Вопрос 27

Магнитная проницаемость среды — физическая величина, показывающая во сколько раз индукция магнитного поля в однородной среде отличается от магнитной индукции внешнего (намагничивающего) поля в вакууме.

Магнитное описывается вектором напряженности Н. Для однородной изотропной среды вектор магнитной индукции связан с вектором напряженности следующим соотношением:

где ₀ — магнитная постоянная,  — безразмерная величина — магнитная проницаемость среды, показывающая, во сколько раз магнитное поле Н усиливается за счет поля среды.

Напряжённость магнитного поля (стандартное обозначение Н) — векторная физическая величина, равная разности вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности M. где—  магнитная постоянная. Единица напряженности магнитного поля — ампер на метр (А/м): 1 А/м — напряженность такого поля, магнитная индукция которого в вакууме равна 4p×10-7 Тл.

Вопрос 28

Закон полного тока для магнитного поля в веществе (теорема о циркуляции вектора В) является обобщением гдеI и I' — соответственно алгебраические суммы токов проводимости и микротоков (молекулярных токов), охватываемых произвольным замкнутым кон туром L. Таким образом, циркуляция вектора магнитной индукции В по произвольному замкнутому контуру равна алгебраической сумме токов проводимости и молекулярных токов, охватываемых этим контуром, умноженной на магнитную постоянную. Вектор В характеризует результирующее поле, созданное как макроскопическими токами в проводниках , так и микроскопическими токами в магнетиках, поэтому линии вектора магнитной индукции В не имеют источников и являются замкнутыми.Из теории известно, что циркуляция намагниченности J по произвольному замкнутому контуру L равна алгебраической сумме молекулярных токов, охватываемых этим контуром: Тогда закон полного тока для магнитного поля в веществе можно записать также в виде

где I- есть алгебраическая сумма токов проводимости. Выражение, стоящее в скобках есть введенный ранее вектор Н напряженности магнитного поля. Итак, циркуляция вектора Н по произвольному замкнутому контуру L равна алгебраической сумме токов проводимости, охватываемых этим контуром:

Вопрос 29

Классификация магнетиков

Диамагнетики –вещества, у которых индукция внутреннего поля мала по сравнению с индукцией внешнего поля,но оба поля направлены противоположно друг другу ( μ < 1, не зависит от температуры (вода, медь, графит, кварц))

Парамагнетики – вещества, у которых индукция собственного поля мала по сравнению с индукцией внешнего поля, а оба направлены одинаково.(μ > 1, зависит от температуры (алюминий, платина, натрий) при T ≈ 300 K)

Ферромагнетики – вещества, у которых при определенных условиях индукция собственного поля намного больше индукции внешнего поля и оба поля направлены одинаково. (μ >> 1, зависит от температуры и нелинейно от поля B0 (железо, никель, кобальт) для Fe, при T ≈ 300 K)

Вопрос 30

Для определения этой работы рассмотрим проводник длиной l с током I (он может свободно перемещаться), помещенный в однородное внешнее магнитное поле, перпендикулярное плоскости контура.

Под действием силы проводник переместится параллельно самому себе на от резокdx из положения 1 в положение 2. Работа, совершаемая магнитным полем, равна

так как ldx = dS — площадь, пересекаемая проводником при его перемещении в магнитном поле, BdS = dФ — поток вектора магнитной индукции, пронизывающий эту площадь. т. е.'работа по перемещению проводника с током в магнитном поле равна произведению силы тока на магнитный поток, пересеченный движущимся проводником. Полученная формула справедлива и для произвольного направления вектора В.

Вычислим работу по перемещению замкнутого контура с постоянным током I в магнитном поле. Предположим, что контур М перемещается в плоскости чертежа и в результате бесконечно малого перемещения займет положение М', изображенное на рис. штриховой линией. Направление тока в контуре (по часовой стрелке) и магнитного поля (перпендикулярно плоскости чертежа — за чертеж) указано на рисунке. Контур М мысленно разобьем на два соединенных своими концами проводника: ABC и CDА.Работа dA, совершаемая силами Ампера при рассматриваемом перемещении контура в магнитном поле, равна алгебраической сумме работ по перемещению проводников ABC (dA₁) и CDA (dA₂), т. е. Силы, приложенные к участкуCDА контура, образуют с направлением перемещения острые углы, поэтому совершаемая ими работа dA₂>0. Эта работа равна произведению силы тока I в контуре на пересеченный проводником CDA магнитный поток. Проводник CDА пересекает при своем движении поток dФ₀ сквозь поверхность, выполненную в цвете, и поток dФ₂, пронизывающий контур в его конечном положении. Силы, действующие на участокAВС контура, образуют с направлением перемещения тупые углы, поэтому совершаемая ими работа dA₁ < 0. Проводник AВС пересекает при своем движении поток dФ₀ сквозь поверхность, выполненную в цвете, и поток dФ₁, пронизывающий контур в начальном положении. Следовательно, Подставив получим выражение для элементарной работы:гдеdФ₂ - dФ₁ = dФ' — изменение магнитного потока сквозь площадь, ограниченную контуром с током. Таким образом, Проинтегрировав выражениет. е.работа по перемещению замкнутого контура с током в магнитном поле равна произведению силы тока в контуре на изменение магнитного потока, сцепленного с контуром.