с англ., М., 1956; Вонсовский С. В. и Шур Я. С., Ферромагнетизм, М.- Л., 1948; Вонсовский С. В., Магнетизм, М, 1971, С В, Вонсовский.
МАГНИТНАЯ АНТЕННА, рамочная антенна (обычно многовитковая) с сердечником из магнитного материала, В качестве магнитных материалов чаще всего используют магнитодиэлектрики или ферриты (ферритовая антенна). М. а, применяются преимущественно для приёма радиоволн в радиопеленгации, радионавигации и особенно широко в малогабаритных радиовещат. приёмниках. Диаграмма направленности их такая же, как у обычной рамочной антенны. Рамка М. а. обычно подключается к конденсатору переменной ёмкости, образуя на входе приёмника настраиваемый на рабочую длину волны параллельный резонансный контур. При больших мощностях электрич. колебаний (напр., в режиме передачи) в сердечнике М. а. возбуждается сильное электромагнитное поле, что приводит к нежелат. изменению её характеристик. Сердечник М. а. выполняется в виде сплошного стержня либо, при больших её размерах, набирается из отд. секций. Внесение сердечника внутрь рамки (обмотки из проводника тока) увеличивает индуктируемую в рамке эдс в N раз, сопротивление излучения М. а в N2 раз, индуктивность рамки примерно в N раз. Значение N определяется по формуле: N = nэф*b2/p2, где nэф - эффективное значение магнитной проницаемости сердечника, зависящее от начальной магнитной проницаемости материала сердечника nо и отношения его длины к радиусу, b - радиус сердечника, р - радиус рамки.
Наряду с положительным эффектом увеличения эдс введение сердечника в рамку сопровождается увеличением тепловых потерь в ней, вызванных наведёнными в сердечнике токами проводимости и потерями на гистерезис. Потери, как правило, больше при использовании материалов с высокими значениями магнитной проницаемости и растут с укорочением длины принимаемой волны. Это ограничивает диапазон использования М. а. гектометровыми и километровыми волнами и целесообразные значения N, к-рые для декаметровых волн, напр., не превышают неск десятков,
Лит.-- X о м и ч В. И., Ферритовые антенны, 3 изд., М., 1969; Вершков М. В., Судовые антенны, Л., 1972. Г. А. Лавров.
МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ, физическая величина, характеризующая связь между магнитным моментом (намагниченностью) вещества и магнитным полем в этом веществе.
Объёмная М. в, равна отношению намагниченности ед. объёма вещества J к напряжённости Н намагничивающего магнитного поля: n = J/H. М. в.- величина безразмерная и измеряется в безразмерных единицах М. в., рассчитанная на 1 кг (или 1 г) вещества, наз. удельной (nуд = n/р, где р - плотность вещества), а М. в. одного моля - молярной: х = nуд-M, где М - молекулярная масса вещества.
М. в, может быть как положительной, так и отрицательной. Отрицательной М. в. обладают диамагнетики, они намагничиваются не по полю, а против поля. У парамагнетиков и ферромагнетиков М, в. положительна (они намагничиваются по полю). М. в. диамагнетиков и парамагнетиков мала (~10-4 - 10-6), она слабо зависит от Н и то лишь в области очень сильных полей (и низких темп-р). Значения М. в. приведены в табл.
