МОНТАЖ (франц. montage - подъём установка, сборка, от monter - поднимать), сборка и установка сооружений конструкций, технологического оборудования агрегатов, машин (см. Сборка машин, аппаратов, приборов и др. устройств и готовых частей и элементов.
МОНТАЖ в строительстве - основной производственный процесс, выполняемый при возведении зданий и сооружений или и реконструкции, в результате которого устанавливают в проектное положение строительные конструкции, инженерное технологическое оборудование и др. МОНТАЖ технологического оборудования включает также присоединение его к источникам энергоснабжения системам очистки и удаления отходов оснащение приборами, средствами автоматизации и контроля.
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)
| волны получают касательный к фронту импульс за счёт магнитных натяжений (ведь магнитные силовые линии можно рассматривать как упругие нити, см. выше). В быстрой ударной волне магнитное поле за её фронтом усиливается, скачок магнитного давления на фронте действует в ту же сторону, что и скачок газодинамич, давления, и поэтому скорость такой волны больше скорости звука в среде. В медленной ударной волне, напротив, поле после её прохождения ослабевает, перепады газо-дйнамич. и магнитного давления на фронте волны направлены противоположно; скорость медленной волны меньше скорости звука. Число теоретически мыслимых необратимых ударных волн в М. г. оказывается значительно больше, чем реально существующих. Отбор решений, соответствующих действительности, производится с помощью т. н. условия эволюционности, следующего из рассмотрения устойчивости ударных волн при их взаимодействии с колебаниями малой амплитуды.
Известные точные решения, однако, далеко не исчерпывают содержания теоре-тич. М. г. сред с Rм"1. Широкий класс задач удаётся исследовать приближённо. При таком исследовании возможны два основных подхода: приближение слабого поля, когда магнитные давление и натяжение малы по сравнению с остальными динамическими факторами (газодинамическим давлением и инерциальными силами), и приближение сильного поля, когда
[1512-9.jpg]
здесь v - скорость среды, р - ее газодинамич. давление.
В приближении слабого поля течение среды определяется обычными газодинамич. факторами (влиянием магнитных натяжений пренебрегают). При этом требуется рассчитать изменения поля в среде, движущейся по заданному закону. К этому классу задач относится очень важная проблема гидро магнитного динамо и проблема МГД-турбулентности. Первая состоит в отыскании ламинарных течений проводящих сред, к-рые могут создавать, усиливать и поддерживать магнитное поле. Задача о гидромагнитном динамо является основой теории земного магнетизма и магнетизма Солнца и звёзд. Существуют простые кинематич. модели, показывающие, что гидромагнитное динамо в принципе может быть осуществлено при спец. выборе распределений скоростей среды. Однако строгого доказательства, что такие распределения реализуются в действительности, пока нет.
Основным в проблеме МГД-турбулент-ности является выяснение поведения слабого исходного ("затравочного") магнитного поля в турбулентной проводящей среде (см. Турбулентность). Имеется доказательство роста среднего квадрата напряжённости случайно возникшего слабого начального поля, т. е. возрастания магнитной энергии в начальной стадии процесса. Однако остаётся открытой проблема установившегося турбулентного состояния, связанная с происхождением магнитных полей в космич. пространстве, в частности в нашей и др. галактиках.
Приближение сильного поля, в к-ром определяющими являются магнитные натяжения, применяют при изучении разреженных атмосфер космич. магнитных тел, напр. Солнца и Земли. Есть основания полагать, что именно это приближение окажется полезным для исследования процессов в удалённых астрофизич. объектах - сверхновых звёздах, пульсарах, квазарах и пр. В условиях, отвечающих (3), изменения магнитного поля вблизи его источников (появление активных областей и пятен на Солнце, смещение магнитопаузы в магнитном поле Земли под действием солнечного ветра и т. д.) переносятся с альфвеновской скоростью (2) вдоль поля, вызывая соответствующие перемещения плазмы. В результате действия магнитных сил возникают такие характерные образования, как выбросы и протуберанцы, шлемовидные структуры и стримеры на Солнце, магнитный хвост Земли (см. Солнце; Солнечная активность; Земля, раздел Магнитосфера).
Особенно интересные явления имеют место в окрестностях тех точек сильного поля, в к-ром оно обращается в нуль. В таких областях образуются тонкие токовые слои, разделяющие магнитные поля противоположного направления (т. н. нейтральные слои). В этих слоях происходит процесс "аннигиляции" магнитной энергии, т. е. её высвобождение и превращение в др. формы. В частности, в них возникают сильные электрич. поля, ускоряющие заряж.частицы. Аннигиляция магнитного поля в нейтральных токовых слоях ответственна за появление хромосферных вспышек на Солнце и суббурь в земной магнитосфере (см. Магнитные бури). Вероятно, с ней связаны и мн. др. резко нестационарные процессы во Вселенной, сопровождающиеся генерацией ускоренных заряж. частиц и жёстких излучений. С точки зрения М. г. нейтральные слои представляют собой разрывы непрерывности магнитного поля (подобно ударным волнам и тангенциальным разрывам). Однако процессы в токовых слоях и прежде всего неустойчивости, приводящие к появлению сильных ускоряющих электрич. полей, выходят за рамки М. г. и относятся к тонким и ещё не вполне разработанным вопросам физики плазмы.
Лит.: А п ь ф в е н Г., фельтхаммар К.- Г., Космическая электродинамика, пер. с англ., 2 изд., М., 1967; Сыроватский С. И., Магнитная гидродинамика, "Успехи физических наук", 1957, т. 62, в. 3; Куликовский А. Г., Любимов Г. А., Магнитная гидродинамика, М.. 1962; Шерклиф Дж., Курс магнитной гидродинамики, пер. с англ., М., 1967; Половин Р. В., Ударные волны в магнитной гидродинамике, "Успехи физических наук", 1960, т. 72, в. 1; Брагинский С. И., Явления переноса в плазме, в сб.: Вопросы теории плазмы, вып. 1, М., 1963; П и к е л ь н е р С. Б., Основы космической электродинамики, М., 1966; Данжи Д ж., Космическая электродинамика, пер. с англ., М., 1961; Андерсон Э., Ударные волны в магнитной гидродинамике, пер. с англ., М., 1968; Ландау Л. Д., Л и ф ш и ц Е. М., Электродинамика сплошных сред, М., 1959 (Теоретическая физика). С. И, Сыроватский.
МАГНИТНАЯ ГОЛОВКА, узел устройства для магнитной записи (стирания) информации или её воспроизведения. Осн. элементы М. г.- сердечник (магнитопровод) для концентрации магнитного потока и одна или неск. обмоток для подвода или снятия электрич. сигналов. Сердечники М. г. изготовляют из железоникелевых сплавов 79НМ, 79НМ-У и 80НХС, сплавов алюминия Ю-16 и Ю-16М (алфенол), из ферритов и пермаллоя. Со стороны, обращённой к носителю записи, сердечник имеет рабочий зазор - промежуток, заполняемый немагнитным материалом (напр., фольгой из бериллиевой бронзы), обеспечивающий магнитную связь М. г. с носителем записи. В зависимости от положения рабочего зазора относительно носителя можно получить магнитную запись с продольным, поперечным и перпендикулярным намагничиванием. Сердечник М. г. может соприкасаться с носителем (контактная запись) или быть отделён от него воздушным промежутком (бесконтактная запись). На рис. схематично изображена- М. г. для наиболее употребительной контактной записи с продольным намагничиванием. В режиме записи электрич. сигналы, подаваемые в обмотку 5, наводят в сердечнике 1 магнитный поток, к-рый, пронизывая участок магнитной поверхности движущегося носителя записи 3 вблизи рабочего зазора 4, изменяет остаточную намагниченность этого участка в соответствии с записываемым сигналом. В режиме воспроизведения полезная эдс (сигнал) возникает в результате электромагнитной индукции, обусловленной относительным взаимным перемещением М. г. и носителя записи.
