37. Намагниченность.

Количественная характеристика намагниченного состояния вещества J, равная отношению магнитного момента макроскопически малого объема вещества к этому объему : , где - магнитный момент i-го атома(молекулы) из общего числа n атомов(молекул), содержащихся в объеме . Этот объем должен быть столь малым, чтобы в его пределах магнитное поле можно было считать однородным. В то же время в нем должно содержаться еще столь большое число атомов (n>1), чтобы к ним можно было применять статистические методы.

Единица намагниченности в Международной системе единиц — ампер на метр.

Намагниченность J – это магнитный момент единицы объема. В случае однородно намагниченного тела намагниченность определяется как:

J = M/V

где М — магнитный момент тела, V — его объем.

В несильных полях намагниченность прямо пропорциональна напряженности поля, вызывающего намагничивание: J =H, где H — магнитная восприимчивость вещества.

В случае неоднородно намагниченного тела намагниченность определяется для каждого физически малого объема dV:

J = dM/dV,

где dM — магнитный момент объема dV.

33. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея-Ленца.

Явление электромагнитной индукции было открыто английским ученым Фарадеем в 1831 году.

Оно заключается в том, что при любом изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, в этом проводнике возникает электрический ток, существующий в течение всего процесса изменения магнитного потока.

Явление электромагнитной индукции можно обнаружить:

1. при относительном движении катушки и магнита;

2. при изменении индукции магнитного поля в контуре, расположенном перпендикулярно линиям магнитного поля;

3. при перемене положения контура, расположенного в постоянном магнитном поле. Ток в контуре появляется как при вращении контура в поле постоянного магнита, так и при вращении самого магнита внутри контура.

Открытие электромагнитной индукции вызвало появление и бурное развитие электротехники и радиотехники.

На основании электромагнитной индукции были созданы мощные генераторы электрической энергии.

Под магнитным потоком понимают поток Ф вектора магнитной индукции через какую-либо поверхность S.

. Измеряется в Веберах.

Произведение является проекцией вектора магнитной индукции на нормаль к плоскости контура, поэтому .

Магнитный поток пропорционален числу линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность контура, и характеризует распределение магнитного поля на поверхности, ограниченной замкнутым контуром.

Фарадеем было установлено, что сила индукционного тока пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром: .

Возникновение тока в замкнутом контуре означает наличие сторонних сил, работы которых по перемещению единичного заряда в контуре называется электродвижущей силой (ЭДС). Это означает, что при изменении потока через поверхность, ограниченную замкнутым контуром, в контуре возникает ЭДС которую называют ЭДС индукции. Согласно закону Ома для замкнутой цепи . Следовательно, ЭДС индукции пропорциональна , поскольку сопротивление R не зависит от изменения магнитного потока.

Закон электромагнитной индукции формулируется так: ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулям скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром: .

Применение правила Ленца к замкнутому контуру с положительной нормалью приводит к выражению: .

Электромагнитная индукция – это возникновение электрического поля и электрического тока при изменении во времени магнитного поля или при движении проводника в магнитном поле. Эти два типа эффектов электромагнитной индукции отличаются физической природой процессов, отвечающих за их возникновение. Первый тип обусловлен наведением вихревого электрического поля переменным магнитным полем, второй – действием сил Лоренца на движущиеся заряды в стационарном магнитном поле.

Правила Ленца было установлено в 1834 году. Оно уточняет закон электромагнитной индукции, открытый в 1831 году Фарадеем. Правила Ленца определяет направление индукционного тока в замкнутом контуре при его движении во внешнем магнитном поле: направление индукционного тока всегда таково, что испытываемые им со стороны магнитного поля силы противодействуют движению контура, а создаваемый этим током магнитный поток стремится компенсировать изменения внешнего магнитного потока .

Закон Ленца является выражением закона сохранения энергии для электромагнитных явлений. При движении замкнутого контура в магнитном поле за счет внешних сил необходимо выполнить некоторую работу против сил, возникающих в результате взаимодействия индуцированного тока с магнитным полем и направленных в сторону, противоположную движению.

Для применения правила Ленца с целью нахождения направления индукционного тока в контуре следует:

1. Установить направление линий магнитной индукции В внешнего магнитного поля.

2. Выяснить, увеличивается ли поток магнитной индукции этого поля через поверхность, ограниченную контуром ( ), или уменьшается ( ).

3. Установить направление линий магнитной индукции магнитного поля индукционного тока . Эти линии должны быть направлены, согласно правилу Ленца, противоположно линиям , если , и иметь одинаковое с ними направление, если .

4. Зная направление линий магнитной индукции , найти направление индукционного тока , пользуясь правилом буравчика.

Если постоянный магнит вдвигать в катушку, замкнутую на гальванометр, индукционный ток в катушке будет иметь такое направление, которое создаст магнитное поле с вектором , направленным противоположно вектору индукции поля магнита В, т.е. будет выталкивать магнит из катушки или препятствовать его движению. При вытягивании магнита из катушки – наоборот, поле, создаваемое индукционным током, будет притягивать катушку, т.е. опять препятствовать его движению.