4. Диамагнетизм

Явление диамагнетизма заключается в том, что в веществе, помещенном в магнитное пола, возникает дополнительный магнитный момент, направленный противоположно полю. Это явление есть следствие электромагнитной индукции. За счет внешнего поля в атоме возникают индукционные токи, противодействующие е му, которые и создают добавочный магнитный момент противоположного направления. Вещество при этом намагничивается против внешнего поля.

Электрон, вращающийся по орбите, можно представить в виде своеобразного волчка о магнитным моментом. В магнитном поле возникнут силы, стремящиеся ориентировать плоскость орбиты перпендикулярно полю, что приведет к прецессии орбиты около направления поля (Рис. 23.3). Прецессия - это медленное по сравнению о осевой скоростью вращение вокруг вертикальной оси. Электронная орбита начнет прецессировать о угловой скоростью:

(25.13)

Ее называют частотой Лармора. Прецессия орбиты эквивалентна дополнительному вращению, что и вызывает дополнительный магнитный момент, который, как показывает теория, всегда противоположен .

Диамагнетизм присущ всем веществам, хотя у многих он не проявляется из-за более сильного парамагнетизма. Диамагнетизм -проявляется у тех веществ, у атомов которых орбитальные и спиновые моменты взаимно скомпенсированы. Диамагнетиками являются все инертные газы, медь, серебро, золото, висмут и др. металлы, вода. Диамагнитная восприимчивость для них отрицательна и изменяется в пределах , так что .

5. Парамагнетизм

Если результирующий магнитный момент атома не равен нулю, то в отсутствии магнитного поля магнитные моменты отдельных атомов и молекул ориентированы хаотично (Рис. 23.4).

При наложении магнитного поля возникнут силы, ориентирующие магнитные м оменты каждого атома по полю. Этой ориентации противодействует тепловое движение. В результате устанавливается некоторое распределение магнитных моментов и вещество намагничивается по полю (Рис. 23.5). С повышением температуры дезориентирующая роль теплового движения увеличивается и намагниченность убывает.

П.Кюри установил закон этой зависимости:

(23.14)

где χ - парамагнитная восприимчивость, С - константа.

П арамагнитными являются газы O₂, O, H₂, N₂; щелочные металлы, алюминий, хром, молибден, марганец и др. Для них x>0, , .

Лекция 32	Ферромагнетики. Магнитный гистерезис. Температура Кюри.
	Домены, спиновая природа ферромагнетизма. Условия для магнитного поля на границе раздела сред.

1. Ферромагнетизм

Рассмотренные явления являются слабомагнитными. Термин "магнетизм" по сути относится только к сильно магнитным веществам - ферромагнетикам, названным из-за известного представителя этого класса - обычного железа.

Причина ферромагнетизма лежит не только в строении атомов, но и в связи между атомами в кристалле. У атомов ферромагнетиков имеются незаполненные электронные слои, в результате возникает нескомпенсированный магнитный момент. Однако в отличие от парамагнетиков у ферромагнетиков расстояния между атомами в кристаллической решетке такие, что между соседними атомами устанавливается сильное взаимодействие. В результате спины атомов устанавливаются параллельно, что приводит к появлению связанных со спинами магнитных моментов. Вследствие объединения большого числа таких атомов возникает спонтанная (самопроизвольная) намагниченность, более сильная, чем способно создать внешнее поле. Такие области спонтанной намагниченности называют доменами.

В отсутствии внешнего поля наличие доменов не проявляется, т.к. каждый из них имеет случайную ориентацию. Полное упорядочение в расположении доменов происходит лишь во внешнем поле. При возрастании напряженности внешнего поля Н домены с наиболее выгодной ориентацией увеличивают свои размеры за счет процессов смещения границ и вращениями при больших напряженностях процесс завершается - вещество намагничивается. Процесс намагничивания ферромагнетиков впервые исследовал А.Г.Столетов. Кривые намагничивания, полученные им, показаны на Рис. 23.6, 23.7, 23.8.

Для ферромагнетиков магнитная проницаемость достигает больших значений. Так, для железа, например, μ_max=5000.

При намагничивании ферромагнетиков в переменном по величине и направлению внешнем поле А.Г.Столетов обнаружил способность у них сохранять намагниченность. Это приводит к магнитному гистерезису (Рис. 23.9): H_K - коэрцетивная сила, J_K - остаточная намагниченность. С повышением температуры остаточная намагниченность ферромагнетика уменьшаемся. При достаточно высокой температуре - точке Кюри она полностью исчезает. Так, для железа она - 780°, никеля - 350°, кобальта - 1150°С.

Лекция 33	Основы теории Максвелла для электромагнитного поля. Первое уравнение Максвелла. Ток смещения. Второе уравнение Максвелла. Третье и четвертое уравнения Максвелла.
	Полная система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной форме. Относительный характер электрической и магнитной составляющих поля.