Схема магнитной индукционной головки: 1 - магнитопровод; 2 - дополнительный зазор; 3 - носитель записи; 4 - рабочий зазор; 5 - обмотка.
Существуют М. г., чувствительные к изменению полезного магнитного потока, эдс к-рых не зависит от скорости относит, перемещения головки вдоль дорожки записи; полупроводниковые М. г., использующие эффект Холла; М. г., действие к-рых основано на периодич. изменении магнитного сопротивления сердечника или рабочего зазора; М. г., основанные на взаимодействии магнитного поля сигналограммы с электронным лучом, и др. М. г. широко применяют в устройствах магнитной записи и воспроизведения информации (диктофонах, магнитофонах, видеомагнитофонах, запоминающих устройствах, регистраторах измерит, информации и т. п.).
Лит.: Ефимов Е. Г., Магнитные головки, М., 1967; К а г а н Б. М., А д а с ь к о В. И., П у р э Р. Р., Запоминающие устройства большой емкости, М., 1968. Д. П. Брунштейн.
МАГНИТНАЯ ГОРА, гора на Вост. склоне Юж. Урала, в Челябинской обл РСФСР. Вые. 616 м. Расположена в полосе осадочных (известняки, песчаники) и эффузивных толщ нижнекаменноугольного возраста, прорванных гранитами, диабазами и др. изверженными породами. На контакте осадочных и из-верженных пород образовалось крупное месторождение магнитного железняка (Магнитогорское месторождение; значит, часть его уже выработана, и гора частично деформирована). Рядом с М.г. на р.Урал в годы Сов. власти построены крупный металлургич. комбинат и г. Магнитогорск.
МАГНИТНАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ, метод дефектоскопии, основанный на исследовании искажений магнитного поля, возникающих в местах дефектов в изделиях из ферромагнитных материалов.
МАГНИТНАЯ ЗАПИСЬ, система записи и воспроизведения информации, в к-рой запись осуществляется изменением остаточного магнитного состояния носителя или его отд. частей в соответствии с сигналами записываемой информации; при воспроизведении происходит обратное преобразование и вырабатываются сигналы информации, соответствующие указанным изменениям. М. з. очень распространена. Она применяется для записи звука (магнитофоны, диктофоны), изображения и его звукового сопровождения (видеомагнитофоны), сигналов измерения, управления и вычисления (точная запись) и т. д.
При М. з. (рис.) электрич. сигналы, поступающие на вход канала записи (напр., усилителя магнитофона), подвергаются усилению и различным преобразованиям для получения необходимого качества записи. Последним звеном канала является записывающая магнитная головка. Магнитное поле головки, рассеиваемое над рабочим зазором, пропорционально силе тока в её обмотке. Оно действует на движущийся носитель и, намагничивая его отд. участки в соответствии с записываемыми сигналами, образует дорожку магнитной записи. Носителем может быть хорошо намагничиваемое и длительно сохраняющее магнитное состояние ферромагнитное тело различной формы: нить (магнитная проволока), лента (магнитная лента), диск, барабан, лист. Сигналограмма, т. е. носитель с нанесённой дорожкой записи, соприкасаясь во время движения с рабочим зазором сердечника воспроизводящей магнитной головки, аналогичной по конструкции записывающей, возбуждает в нём магнитный поток, пропорциональный намагниченности отд. участков дорожки. Изменения потока вызывают появление (в обмотке головки) эдс, содержащей записанную информацию. В канал воспроизведения, кроме головки, входят устройства для усиления сигналов и их преобразований, обратных преобразованиям в канале записи. Стирание (уничтожение) записи осуществляется размагничиванием или однородным намагничиванием носителя до насыщения. Его производят или в спец. устройствах, где вся запись на носителе может быть стёрта одновременно, или во время записи - стирающей головкой, установленной до записывающей (по движению носителя). При этом через обмотку стирающей головки пропускают определённой силы постоянный или переменный ток. Качество М. з. тем выше, чем больше скорость записи. Для записи электрич. колебаний со звуковыми частотами от 30 гц до 16 кгц достаточна скорость движения ленты 9,5 см/сек. В видеомагнитофоне для записи сигналов в диапазоне частот до 10-15 Мгц скорость перемещения вращающейся головки относительно ленты повышается почти до 50 м/сек. Для увеличения плотности М. з. на носителе располагается неск. параллельных дорожек записи.
Схема устройства для магнитной записи и воспроизведения: Л - движущийся носитель; ГЗ - магнитная головка записи; ГВ - магнитная головка воспроизведения; ГС - магнитная головка стирания; ИС - источник электропитания головки стирания; УЗ - усилитель записываемых электрических сигналов; УВ - усилитель воспроизводимых электрических сигналов; K1, К2 - соответственно подающая и принимающая (магнитную ленту) катушки; Р1 Р2 - ролики, направляющие магнитную ленту Л.
Существует неск. способов М. з., различающихся: направлением намагничивания носителя, видами преобразования сигналов в каналах записи и воспроизведения и иногда подачей в обмотку записывающей головки, кроме тока сигнала, дополнит, постоянного или переменного тока подмагничивания (для достижения почти полной пропорциональности между намагниченностью носителя и силой тока сигнала). Так, напр., в магнитофонах подмагничивание носителя при записи осуществляется током с частотой 40-200 кгц (высокочастотное подмагничивание). В этом случае процесс записи становится процессом безгистерезисного намагничивания носителя полем записываемых сигналов и устраняются искажения, связанные с кривизной обычной (гистерезисной) характеристики ферромагнетика. Преимущество М. з. заключается в простоте аппаратуры, моментальной готовности записи, практич. неизнашиваемости сигналограммы и возможности многоразового использования носителя. К недостаткам М. з. относятся её невидимость, что в нек-рых случаях (напр., в звуковом кино) затрудняет монтаж сигналограммы, искажения информации из-за относительно больших шумов, возникающих от магнитной и механич. неоднородности носителя, и копирэффекта. Копии магнитных сигналограмм изготавливаются либо перезаписью (иногда на повышенной скорости), либо контактным копированием в тепловом или магнитном поле. Осн. направлением развития М. з. является совершенствование носителя с целью повышения плотности записи и увеличения её достоверности.
Лит.: физические основы магнитной звукозаписи, М., 1970; Техника магнитной видеозаписи, М., 1970. В. Г. Корольков.
МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ, вектор магнитной индукции В, основная характеристика магнитного поля (см. Индукция электрическая и магнитная). Единицей М. и. в Международной системе единиц служит тесла (тл), в СГС системе единиц - гаусс (гс), 1 тл = 104гс. Магнитометры, применяемые для измерения М. и., называют т е с л а м е т р а м и.