Магнитная восприимчивость некоторых диамагнетиков и парамагнетиков (при нормальных условиях)
Диамагнетики
Х*106
Парамагнетики
Х*106
Элементы
Элементы
Гелий Не
-2,02
Литий Li
24,6
Неон Ne
-6,96
Натрий Na
16,1
Аргон Аr
-19,23
Калий К
21,35
Медь Сu
-5,41
Рубидий Rb
18,2
Серебро Ag
-21,5
Цезий Cs
29,9
Золото Аu
-29,59
Магний Mg
13.25
Цинк Zn
-11,40
Кальций Са
44,0
Бериллий Be
- 9,02
Стронций Sr
91 ,2
Висмут Bi
-284,0
Барий Ва
20,4
Титан Ti
161,0
Неорган и ч. соединения
Вольфрам W
55
AgCl
-49,0
Платина Pt
189,0
BiCl3
-100,0
Уран U
414,0
СО2 (газ)
-21
Плутоний Рu
627,0
Н2О (жидкость)
-13,0 (0°С)
Орган и ч. соединения
Неорганич. соединения
Анилин C6H7N
-62,95
CoCl2
121 660
Бензол С6Н6
-54,85
EuCl2
26 500
Дифениламин C12H11N
- 107,1
MnCl2
14 350
Метан СН4 (газ)
- 16.0
FeS
1074
Октан C8H18
-96,63
UF6
43
Нафталин С10Н8
-91,8
* Данные приведены для СГС системы единиц.
М. в. достигает особенно больших значений в ферромагнетиках (от неск десятков до многих тыс единиц), причём она очень сильно и сложным образом зависит от Н. Поэтому для ферромагнетиков вводят дифференциальную М. в. nд = dJ/dH. При H = О (см. рис.) М.в, ферромагнетиков не равна нулю, а имеет значение nа, наз. начальной М.в. С увеличением Н М. в. растёт, достигает максимума (Имакс) и затем вновь уменьшается. В области очень высоких значений Н М, в. ферромагнетиков (при темп-рах, не очень близких к точке Кюри) становится столь же незначительной, как и в обычных парамагнетиках (область парапроцесса). Вид кривой n(Н) (кривая Столетова) обусловлен сложным механизмом намагничивания ферромагнетиков. Типичные значения nа и nмакc: Fe ~ 1100 и ~ 22 000, Ni ~ 12 и ~ 80, сплав пермаллой ~ 800 и ~ 8000 (в нормальных условиях).
Кривая зависимости дифференциальной магнитной восприимчивости Ид ферромагнетиков от напряжённости намагничивающего поля Н.
М. в., как правило, зависит от темп-ры (исключение составляют большинство диамагнетиков и нек-рые парамагнетики - щелочные и, отчасти, щёлочноземельные металлы). М. в. парамагнетиков уменьшается с темп-рой, следуя Кюри закону или Кюри - Вейса закону. В ферромагнитных телах М. в. с ростом температуры увеличивается, достигая резкого максимума вблизи точки Кюри. М в. антиферромагнетиков увеличивается с ростом темп-ры до точки Нееля, а затем падает по закону Кюри - Вейса (см. Кюри точка).
Лит.: Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971; Бозорт Р., ферромагнетизм, пер. с англ., М., 1956; Tables de constantes et donnees numeriques, 7. Constantes selectionnees. Diamagnetisme et paramagnetisme, par G. Foex, P., 1957. С. В. Вонсовский.
МАГНИТНАЯ ВЯЗКОСТЬ, 1) в ферромагнетизме (наз также магнитным последействием)- отставание во времени изменения магнитных характеристик (намагниченности, проницаемости и т. д.) ферромагнетиков от изменений напряжённости внешнего магнитного поля. Вследствие М. в. намагниченность образца устанавливается после изменения напряжённости поля через время от 10-9 сек до десятков минут и даже часов (см. также Релаксация магнитная). При намагничивании ферромагнетиков в переменном поле наряду с потерями электромагнитной энергии на вихревые токи и гистерезис возникают потери на М. в., к-рые в полях высокой частоты достигают значительной величины. М. в. в проводниках часто маскируется действием вихревых токов, "вытесняющих" магнитный поток из ферромагнетиков. С целью уменьшения влияния вихревых токов при экспериментальном исследовании М. в. образцы материалов берутся в виде тонких проволок (рис.).
Экспериментальная кривая (а) спада намагниченности (в условных единицах) проволоки диаметром 0,5 мм из сплава Fe - Ni и вычисленная кривая (б) спада намагниченности того же образца при наличии только вихревых токов. Различие кривых а и б объясняется влиянием М. в.
