2.6. Величины, характеризующие магнитное поле.
Для характеристики степени поляризации диэлектриков в электрическом поле была введена особая физическая величина - вектор поляризации, равный дипольному моменту единицы объема поляризованного диэлектрика.
Аналогично введем величину, характеризующую степень намагниченности вещества в магнитном поле — вектор намагниченности М. Вектор М - магнитный момент единицы объема намагниченного вещества. Чтобы его вычислить, необходимо найти векторную сумму магнитных моментов всех атомов, заключенных в виде объема намагниченного вещества.
Будем считать, что вещество однородное и все его атомы имеют один и тот же магнитный момент рm, тогда:
[М]=А∙м2/м3=А/м=Н
Магнитная
восприимчивость вещества. Ограничимся
рассмотрением простейшего случая, когда
однородное и изотропное вещество сплошь
заполняет магнитное поле:
где χm - магнитная восприимчивость вещества, безразмерная величина. Магнитная проницаемость - μ.
Количественной характеристикой, определяющей изменение поля в веществе, является безразмерная величина:
Показывает во сколько раз магнитная индукция в образце, помещенная в длинный соленоид, отличается от магнитной индукции В0 в пустом соленоиде (в вакууме).
2.7. Типы магнетиков: диа- и парамагнетики. Соотношения между проявлениями диа- и парамагнитных свойств вещества.
По интенсивности взаимодействия с магнитным полем можно все вещества разбить на 2 класса. К слабомагнитным веществам относятся все диамагпетики и парамагнетики. Эти вещества при любых температурах очень слабо взаимодействуют с магнитным полем.
К сильномагнитным веществам относятся ферромагнетики и антиферромагнетики.
Диамагнетиками называются вещества, которые выталкиваются из магнитного поля. К примеру, если между полюсами электромагнита зажечь свечу, то пламя вытолкнется из поля. Стержень из диамагнетика, подвешенный на нити в сильном магнитном поле, устанавливается поперек силовых линий. Для наблюдения диамагнетиков требуются очень сильные поля. Заметим, что на диамагнетик в магнитном поле, на один-два порядка меньше сил, действующих на парамагнетик в этом же поле.
К диамагнетикам относятся почти все газы (кроме кислорода), вода, серебро, золото, медь, алмаз, графит, висмут и многие другие органические соединения. Парамагнетики- вещества, которые втягиваются в область более сильного поля. Парамагнитная жидкость в U – образной трубке, помещенной между полюсами электромагнита в колене, поднимается. Стержень из парамагнитного вещества, подвешенный на тонкой нити, ориентируется в магнитном поле вдоль силовых линий.
По своим свойствам парамагнетики несколько напоминают ферромагнетики, по их сила взаимодействия с полем в тысячу раз слабее. К ним относят: платину, алюминий, вольфрам, все щелочные и щелочноземельные металлы, из газов — кислород и в слабой степени окись азота.
Для диамагнитных веществ:
Для парамагнетиков:
При комнатной температуре χm=2,3∙10-7