МАГНИТНАЯ ЛЕНТА, носитель магнитной записи, представляющий собой тонкую гибкую ленту, состоящую из основы и магнитного рабочего слоя. Рабочие свойства М. л. характеризуются её чувствительностью при записи и искажениями сигнала в процессе записи и воспроизведения. Наиболее широко применяется многослойная М. л. с рабочим слоем из игольчатых частиц магнитно-твёрдых порошков гамма-окиси железа (у-Fе2О3), двуокиси хрома (СrО2) и гамма-окиси железа, модифицированной кобальтом, ориентированных обычно в направлении намагничивания при записи. В 1973 фирмой "Филипс" (Нидерланды) разработан высококачественный порошок с очень мелкими игольчатыми частицами железа. В качестве основы М. л. используются полиэтилен-телефталатная (лучшая), поливинилхло-ридная, ди- и триацетатная плёнки. Рабочий слой наносится на основу в виде магнитного лака, состоящего из магнитного порошка, связующего вещества, растворителя, пластификатора и различных добавок, улучшающих качество М. л. После нанесения магнитного лака и его затвердевания М. л. сматывается в рулоны, а затем разрезается на полосы нужной ширины. Для улучшения качества поверхности рабочего слоя М. л. каландрируют или полируют. М. л. желательно хранить в помещении с кондиционированным и обеспыленным воздухом при темп-ре 20 ± 5 °С и относит, влажности 60 ± 5%. Для работы в особо тяжёлых климатич. условиях применяют металлич. или биметаллич. М. л.
Ширина и толщина М. л. зависят от её назначения. В звукозаписи используют М. л. шириной 3,81 и 6,25 мм и толщиной 9, 12, 18, 27, 37 и 55 мкм (кассетные и катушечные бытовые магнитофоны, студийные магнитофоны). Видеозапись осуществляется на М. л. шириной 50,8 и 25,4 мм и толщиной 37 мкм (студийные видеомагнитофоны), 6,25 и 12,7 мм при толщине 37 мкм (бытовые видеомагнитофоны). В запоминающих устройствах применяют М. л. шириной 12,7 мм и толщиной 37 мкм (в ЭВМ первого "поколения" использовались также М. л. шириной 19,05 и 35 мм при толщине св. 50 мкм). В измерит, аппаратуре применяются М. л. шириной 6,25 мм и толщиной 18 мкм, а также 12,7 и 25,4 мм и толщиной 37 мкм. В кино используют перфорированные М. л. шириной 35 мм и толщиной 150 мкм. В СССР тип М. л. обозначается комбинацией из пяти элементов: первый элемент - буква, обозначает назначение (напр., А - звукозапись; Т - видеозапись и т. д.); второй элемент - цифра (от О до 9), указывает на материал основы; третий элемент - цифра (от 0 до 9), обозначает толщину М. л. (напр., 2 - 18 мкм, 3 - 27 мкм и т. д.); четвёртый элемент - цифра (от 01 до 99), обозначает технологич. разработку; пятый элемент - ширина М. л. в мм. Иногда ставят шестой дополнит, буквенный индеке: П - для перфорированных М. л.; Р - для М. л. к студийным магнитофонам; Б - для М. л. к бытовым магнитофонам. Напр., А-4402-6 обозначает М. л. для звукозаписи на лавсановой основе, толщиной 37 мкм, шириной 6,25 мм (технологич. разработка - 02). Разрабатываются металлизированные М. л. с тонким рабочим слоем из сплавов Со - Ni, Со - Р, Со - N -Р и Со - W, нанесённым электроосаждением, химич. восстановлением или напылением в вакууме.
Лит.: М а з о Я. А., Магнитная лента, М., 1968; Каган Б. М., Адасько В. И., Пурэ Р. Р., Запоминающие устройства большой емкости, М., 1968. Я. А. Мазо, Д. П. Брунштейн.
МАГНИТНАЯ ОБРАБОТКА водных систем, изменение свойств технич. воды, водных растворов и суспензий после их протекания сквозь магнитные поля. Впервые М. о. была применена в Бельгии (1945) для уменьшения образования накипи в паровых котлах. Впоследствии сов. учёными было установлено, что М. о. изменяет мн. коллоидно-хим. процессы. Так, она ускоряет коагуляцию взвесей, смачивание водой твёрдых поверхностей, адсорбцию поверхностно-активных веществ, процессы кристаллизации и растворения. С помощью М. о. можно уменьшать образование различных отложений на твёрдых поверхностях (напр., накипи различных солей). В промышленности для этой цели применяются тысячи магнитных аппаратов. Путём М. о. улучшаются очистка воды от взвесей, процессы обогащения полезных ископаемых, повышаются пластичность бетонной смеси и прочность бетона, кирпича и др. изделий из вяжущих веществ. Обработанная вода изменяет свои биологич. свойства.
М. о. осуществляется с помощью аппаратов, состоящих из неск. пар постоянных магнитов или электромагнитов, между полюсами к-рых протекают водные системы. Эффективность М. о. зависит гл. обр. от напряжённости и градиента напряжённости магнитного поля, скорости течения, состава жидкой фазы водной системы. Изменение свойств в результате М. о. вызвано воздействием магнитных полей на примеси, содержащиеся в водной системе.
Лит.: Вопросы теории и практики магнитной обработки воды и водных систем, М., 1971. В. И. Классен.
МАГНИТНАЯ ПОСТОЯННАЯ, коэффициент пропорциональности n0, появляющийся в ряде формул магнетизма при записи их в рационализованной форме (в Международной системе единиц). Так, индукция В магнитного поля и его напряжённость Н связаны в вакууме соотношением В = nоН, где nо=4Пи*10-7 гн/м а ~1,26-10-6 гн/м.
МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ, физическая величина, характеризующая связь между магнитной индукцией В и магнитным полем Н в веществе. Обозначается д, у изотропных веществ n = В/Н (в СГС системе единиц) или д = В/nоН (в Международной системе единиц СИ, nо-магнитная постоянная). У анизотропных тел (кристаллов) М. п.- тензор. М. п. связана с магнитной восприимчивостью и соотношением д, = 1 + 4Пи*n (в СГС системе единиц) или ц = 1 + и (в ед. СИ), д измеряется в безразмерных единицах. Для физич. вакуума x = 0 и n = 1.
У диамагнетиков x < 0 и n < 1, у парамагнетиков и ферромагнетиков х>0 и n > 1. В зависимости от того, измеряется ли ц ферромагнетиков в статич. или переменном магнитном поле, её наз. соответственно статической или д и-намической М. п. Значения этих М. п. не совпадают, т. к. на намагничивание ферромагнетиков в переменных полях влияют вихревые токи, магнитная вязкость и резонансные явления. М. п. ферромагнетиков сложно зависит от Н, для описания этой зависимости вводят понятия дифференциальной, начальной и максимальной М. п. (см. Магнитная восприимчивость).
Лит.: ВонсовскийС. В,, Магнетизм, М., 1971. С. В. Вонсовский.
МАГНИТНАЯ РАЗВЕДКА, магниторазведка, геофизич. метод разведки, основанный на различии магнитных свойств горных пород. Применяется на всех этапах геологич. исследований и включает: измерения напряжённости геомагнитного поля или его элементов (см. Земной магнетизм); построение магнитных карт; геологич. истолкование результатов измерений, опирающееся на определения магнитных характеристик горных пород.
М. р. изучает магнитные аномалии, создаваемые геологич. телами, намагниченными современным (индуцированная намагниченность) и древним (остаточная намагниченность) магнитными полями Земли. Намагниченность горных пород определяется наличием в них ферромагнитных минералов (магнетит, пирротин). Особенно интенсивные магнитные аномалии создают изверженные породы основного и ультраосновного составов, магнетитовые железные руды и др. Измерения при М. р. производятся на поверхности Земли, с самолётов или вертолётов (аэромагнитная съёмка), с движущихся судов (гидромагнитная съёмка или морская М. р.), в горных выработках (подземная М. р.), в буровых скважинах (скважинная М. р.). Для измерений применяются различные магнитометры. Чаще всего измеряются относительные значения (приращения в пространстве) вертикальной составляющей напряжённости магнитного поля Земли Z (наземные съёмки), реже - горизонтальной составляющей Н, а при аэромагнитных и гидромагнитных съёмках - модуль вектора полной напряжённости геомагнитного поля Т или его приращение T. При М. р. приходится учитывать вариации магнитные. Наземные съёмки, как правило, производятся по прямолинейным профилям, при соотношении расстояний между профилями и точками наблюдений на них от 10 : 1 до 1:1. При аэромагнитной и гидромагнитной съёмке измерения производятся непрерывно или дискретно в движении вдоль сети прямолинейных, а иногда криволинейных (в горной местности) профилей.