В зависимости от структуры ферромагнетика, условий его намагничивания, температуры, М. в. может вызываться различными причинами. При апериодич. изменении напряжённости поля в интервале значений, близких к коэрцитивной силе, где изменение намагниченности обычно осуществляется необратимым смещением границ между доменами (см. Намагничивание), вязкостный эффект в проводниках вызывается в основном вихревыми микротоками (1-й тип М. в.). Эти токи возникают при изменениях поля, связанных с перемагничиванием доменов. Время установления магнитного состояния в этом случае пропорционально дифференциальной магнитной восприимчивости и для чистых ферромагнитных металлов (Fe, Co, Ni) обратно пропорционально абс темп-ре. Др. тип М. в. обусловлен примесями, снижающими свободную энергию междоменных границ. Перемещающиеся вследствие изменения поля доменные границы задерживаются в местах концентрации атомов примеси, и процесс намагничивания прекращается. Со временем, после диффузии атомов примеси в др. места, границы получают возможность двигаться дальше, намагничивание продолжается (2-й тип М. в.).
В высококоэрцитивных сплавах и нек-рых др. ферромагнетиках наблюдается т. н. сверхвязкость, для к-рой время магнитной релаксации составляет неск. минут и более (3-й тип М. в.). Этот тип М.в. связан с флуктуациями энергии, преимущественно тепловыми. Флуктуации вызывают перемагничивание доменов, к-рые при изменении поля получили недостаточно энергии, чтобы сразу перемагнититься. Диффузионные и флуктуационные процессы существенно зависят от темп-ры, поэтому М.в. 2-го и 3-го типов характеризуется сильной температурной зависимостью: с понижением темп-ры М. в. возрастает. Четвёртый тип М. в., характерный гл. обр. для ферритов, обусловлен диффузией электронов между ионами 2-валентного и 3-валентного железа. Этот процесс эквивалентен диффузии самих ионов, но осуществляется значительно легче, поэтому М. в. ферритов обычно невелика. В сильных магнитных полях действие М, в. незначительно. Часто в ферромагнетиках одновременно проявляются неск. типов М. в., что затрудняет анализ явления. Важный вклад в исследование М. в. внесли советские физики В. К. Аркадьев, Б. А. Введенский и др., из зарубежных учёных - Л. Неель, голландский физик Я. Снук и др.
Лит.: Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971; Kronmuller H., Nachwirkung in Ferromagnetika, В., 1968. Р. В. Телеснин.
2) В магнитной гидродинамике - величина, характеризующая свойства электропроводящих жидкостей и газов при их движении в магнитном поле. В аос. системе единиц Гаусса (см. СГС система единиц) М.в. vm = c2/4na, где с-скорость света в вакууме, о-электрическая проводимость среды.
Лит. см. при ст. Магнитная гидродинамика.
МАГНИТНАЯ ГИДРОДИНАМИКА (МГД), наука о движении электропроводящих жидкостей и газов в присутствии магнитного поля; раздел физики, развившийся "на стыке" гидродинамики и классической электродинамики. Характерными для М. г. объектами являются плазма (настолько, что М. г. иногда рассматривают как раздел физики плазмы), жидкие металлы и элек трол ит ы.
Первые исследования по М. г. восходят ко временам М. Фарадея, но как самостоятельная отрасль знания М. г. стала развиваться в 20 в. в связи с потребностями астрофизики и геофизики. Было установлено, что мн. космич. объекты обладают магнитными полями. Так, в атмосферах звёзд наблюдаются поля напряжённостью ~ 10 000 э (на Солнце до 5000 э), а в открытых в 1969 пульсарах, по совр. представлениям, напряжённости полей достигают 1012 э. Динамич. поведение находящейся в подобных полях плазмы радикально изменяется, т. к. плотность энергии магнитного поля становится сравнимой с плотностью кинетич. энергии частиц плазмы (или превышает её). Этот же критерий справедлив и для слабых космич. магнитных полей напряжённостью 10-3 - 10-5 э (в межзвёздном пространстве, поле Земли в верхней атмосфере и за её пределами), если в областях, занимаемых ими, концентрация заряж. частиц низка. Т. о., возникла необходимость в создании спец. теории движения космической плазмы в магнитных полях, получившей название космической электродинамики, а в случае, когда плазму можно рассматривать как сплошную среду - космической магнитогидродинамики (космич. МГД).
