24.Магнитные свойства вещества. Диа-, пара- и ферромагнетики.

Все вещества в той или иной мере взаимодействуют с магнитным полем.

У некоторых материалов магнитные свойства сохраняются и в отсутствие внешнего магнитного поля. Намагничивание материалов происходит за счет токов, циркулирующих внутри атомов – движения электронов по орбитам и вращения вокруг собственной оси.

Поэтому намагничивание вещества следует описывать при помощи реальных атомных токов, называемых амперовскими токами.

В отсутствие внешнего магнитного поля магнитные моменты атомов вещества ориентированы обычно беспорядочно, так что создаваемые ими магнитные поля компенсируют друг друга.

При наложении внешнего магнитного поля атомы стремятся сориентироваться своими магнитными моментами по направлению внешнего магнитного поля, и тогда компенсация магнитных моментов нарушается, тело приобретает магнитные свойства – намагничивается.

В случае твёрдых тел результаты этого сложения зависят т взаимодействия частиц в твёрдом теле. Разные вещества обладают различными магнитными свойствами.

Деление веществ по магнитным свойствам:

Впервые деление веществ по магнитным свойствам предложил уже более ста лет назад М.Фарадей.

Он помещал образцы различных веществ в неоднородное магнитное поле и обнаружил, что часть из них втягивается из области с малой индукцией в область большей индукции и устанавливается вдоль линии индукции поля, а часть выталкивается из области магнитного поля с большим значением индукции, устанавливаясь поперёк линии индукции. первую группу он назвал парамагнетики (вдоль), вторую - диамагнетики (поперёк).

Среди парамагнетиков бала обнаружена группа веществ, обладающая особо сильными свойствами, как бы сверхпарамагнетики. К ним в первую очередь относятся железо, никель и кобальт. Впоследствии их выделили в особый класс ферромагников.

Диамагнетики:

Диамагне́тики - вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля. Это Bi, Hg, P, S, Au, Ag, Cu, He, H₂O, большинство органических соединений.

В отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетики немагнитны - полный магнитный момент атома (молекулы) равен нулю:

В магнитном поле у диамагнетиков происходит прецессия электронных орбит.

Это дополнительное движение приводит к возникновению индукционного магнитного момента атома, направленного против поля.

Поэтому диамагнетики намагничиваются против поля и выталкиваются из поля.

Магнитное поле в диамагнетиках ослабевает:

где μ - магнитной проницаемостью; B - индукции магнитного поля веществе; В₀ - индукция внешнего магнитного поля.

Магнитная восприимчивость у диамагнетиков:

• всегда отрицательна;

• мала;

• слабо зависит напряжённости магнитного поля;

• слабо зависит температуры.

Диамагнитный эффект наблюдается у все веществ.

Парамагнетики:

Парамагнетики - вещества, намагничивающиеся по направлению внешнего магнитного поля (щелочные и щелочноземельные металлы, кислород, NO, Al, Pt, Ti³⁺ ,V³⁺ ,Fe²⁺ , Mg²⁺).

В отсутствии внешнего магнитного поля у парамагнетиков магнитный момент атома (молекулы) отличен от нуля:

Однако, из-за теплового хаотичного движения магнитный момент всего объема парамагнетика равен нулю:

Поэтому парамагнетики намагничиваются по полю и втягиваются в область более сильного поля.

Магнитное поле в веществе слабо усиливается:

Свойства парамагнетиков

• во внешнем магнитном поле намагничиваются ;

• при отключении внешнего поля возвращаются в ненамагниченное состояние.

• индукция B пропорциональна напряженности H (как в вакууме).

В парамагнетиках наблюдается диамагнитный эффект, однако он целиком перекрывается парамагнитным эффектом.