В результате интерпретации данных М. р. определяют глубину и др. элементы залегания намагниченных тел в земной коре, к-рые служат источниками аномального магнитного поля. М.р. самостоятельно, а также в комплексе с др. геофизич. и геологич. методами, применяется для изучения регионального глубинного строения земной коры, в т. ч. для определения глубины залегания фундамента платформ (при поисках нефти и газа); геологического картирования поисков магнитных разновидностей железных руд, а также рудных и нерудных месторождений, связанных с основными и ультраосновными породами (никель, хром, титан, алмазы и др.); цветных, редких и благородных металлов, руды к-рых содержат акцессорные магнитные минералы (свинец, олово, россыпные золото и платину и др.); рудных скарновых месторождений, обогащённых, как правило, магнетитом (железо, вольфрам, молибден, медь и др.); месторождений пьезооптич. минералов (пьезокварц, исландский шпат, оптич. флюорит), связанных с магнети-товой минерализацией, зонами дробления и интрузиями ультраосновных пород; алюминиевых руд, если они представлены магнитными разновидностями бокситов,
При разведке жел. руд М. р. в сочетании с измерениями магнитной восприимчивости пород в горных выработках и буровых скважинах позволяет уточнять положение железорудных тел, а также оценивать процентное содержание магнитного железа в рудах.
М. р. зародилась в 17 в., когда в Швеции Д. Тиласом был изобретён прибор для поисков магнитных руд - шведский горный компас. В России первые магнитные наблюдения с компасом для поисков жел. руд осуществлены в сер. 18 в. на Урале, где была открыта гора Магнитная. В 20-х гг. 19 в. в США и Канаде производились поиски сильномагнитных руд с помощью стрелочного инклинатора. По инициативе Д. И. Менделеева в 1899 на Урале проведены магниторазведочные работы, в результате к-рых оконтурен ряд железорудных залежей. С помощью М. р. открыты железорудные месторождения Курской магнитной аномалии. В 1922 на основе идей советского геолога А. Д. Архангельского магнитные съёмки начали применять для изучения глубинного геологич. строения - фундамента платформ, перекрытого толщами осадочных пород. В 1936 сов. геофизик А. А. Логачёв создал (совместно с А. Т. Майбородой) первый в мире аэромагнитометр и разработал методику аэромагнитной съёмки. В 50-х и 60-х гг. 20 в. в Финляндии, Швеции и СССР разработаны аппаратура и методика М. р. в буровых скважинах.
Лит.; Логачев А. А., Магниторазведка, 3 изд., Л., 1968; Федынский В. В., Разведочная геофизика, 2 изд., М., 1967; Магниторазведка, М., 1969 (Справочник геофизика, т. 6). В. Е. Никитский.
МАГНИТНАЯ СТРУКТУРА атомная, периодическое пространственное расположение и ориентация атомных магнитных моментов в магнитоупорядоченном кристалле (ферро-, ферри- или антиферромагнетике). Атомную М. с. следует отличать от доменной магнитной структуры, определяемой характером и взаимным расположением доменов. Периодичность расположения атомных магнитных моментов в пространстве определяется кристаллич. структурой вещества. За взаимную ориентацию моментов ответственно обменное взаимодействие электрич. природы, за их общую ориентацию относительно кристаллографич. осей - силы магнитной анизотропии. Более сложные (и слабые) типы магнитного взаимодействия могут усложнять атомную М. с. (см. Метамагнетик). Различают два основных класса магнитных веществ, связанных с определённой атомной М. с.: вещества с ненулевым суммарным макроскопич. магнитным моментом М (М не равно 0) и вещества с М = 0. Первому случаю соответствует ферромагнитная М. с. (рис. 1, а): магнитные моменты всех атомов выстраиваются вдоль одного направления (оси лёгкого намагничивания), которое может быть различным у разных кристаллов. Второму случаю соответствует антиферромагнитная М. с. (рис. 1, б): у каждого магнитного момента в ближайшем окружении имеется компенсирующий момент, ориентированный строго антипараллельно. В зависимости от характера ближайшего окружения могут осуществляться различные антиферромагнитные М. с. (напр., структуры, показанные на рис. 1, б, в и г). Антиферромагнитные М. с. могут иметь периоды большие, чем периоды атомной структуры, в целое число раз. Иногда осуществляются антиферромагнитные М. с. с ориентацией магнитных моментов вдоль двух или трёх осей и ещё более сложные - зонтичные, треугольные и др. (рис. 1, д, е).
Рис. 1. Типы магнитных структур: а - ферромагнитная, периоды атомной а и магнитной ам элементарных ячеек совпадают; б, в и г - антнферромагнитные структуры, Дм в нек-рых направлениях в два раза больше а; д - треугольная; е - зонтичная; ж - ферримагнитная; з - слабоферромагнитная, угол склонения на рисунке сильно увеличен.
Близки к антиферромагнитной М. с. ферри магнитные структуры с М не равно 0. Они имеют место, когда антиферромагнитная М. с. образуется атомами или ионами с разными по величине магнитными моментами (рис. 1, ж). При этом значение М определяется величиной разности моментов двух магнитных подрешёток (систем одинаково ориентированных магнитных моментов). Другой случай осуществляется в слабых ферромагнетиках: наличие дополнительных сил межатомного воздействия приводит к неколлинеарности магнитных моментов и появлению суммарной ферромагнитной составляющей (рис. 1, з). См. Слабый ферромагнетизм.
Более сложный (дальнодействующий) характер межатомного взаимодействия в нек-рых случаях приводит к установлению геликоидальных М. с. В последних магнитные моменты соседних атомов повёрнуты друг относительно друга так, что концы изображающих их векторов лежат на одной спиральной линии. В зависимости от величины проекции магнитных моментов на направление оси спирали различают неск. видов геликоидальных М. с. (рис. 2). Существенное отличие геликоидальных М. с. от остальных М. с. заключается в том, что в общем случае шаг спирали несоизмерим с соответствующим периодом кристаллич. решётки и, кроме того, зависит от темп-ры.
Полная классификация М. с. основывается на теории магнитной симметрии, учитывающей не только расположение, но и ориентацию атомных магнитных моментов в кристалле. В число преобразований магнитной симметрии, кроме обычных поворотов вокруг осей симметрии, отражения в плоскостях симметрии и трансляций, дополнительно входит преобразование К, изменяющее направления магнитных моментов на противоположные. Введение преобразования R увеличивает число классов симметрии с 32 до 122, а число пространственных групп симметрии - с 230 до 1651. Вещества, обладающие М. с., описываются теми группами магнитной симметрии, в к-рые R входит в виде произведений с обычными элементами симметрии кристаллов.
Рис. 2. Примеры спиральных магнитных структур (А - период спирали): а - простая спираль с нулевым значением проекции магнитного момента на ось спирали; б - ферромагнитная (коническая) спираль с постоянным значением проекции магнитного момента на ось спирали.