Осн. положения М. г. были сформулированы в 1940-х гг. X. Альфвеном, к-рый в 1970 за создание М. г. был удостоен Нобелевской пр. по физике. Им было теоретически предсказано существование специфич. волновых движений проводящей среды в магнитном поле, получивших назв. волн Альфвена. Начав формироваться как наука о поведении космич. плазмы, М. г. вскоре распространила свои методы и на проводящие среды в земных условиях (гл. обр. создаваемые в научных исследованиях и в производств, деятельности). В нач. 1950-х гг. развитию М. г., как и физики плазмы в целом, дали мощный импульс нац. программы (СССР, США, Великобритания) исследований по проблеме управляемого термоядерного синтеза. Появились и быстро совершенствуются многочисл. технич. применения М. г. (МГД-насосы, генераторы, сепараторы, ускорители, перспективные для космич. полётов плазменные двигатели и пр.).
В основе М. г. лежат две группы законов физики: ур-ния гидродинамики и ур-ния электромагнитного поля (Максвелла уравнения). Первые описывают течения проводящей среды (жидкости или газа); однако, в отличие от обычной гидродинамики, эти течения связаны с распределёнными по объёму среды электрическими токами. Присутствие магнитного поля приводит к появлению в ур-ниях дополнит, члена, соответствующего действующей на эти токи распределённой по объёму электродинамич. силе (см. Ампера закон, Лоренца сила). Сами же токи в среде и вызываемые ими искажения магнитного поля определяются второй группой ур-ний. Т. о., в М. г. ур-ния гидродинамики и электродинамики оказываются существенно взаимосвязанными. Следует отметить, что в М. г. в ур-ниях Максвелла почти всегда можно пренебречь токами смещения (нерелятивистская М. г.).
В общем случае ур-ния М. г. нелинейны и весьма сложны для решения, но в практич. задачах часто можно ограничиться теми или иными предельными режимами, при оценке к-рых важным параметром служит безразмерная величина, наз. магнитным Рейнолъдса числом:
[1512-7.jpg]
(L - характерный для течения среды размер, V - характерная скорость течения, Vm= с2/4Пи*б - т. н. магнитная вязкость, описывающая диссипацию энергии магнитного поля, а - электрич. проводимость среды, с - скорость света в вакууме; здесь и ниже используется абс. система единиц Гаусса, см. СГС система единиц).
При Rm << 1 (что обычно для лабораторных условий и технич. применений) течение проводящей среды слабо искажает магнитное поле, к-рое поэтому можно считать заданным внешними источниками. Такое течение может быть использовано, напр., для генерации электрич. тока - энергия гидродинамич. движения среды превращается в энергию тока во внешней цепи (см. Магнитогидродинамический генератор). Напротив, если ток в среде поддерживается внешней эдс, то наличие внешнего магнитного поля вызывает появление упомянутой выше объёмной электродинамич. силы, к-рая создаёт в среде перепад давления и приводит её в движение. Этот эффект используется в МГД-насосах (напр., для перекачивания расплавленного металла) и плазменных ускорителях. Объёмная электродинамич. сила даёт также возможность создавать регулируемую выталкивающую (архимедову) силу, к-рая действует на помещённые в проводящую жидкость тела. На этом важном эффекте основано действие МГД-сепараторов. Таковы осн. технич. применения М. г. Кроме того, в М. г. находят естеств. обобщение известные задачи обычных гидродинамики и газовой динамики: обтекание тел, пограничный слой и др.; в ряде случаев (напр., при полётах в ионосфере космич. аппаратов, в каналах, по к-рым текут проводящие среды) оказывается возможным с помощью магнитного поля существенно влиять на свойства соответствующих течений.
