7.4. Магнитные свойства

Подобно электрическому, магнитное поле характеризуется двумя показателями – напряженностью и индукцией.

Напряженность магнитного поля Н (а/м) определяет величину и направление действия магнитных сил.

Для описания магнитного поля пользуются еще магнитной индукцией В – векторной величиной, характеризующей интенсивность магнитного поля. Магнитная индукция численно равна э.д.с., возникшей в витке проводника под воздействием на него магнитного поля и отнесенной к единице площади витка.

Магнитная индукция не имеет ни источников, ни стоков; линии магнитной индукции непрерывны и образуют замкнутые петли.

Между магнитной индукцией В и напряженностью Н существует прямо пропорциональная зависимость

В =µ Н,

где µ – коэффициент абсолютной магнитной проницаемости, указывающий на изменение напряженности магнитного поля при внесении в него какого-нибудь вещества.

Если породу подвергнуть воздействию магнитного поля, то в результате взаимодействия поля с элементарными токами появятся силы, стремящиеся ориентировать магнитные диполи по направлению внешнего поля. Порода приобретает результирующий магнитный момент, т. е. намагничивается. Намагниченность (магнитная поляризация) I породы оценивается пределом отношения суммы магнитных моментов в некотором объеме к величине этого объема. Намагниченность можно представить как разность между магнитной индукцией в веществе и в вакууме (при постоянном Н):

По магнитным свойствам горные породы делятся на диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики.

Диамагнетики. Если магнитный момент атомов равен нулю при Н = 0, то такие породы называются диамагнетиками.

Магнитная проницаемость диамагнетиков меньше единицы. Поэтому такие породы, помещенные в магнитное поле, уменьшают плотность магнитного потока (его индукцию).

Парамагнетики. Горные породы, атомы которых обладают магнитным моментом при отсутствии внешнего поля, называются парамагнетиками. При внесении парамагнетика в магнитное поле его диполи ориентируются сообразно полю и образец намагничивается. В целом их магнитная проницаемость несколько больше единицы.

Ферромагнетики. Горные породы, у которых целые домены обладают магнитным моментом при отсутствии внешнего поля, называются ферромагнетиками. Благодаря доменам магнитная проницаемость ферромагнетиков значительно больше, чем у парамагнитных пород. Намагниченность ферромагнетиков достигается не только внешним полем, но также и намагничивающим действием дополнительного внутреннего молекулярного поля.

Намагниченность ферромагнетиков зависит от напряженности магнитного поля, причем при определенном значении Н эта зависимость исчезает — наступает насыщение. При снижении напряженности магнитного поля до нуля породы полностью не размагничиваются. Это явление носит название остаточной намагниченности. Для того чтобы породу размагнитить, к ней необходимо приложить некоторое обратно направленное магнитное поле.

С повышением температуры растет подвижность атомов, составляющих домены. При определенной температуре, называемой точкой Кюри, домены полностью лишаются магнитных моментов и ферромагнетик переходит в парамагнетик.

Большинство минералов относятся к диа-и парамагнетикам. Магнитная проницаемость диамагнитных минералов колеблется в пределах 0,99-1,0, а парамагнитных пределах 1-1,006. Ферромагнитных минералов в природе значительно меньше. Магнитная проницаемость их превышает 1,0064.

Величина магнитной проницаемости горных пород зависит от величины намагничивающего поля: она постепенно увеличивается с ростом Н до определенного максимума, а затем убывает.

Некоторые ферромагнетики обладают ярко выраженными магнитострикционными свойствами — явлением, подобным явлению пьезоэффекта. При намагничивании таких пород происходит их относительное удлинение или укорачивание.