М. с. кристалла и его физ. (в первую очередь магнитные) свойства тесно взаимосвязаны. Поэтому косвенные суждения о М. с. могут быть высказаны на основе данных об этих физ. свойствах вещества. Прямые данные о М. с. кристаллов позволяет получить магнитная нейтронография. Со времени первой работы в этой области (1949) нейтронографически установлена М. с. более тысячи различных металлов, сплавов и хим. соединений. Для установления М. с. может быть использован также ядерный гамма-резонанс (Мёссбауэра эффект).
Лит.: И з ю м о в Ю. А., Озеров Р. П.. Магнитная нейтронография. М., 1966: Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971; Коп цик В. А., Шубниковские группы, М., 1966. Р. П. Озеров.
МАГНИТНАЯ СЪЁМКА, систематические измерения элементов земного магнетизма и составление по данным измерениймагнитных карт. Различают общую и детальную М. с. Общая М. с., осуществляемая на больших площадях при сравнительно редкой сети пунктов измерения (отстоящих на десятки и сотни км), позволяет изучить основные закономерности распределения геомагнитного поля. Карты, составленные на основе общей М. с., необходимы для морской и воздушной навигации, обнаружения значительных магнитных аномалий, изучения векового хода элементов земного магнетизма. Детальная М. с. с расстоянием между пунктами (маршрутами) измерений от 1 м до неск. км служит гл. обр. для геологич. картирования и поиска рудных месторождений (см. Магнитная разведка).
При М. с. обычно измеряют модуль вектора полной напряжённости геомагнитного поля, однако для целей геологической разведки часто ограничиваются относит, определением вертикальной составляющей геомагнитного поля. М. с. осуществляют различного типа магнитометрами, устанавливаемыми на спутниках, самолётах (см. Аэромагнитная съёмка), немагнитных судах и наземных видах транспорта. Непрерывные наблюдения за изменениями геомагнитного поля с течением времени (за вековым ходом поля) проводятся сетью магнитных обсерваторий.
Лит.: Яновский Б. М., Земной магнетизм, [3 изд.]. т. 1, Л., 1964.
МАГНИТНАЯ ТЕКСТУРА, см. Текстура магнитная.
МАГНИТНАЯ ТЕРМОМЕТРИЯ, метод измерения температур, применяемый в основном ниже 1К. В М. т. термометрическим свойством служит магнитная восприимчивость х парамагнетика. Для М. т. подбирают парамагнетики, у к-рых х простейшим образом зависит от темп-ры: X = С/Т (см. Кюри закон). По измеренному в слабом внешнем магнитном поле значению х и известной для данного парамагнетика постоянной Кюри С может быть определена т. н. магнитная темп-pa Т*. В области темп-р, в к-рой выполняется закон Кюри, Т* совпадает с термодинамич. темп-рой Т. При понижении темп-ры закон Кюри перестаёт быть точным и Т* может заметно отличаться от Т. Практически магнитную темп-ру переводят в термодинамич. по таблицам и кривым, составленным на основании тщательных исследований зависимости восприимчивости х парамагнитных солей от темп-ры (см. Магнитное охлаждение).
Лит.: физика низких температур, пер. с англ.. под общ. ред. А. И. Шальникова, М., 1959, гл. 7; Мендельсон К., На пути к абсолютному нулю, пер. с англ., М.. 1971.
МАГНИТНАЯ ТОНКАЯ ПЛЁНКА, поли- или монокристаллич. слой ферромагнитного металла, сплава или магнитного окисла (феррита и др.) толщиной от 0,01 до 10 мкм. М. т. п. находит применение в качестве запоминающих элементов в вычислит, технике (см. Запоминающее устройство) и индикаторов при физич. исследованиях. Металлич. плёнки получают вакуумным напылением или электролитическим осаждением металла на подложку (сплошным слоем или отдельными "пятнами"), окисные - с помощью хим. реакций и другими методами. Толщины М. т. п. сравнимы с равновесными размерами магнитных доменов. Малая толщина магнитных плёнок препятствует возникновению в них при перемагничивании значит, токов индукции (вихревых токов). Перечисленные и др. особенности М. т. п. приводят к отличию их физ. свойств от свойств массивных образцов .магнитных материалов.
У металлич. М. т. п. толщиной ~0,1 мкп намагниченность однородна по толщине ц ориентируется в их плоскости.
Изготовленные в магнитном поле, такие плёнки обладают значит, магнитной анизотропией, осью лёгкого намагничивания, направленной вдоль поля, и прямоугольной петлей гистерезиса.
Значение коэрцитивной силы Нс(порогового поля перемагничивания) у плёнок из пермаллоя (80-82% Ni, остальное Fe) толщиной 0,1-10 мкм составляет 0,2 - 2 а/см.
Важным свойством М. т. п., применяемых в вычислительной технике, является быстрота их перемагничивання. Пермаллоевые М. т. п. способны в импульсных полях ~10 а/см перемагничи-ваться за 10-9 сек (быстрее др. магнитных материалов), скорость перемагничивания здесь уже частично ограничена инерционными свойствами элементарных носителей магнитного момента (спинов).
У М. т. п. обнаружены особенности в ферромагнитном резонансе и в гальваномагнитных свойствах; при перемагничивании М. т. п. за 10-9 сек в ней возникает инверсия населённостей магнитных ядерных уровней и возможен мазерный эффект (см. Мазер).
У металлич. М. т. п. толщиной ~10 мкч получено особое пернодич. распределение намагниченности с частичным её выходом из плоскости плёнки - полосовая доменная структура. Поле, необходимое для её перестройки, составляет у пермаллое-вых плёнок 10-100 а!см и уменьшается при нагреве, в частности, световым лучом. М. т. п. из сплава Mn - Bi намагничиваются по нормали к поверхности, диаметр независимо намагничиваемых участков может быть снижен до 1 мкм. Плёнки и более толстые слои окислов редкоземельных металлов прозрачны для видимого света, что важно для изучения процессов их намагничивания и технич. применений.
На М. т. п. осуществляются запоминающие и логич. устройства, основанные на управлении поворотом намагниченности отд. плёночных элементов или участков плёнки, на смещении доменных границ, изменении параметров полосовой доменной структуры и т. д. Запись информации и её неразрушающее считывание возможны как посредством подаваемых по проводникам электрич. сигналов, так и световым лучом. В распространённых запоминающих устройствах матричного типа используется наличие у М. т. п. с прямоугольной петлей гистерезиса двух устойчивых антипараллельных направлений намагниченности, соответствующих записи "О" и "1" в двоичной системе счисления (1 бит информации). Установленное записывающим сигналом направление намагниченности определяет полярность сигнала при считывании и, следовательно, характер записанной информации ("О" или "1"). В таких устройствах наряду с одно- и многослойными плоскими пермаллоевыми М. т. п. применяются цилиндрич., наносимые непосредственно на провода. Плотность записи информации достигает 100 бит/мм2. Низкокоэрцитивные М. т. п. применяются также в сочетании со слоями редкоземельных магнитных окислов, ферритов-гранатов и др., толщиной до 100 мкм, в к-рых могут быть созданы цилиндрич. домены с намагниченностью, нормальной к поверхности слоя. На 1 мм2такой плёнки может расположиться до 600 доменов, что перспективно для дальнейшей миниатюризации и увеличения быстродействия вычислит, машин. Плёнки с полосовой доменной структурой используются для оптич. записи изображений, в частности голографической (см. Голография).
Лит.: Суху Р., Магнитные тонкие пленки, пер. с англ., М., 1967; Б :а р д и ж В. В., Магнитные элементы цифровых вычислительных машин, М., 1967; физика магнитных плёнок, Иркутск, 1968; Колотов О. С., Погожее В. А., Телеснин Р. В., Методы и аппаратура для исследования импульсных свойств тонких магнитных пленок, М., 1970; Фотографирование на магнитные плёнки, М., 1971; "Изв. АН СССР, Серия физика", 1972, т. 36, № 7; Крайзмер Л. П., Быстродействующие ферромагнитные запоминающие устройства, М.- Л., 1964; "Institute of Electrical Electronics Engineers. Transactions on Magnet", 1965-72, v. 1-8. К. М. Поливанов, А. Л. Фрумкин.