Однако наиболее интересные и разнообразные эффекты характерны для др. лредельного класса сред, рассматриваемых в М. г.,- для сред с Дт" 1, т. е. с высокой проводимостью и (или) большими размерами. Эти условия, как правило, выполняются в средах, изучаемых в гео- и астрофизич. приложениях М. г., а также в горячей (напр., термоядерной) плазме. Течения в таких средах чрезвычайно сильно влияют на магнитное поле в них. Одним из важнейших эффектов в этих условиях является вмороженность магнитного поля. В хорошо (строго говоря - идеально) проводящей среде индукция электромагнитная вызывает появление токов, препятствующих какому бы то ни было изменению магнитного потока через всякий материальный контур. В движущейся МГД-среде с Rm " 1 это справедливо для любого контура, образуемого её частицами. В результате магнитный поток через любой движущийся и меняющий свои размеры элемент среды остаётся неизменным (с тем большей степенью точности, чем больше величина Rm), и в этом смысле говорят о "вмороженности" магнитного поля. Это во многих случаях позволяет, не прибегая к громоздким расчётам, с помощью простых представлений получить качественную картину течений среды и деформаций магнитного поля - следует только рассматривать магнитные силовые линии как упругие нити, на которые нанизаны частицы среды. Более строгое рассмотрение этого "упругого" действия магнитного поля на проводящую среду показывает, что оно сводится к изотропному (т. е. одинаковому по всем направлениям) "магнитному" давлению рм = В2/8Пи, которое добавляется к обычному газодинамическому давлению среды р, и магнитному натяжению Т = В2/4Пи направленному вдоль силовых линий поля (магнитная проницаемость всех представляющих интерес для М. г. сред с большой точностью равна 1, и можно с равным правом пользоваться как магнитной индукцией В, так и напряжённостью Н).
Наличие дополнит, "упругих" натяжений в МГД-средах приводит к специфическому колебательному (волновому) процессу - волнам Альфвена. Они обусловлены магнитным натяжением Т и распространяются вдоль силовых линий (подобно волнам, бегущим вдоль упругой нити) со скоростью
[1512-8.jpg]
где р - плотность среды. Волны Альфвена описываются точным решением нелинейных ур-ний М. г. для несжимаемой среды. Ввиду сложности этих ур-ний таких точных решений для больших Rmполучено очень немного. Ещё одно из них описывает течение несжимаемой (р = const) жидкости с той же альф-веновской скоростью (2) вдоль произвольного магнитного поля. Известно точное решение и для т. н. МГД-разрывов, к-рые включают контактные, тангенциальные и вращательные разрывы, а также быструю и медленную ударные волны. В контактном разрыве магнитное поле пересекает границу раздела двух различных сред, препятствуя их относительному движению (в приграничном слое среды неподвижны одна относительно другой). В тангенциальном разрыве поле не пересекает границу раздела двух сред (его составляющая, нормальная к границе, равна нулю), и эти среды могут находиться в относит, движении. Частным случаем тангенциального разрыва является нейтральный токовый слой, разделяющий равные по величине и противоположно направленные магнитные поля. В М. г. доказывается, что при нек-рых условиях магнитное поле стабилизирует тангенциальный разрыв скорости, к-рый абсолютно неустойчив в обычной гидродинамике. Специфическим для М. г. (не имеющим аналога в гидродинамике непроводящих сред) является вращательный разрыв, в к-ром вектор магнитной индукции, не изменяясь по абс. величине, поворачивается вокруг нормали к поверхности разрыва. Магнитные натяжения в этом случае приводят среду в движение таким образом, что вращательный разрыв распространяется по направлению нормали к поверхности с альфвеновской скоростью (2), если под В в (2) понимать нормальную составляющую индукции. Быстрые и медленные ударные волны в М. г. отличаются от обычных ударных волн тем, что частицы среды после прохождения фронта