МАГНИТНАЯ ЦЕПЬ, последовательность магнетиков, по к-рым проходит магнитный поток. Понятием М. ц. широко пользуются при расчётах электрич. машин, трансформаторов, постоянных магнитов, электромагнитов, реле, магнитных усилителей, электроизмерительных и др. приборов. В технике распространены как М. ц., в к-рых магнитный поток практически полностью проходит в ферромагнитных телах (замкнутые М. ц.), так и М. ц., включающие, помимо ферромагнетиков, диамагнитные среды (напр., воздушные зазоры). Если магнитный поток возбуждается в М. ц. постоянными магнитами, то такую цепь наз. поляризованной. М. ц. без постоянных магнитов наз. нейтральной, магнитный поток в ней возбуждается током, протекающим в обмотках, охватывающих часть или всю М. ц. В зависимости от характера тока возбуждения различают М. ц. постоянного, переменного и импульсного магнитных потоков. Вследствие полной формальной аналогии электрич. и магнитных цепей к ним применим общий математич. аппарат. Напр., для М. ц. аналогом Ома закона служит формула F = Ф*Rm, где Ф - магнитный поток, Rm - магнитное сопротивление, F - магнитодвижущая сила. К М. ц. применимы Кирхгофа правила и т. д. Существует, однако, и принципиальное различие между М. ц. и электрической цепью: в М. ц. с неизменным во времени потоком Ф не выделяется Джоулево тепло (см. Джоуля - Ленца закон), т. е. нет рассеяния электромагнитной энергии.
Лит.: Калашников С. Г., Электричество, М., 1956 (Общий курс физики, т. 2); Поливанов К. М., Ферромагнетики, М.- Л., 1957.
МАГНИТНОЕ НАСЫЩЕНИЕ, состояние парамагнетика или ферромагнетика, при к-ром его намагниченность J достигает предельного значения Jбесконечность - намагниченности насыщения, не меняющейся при дальнейшем увеличении напряжённости намагничивающего поля. В случае ферромагнетиков Jбесконечность достигается при окончании процессов т. н. технич. намагничивания: а) роста доменов с магнитным моментом, ориентированным по оси лёгкого намагничивания, в результате процесса смещения границ доменов; 6) поворота вектора намагниченности образца в направлении намагничивающего поля (т. н. процесса вращения); и парапроцесса - увеличения под действием сильного внешнего поля числа спинов, ориентированных по полю, за счёт спинов, имеющих антипараллельную ориентацию. На практике обычно получают технич. М. н. (при 20 оС в полях от неск. э до ~104 э), т. к. для осуществления парапроцесса (вдали от Кюри точки) требуются очень сильные поля. В случае парамагнетиков состояние, близкое к М. н., достигается в полях ~10 кэ (~103 ка/м) при темп-pax ~1К.
Лит.: Киренский Л. В., Магне-тизм, 2 изд., М., 1967; Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971.
МАГНИТНОЕ ОБОГАЩЕНИЕ, способ отделения полезных минералов от пустой породы и вредных примесей, основанный на действии магнитного поля на минеральные частицы, обладающие различной магнитной восприимчивостью. Создание первых магнитных сепараторов относится к 18 в., а совершенствование и пром. применение - к 1892-1906 (Швеция и др.). В России первый магнитный сепаратор сконструирован в 1911; их серийное изготовление и сооружение фабрик для М. о. началось только в годы Сов. власти. В СССР на обогатит, фабриках с помощью М. о. ежегодно перерабатывается ок. 500 млн. т полезных ископаемых (1973). Исходные материалы для прямого М. о.: бедные железные руды (гл. обр. магнетитовые), марганцевые, титановые (содержащие ильменит и титаномагнетит), вольфрамовые (вольфрамитовые) и нек-рые др. полезные ископаемые, при этом в магнитную фракцию (магнитный концентрат) выделяются ценные минералы. В результате М. о. содержание полезного компонента увеличивается в неск. раз и составляет в магнитных концентратах 95% и более, а содержание вредных Примесей значительно снижается. Доля (извлечение) полезного минерала, переходящего в концентрат (магнитную фракцию), обычно не менее 75% от исходного его количества, а для сильномагнитных - может быть более 95%. Различают М. о., при к-ром магнитные или сильномагнитные минералы под действием магнитного поля выделяются в магнитную фракцию, а слабомагнитные или немагнитные минералы - в немагнитную.
Применяется также "обратное" М. o., когда минералы магнитной фракции являются вредной примесью (напр., при перечистке оловянных, циркониевых, литиевых, бериллиевых, полевошпатовых, кварцевых и др. концентратов).
Принципиальная схема М. о. показана на рис. При сухом М. о. руда загружается на верхние барабаны магнитного сепаратора, в к-рых помещены разомкнутые постоянные магниты, создающие на барабане поле напряжённостью ок. 90 ка/м. Магнетитовая руда притягивается к полюсам (к поверхности барабана), а слабомагнитная фракция отрывается н попадает для перечистки на нижние барабаны с более сильным полем (110 ка/м). Здесь происходит до-извлечение менее магнитных кусков руды из хвостов. В случае мокрого М. о. тонкоизмельчённая магнетитовая руда с водой поступает под барабаны, вращающиеся навстречу потоку пульпы и извлекающие из него ферромагнитные минералы. При мокром обогащении марганцевых и др. слабомагнитных руд сепараторы имеют значительно более сильное поле (1500 ка/м), создаваемое в зазорах между валками и полюсами благодаря замкнутой электромагнитной системе. Рудные частицы из пульпы извлекаются валками и выносятся ими в концентратное отделение ванны. Менее магнитные фракции проходят перечистку на нижних валках. Параметры устройства и работы магнитных сепараторов определяются большим числом взаимосвязанных элементов: типом магнитной системы, числом, формой и расположением полюсов, составом магнитных материалов, диаметром роторов, частотой их вращения, крупностью руды, содержанием и вкраплением магнитных минералов, а при мокром М. о.- ещё и количеством воды, типом ванны и пр.
Схема магнитного обогащения магнетитовой руды на Соколовско-Сарбайском комбинате (Казахская ССР).
В СССР освоен (1971) выпуск большой номенклатуры магнитных сепараторов, конусов, железоотделителей, намагничивающих и размагничивающих устройств для сухого и мокрого М. о. сильномагнитных руд (магнитная восприимчивость св. 3*10-5) и для регенерации суспензий, а также для обогащения слабомагнитных материалов, восприимчивость к-рых превышает лишь 1,2*10-7. Созданы оригинальные конструкции барабанных магнитных сепараторов с электромагнитными системами и постоянными магнитами (для магнетитовых руд и суспензий) и валковых, роторных и полиградиентных барабанно-ручейковых сепараторов (для слабомагнитных руд). Это оборудование используется не только для производства рудных, но и металлизированных концентратов. Выпуск последних резко возрастает в связи с развитием прямого восстановления руд, т. е. бескоксовой и порошковой металлургии.
Лит.: Кармазин В. И., Современные методы магнитного обогащения руд черных металлов, М., 1962; Д е р к а ч В. Г., Специальные методы обогащения полезных ископаемых, М., 1966; Кармазин В. В., Кармазин В. И., Бинкевич В. А., Магнитная регенерация и сепарация при обогащении руд и углей, М., 1968. В. И. Кармазин.
МАГНИТНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ, метод получения темп-р ниже 1 К путём адиабатического размагничивания парамагнитных веществ. Предложен П. Дебаем и амер. физиком У. Джиоком (1926); впервые осуществлён в 1933. М. о.- один из двух практически применяемых методов получения темп-р ниже 0,ЗК (др. методом является растворение жидкого гелия 3Не в жидком 4Не).
Для М. о, применяют соли редкоземельных элементов (напр., сульфат гадолиния), хромокалиевые, железоаммониевые, хромометиламмониевые квасцы и ряд др. парамагнитных веществ. Кристаллич. решётка этих веществ содержит ионы Fe, Cr, Gd с недостроенными электронными оболочками и отличным от нуля собственным магнитным моментом {спином). Парамагнитные ионы разделены в кристаллич. решётке большим числом немагнитных атомов. Это приводит к тому, что магнитное взаимодействие ионов оказывается слабым: даже при низких темп-pax, когда тепловое движение значительно ослаблено, силы взаимодействия не способны упорядочить систему хаотически ориентированных спинов. В методе М. о. применяется достаточно сильное (~ неск. кэ) внешнее магнитное поле, к-рое, упорядочивая направление спинов, намагничивает парамагнетик. При выключении внешнего поля (размагничивании парамагнетика) спины под действием теплового движения атомов (ионов) кристаллич. решётки вновь приобретают хаотич. ориентацию. Если размагничивание осуществляется адиабатически (в условиях теплоизоляции), то темп-pa парамагнетика понижается (см. Магнетокалорический эффект).
Рис. 1. Энтропийная диаграмма процесса магнитного охлаждения (S - энтропия, Т - темп-pa). Кривая So - изменение энтропии рабочего вещества с темп-рой без магнитного поля; Sн - изменение энтропии вещества в поле напряжённостью Н; Speш - энтропия кристаллич. решётки (Speш~ Т3): Ткон- конечная темп-ра в цикле магнитного охлаждения.
Процесс М. о. принято изображать на термодинамич. диаграмме в координатах темп-pa Т-энтропия S (рис. 1). Получение низких темп-р связано с достижением состояний, в к-рых вещество обладает малыми значениями энтропии, В энтропию кристаллич. парамагнетика, характеризующую неупорядоченность его структуры, свою долю вносят тепловые колебания атомов кристаллич. решётки ("тепловой беспорядок") и разориентированность спинов ("магнитный беспорядок"). При Т -> 0 энтропия решётки Speш убывает быстрее энтропии системы спинов Sмагн, так что Speш при темп-рах Т < 1К становится исчезающе малой по сравнению с Sмагн В этих условиях возникает возможность осуществить М. о.
Цикл М. о. (рис. 1) состоит из 2 стадий: 1) изотермич. намагничивания (линия АБ) и 2) адиабатич. размагничивания парамагнетика (линия БВ). Перед намагничиванием темп-ру парамагнетика при помощи жидкого гелия понижают до Т ~ 1 К и поддерживают её постоянной на протяжении всей 1-й стадии М. о. Намагничивание сопровождается выделением теплоты и уменьшением энтропии до значения SH. На 2-й стадии М. о. тепловое движение, разрушая упорядоченность спинов, приводит к увеличению Sмагн Однако в процессе адиабатич. размагничивания энтропия парамагнетика в целом не меняется. Увеличение Sмагн компенсируется уменьшением Speш т. е. охлаждением парамагнетика.
Взаимодействие спинов между собой и с кристаллич. решёткой (спин-решёточное взаимодействие) определяет темп-ру, при к-рой начинается резкий спад кривой Sмагн при Т -> 0 и становится возможным М. о. Чем слабее взаимодействие спинов, тем более низкие темп-ры можно получить методом М. о. Парамагнитные соли, применяемые для М о., позволяют достичь темп-р ~10-3К.
Значительно более низких темп-р удалось достигнуть, используя парамагнетизм уже не атомов (ионов), а атомных ядер. Магнитные моменты ядер примерно в тысячу раз меньше спиновых магнитных моментов электронов, определяющих моменты парамагнитных ионов. Поэтому взаимодействие ядерных магнитных моментов значительно слабее взаимодействия моментов ионов. Для намагничивания до насыщения системы ядерных магнитных моментов даже при Т = 1 К требуются сильные магнитные поля ( ~ 107э). Практически применяют поля 105э, но тогда необходимы более низкие темп-ры (~ 0,01 К). При исходной темп-ре ~0,01 К адиабатич размагничиванием системы ядерных спинов (напр., в образце меди) удаётся достигнуть темп-ры 10-5-10-6 К. До этой темп-ры охлаждается не весь образец. Полученная темп-pa (её называют спиновой) характеризует интенсивность теплового движения в системе ядерных спинов сразу после размагничивания. Электроны же и кристаллич. решётка остаются после размагничивания при исходной темп-ре ~0,01 К. Последующий обмен энергией между системами ядерных и электронных спинов (посредством спин-спинового взаимодействия) может привести к кратковременному охлаждению всего вещества до Т ~ 10-4 К. Измеряют низкие темп-ры (~10-2К и ниже) методами магнитной термометрии. Практически М. о. осуществляют следующим способом (рис.2,а). Блок парамагнитной соли С помещается на подвесках из материала с малым коэфф. теплопроводности внутри камеры 1, к-рая погружена в криостат 2 с жидким гелием 4Не. Откачкой паров гелия темп-pa в криостате поддерживается на уровне 1,0-1,2 К (применение жидкого 3Не позволяет снизить исходную темп-ру до ~0,ЗК). Теплота, выделяющаяся в соли во время намагничивания, отводится к жидкому гелию газом, заполняющим камеру 1. Перед выключением магнитного поля газ из камеры 1 откачивают через кран 4 и т. о. блок соли С теплоизолируют от жидкого гелия. После размагничивания темп-pa соли понижается и может достигнуть неск. тысячных долей градуса. Запрессовывая в блок соли к.-л. вещество или соединяя вещество с блоком соли пучком тонких медных проволочек, можно охладить вещество практически до тех же темп-р Наиболее низкие темп-ры получают методом двухступенчатого М о. (рис. 2, б). Сначала производят адиабатич. размагничивание соли С и через тепловой ключ (теплопроводящую перемычку) К охлаждают предварительно намагниченную соль D. Затем, после размыкания ключа К, размагничивают соль D, к-рая при этом охлаждается до темп-ры существенно более низкой, чем была получена в блоке соли С. Тепловым ключом в установках описанного типа обычно служит проволочка из сверхпроводящего вещества, теплопроводность к-рой в нормальном и сверхпроводящем состояниях при Т ~ 0,1 К различается во много раз. По схеме рис 2, б осуществляют и ядерное размагничивание с тем отличием, что соль D заменяют образцом (напр., меди), для намагничивания к-рого применяется поле напряжённостью в неск. десятков кэ. М. о. широко применяется при изучении низкотемпературных свойств жидкого гелия (сверхтекучести и др.), квантовых явлений в твёрдых телах (напр., сверхпроводимости), явлений ядерной физики и т. д.
Рис. 2. Схемы установок для магнитного охлаждения: а - одноступенчатого (N, 5 - полюсы электромагнита), 6 - двухступенчатого.
Лит.: В о н с о в с к и и С. В., Магнетизм, М., 1971, с. 368-382; физика низких температур, под общ. ред. А. И. Шальни-кова, пер. с англ., М., 1959, с. 421-610; Мендельсон К., На пути к абсолютному нулю, пер. с англ., М., 1971; Амблер Е. и Хадсон Р. П., Магнитное охлаждение, "Успехи физических наук", 1959, т. 67, в. 3. А. Б. Фрадков.
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, силовое поле, действующее на движущиеся электрич. заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения. М. п. характеризуется вектором магнитной индукции В, к-рый определяет: силу, действующую в данной точке поля на движущийся электрический заряд (см. Лоренца сила); действие М. п. на тела, имеющие магнитный момент, а также другие свойства М. п.
Впервые термин "М. п." ввёл в 1845 М. Фарадей, считавший, что как электрич , так и магнитные взаимодействия осуществляются посредством единого материального поля. Классич. теория электромагнитного поля была создана Дж. Максвеллом (1873), квантовая теория - в 20-х гг. 20 в. (см. Квантовая теория поля).
Источниками макроскопич. М. п. являются намагниченные тела, проводники с током и движущиеся электрически заряженные тела. Природа этих источников едина: М. п. возникает в результате движения заряженных микрочастиц (электронов, протонов, ионов), а также благодаря наличию у микрочастиц собственного (спинового) магнитного момента (см. Магнетизм).
М.. п. электрического тока определяется Био - Савара законом; М. п. тел, имеющих магнитный момент, - формулами, описывающими поле магнитного диполя (в общем случае - мулътиполя).
Переменное М. п. возникает также при изменении во времени электрического поля. В свою очередь, при изменении во времени М. п. возникает электрич. поле. Полное описание электрич. и магнитного полей в их взаимосвязи дают Максвелла уравнения. Для характеристики М. п. часто вводят силовые линии поля (линии магнитной индукции). Ка-сательная в каждой точке такой линии имеет направление вектора В в этой точке. Числом силовых линий, проходящих через единичную перпендикулярную к ним площадку, количественно определяют индукцию поля. В местах повышенных значений В линии индукции сгущаются, в тех же местах, где поле слабее, линии расходятся (см., напр., рис. 1).
Для М. п. наиболее характерны след. проявления.
1. В постоянном однородном М. п. на магнитный диполь с магнитным моментом рт действует вращающий момент N = [Рт В] (так, магнитная стрелка в М. п. поворачивается по полю; виток с током I, также обладающий магнитным моментом, стремится занять положение, при котором его плоскость была бы перпендикулярна линиям индукции; атомный диполь прецессирует вокруг силовой линии с характеристической частотой; рис. 1, а).
2. В постоянном однородном М. п. действие силы Лоренца приводит к тому, что траектория движения электрич. заряда имеет вид спирали с кривизной, обратно пропорциональной скорости (рис. 1, б). Искривление траектории электрич. зарядов под действием силы Лоренца сказывается, напр., в перераспределении тока по сечению проводника При внесении его в М. п. Этот эффект лежит в основе гальваномагнитных, термомагнитных и др. родственных им явлений.
3. В пространственно неоднородном М. п. на магнитный диполь действует сила F, перемещающая диполь в направлении градиента поля: F = grad (pm В); так, пучок атомов, содержащий атомы с противоположно ориентированными магнитными моментами, в неоднородном М. п. разделяется на два расходящихся пучка (рис. 1, в).
Рис. 1. я- действие однородного постоянного магнитного поля на магнитную стрелку, виток с током I и атомный диполь (е- электрон атома); б -действие однородного постоянного магнитного поля на свободно движущиеся электрические заряды a (их траектория в общем случае имеет вид спирали); в-разделение пучка магнитных диполей в неоднородном магнитном поле; г -возникновение тока индукции в витке при усилении внешнего магнитного поля В (стрелками показано направление тока индукции и создаваемого магнитного поля Bинд). Здесь Рт - магнитный момент, q - электрический заряд, v - скорость заряда.
4. М. п., непостоянное во времени, оказывает силовое действие на покоящиеся электрич. заряды и приводит их в движение; возникающий при этом в контуре ток Iинд (рис. 1, г) своим М. п. Винд противодействует изменению первоначального М. п. (см. Индукция электромагнитная ).
Магнитная индукция В определяет среднее макроскопич. М. п., создаваемое в данной точке поля как токами проводимости (движением свободных носителей зарядов), так и имеющимися намагниченными телами (ионами и атомами вещества). М. п., созданное токами проводимости и не зависящее от магнитных свойств вещества, характеризуется вектором напряжённости магнитного поля Н = = В - 4Пи*J или Н = (В/nо) - J (соответственно в СГС системе единиц и Международной системе единиц). В этих соотношениях вектор J - намагниченность вещества (магнитный момент единицы его объёма), nо -магнитная постоянная.
Отношение n = В/n0Н, определяющее магнитные свойства вещества, наз, его магнитной проницаемостью. В зависимости от величины ц вещества делят на диамагнетики (n<1) и парамагнетики n>1), вещества с n>>1 наз. ферромагнетиками.
Объёмная плотность энергии М. п. в отсутствии ферромагнетикоэ: Wч = nН2/8Пи или Wм = BH/8Пи (в единицах СГС); Wм = nnоН2/2 или ВН/2 (в единицах СИ). В общем случае, где пределы интегрирования определяются начальными и конечными значениями магнитной индукции В, сложным образом зависящей от поля Н.
[1512-10.jpg]
Для измерения характеристик М. п. и магнитных свойств веществ применяют различного типа магнитометры. Единицей индукции М. п. в системе единиц СГС является гаусс (гс), в Международной системе единиц - тесла (тл), 1 тл = 104 гс. Напряжённость измеряется, соответственно, в эрстедах (э) и амперах на метр(а/м), 1 а/м = 4Пи/103 э~0,01256э; энергия М. п.- в эрг/см3или дж/м3', 1 дж/м3= 10 эрг/см3.
Магнитные поля в природе чрезвычайно разнообразны как по своим масштабам, так и по вызываемым ими эффектам. М. п. Земли, образующее земную магнитосферу, простирается до расстояния в 70-80 тыс. км в направлении на Солнце и на многие миллионы км в противоположном направлении (см. Земля). У поверхности Земли М. п. равно в среднем 0,5 гс, на границе магнитосферы ~ 10-3 гс. Геомагнитное поле экранирует поверхность Земли и биосферу от потока заряженных частиц солнечного ветра и частично космических лучей. Влияние самого геомагнитного поля на жизнедеятельность организмов изучает магнитобиология. В околоземном пространстве М. п. образует магнитную ловушку для заряженных частиц высоких энергий - радиационный пояс Земли. Содержащиеся в ра-диац. поясе частицы представляют значит, опасность при полётах в космос. Происхождение М. п. Земли связывают с конвективными движениями проводящего жидкого вещества в земном ядре (см. Земной магнетизм).
Непосредств. измерения при помощи космич. аппаратов показали, что ближайшие к Земле космич. тела - Луна, планеты Венера и Марс не имеют собственного М. п., подобного земному. Из др. планет Солнечной системы лишь Юпитер и, по-видимому, Сатурн обладают собственными М. п., достаточными для создания планетарных магнитных ловушек. На Юпитере обнаружены М. п. до 10 гс и ряд характерных явлений (магнитные бури, синхротронное радиоизлучение и др.), указывающих на значительную роль М. п. в планетарных процессах.
Межпланетное М. п.- это гл. обр. поле солнечного ветра (непрерывно расширяющейся плазмы солнечной короны). Вблизи орбиты Земли межпланетное поле ~ 10-4-10-5 гс. Силовые линии регулярного межпланетного М. п. имеют вид идущих от Солнца раскручивающихся спиралей (их форма обусловлена сложением радиального движения плазмы и вращения Солнца). М. п. межпланетной плазмы имеет секторную структуру: в одних секторах оно направлено от Солнца, |
