Билет 13
1. Поясните термины: диамагнетизм, идеальный диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм, антиферромагнетизм, ферримагнетизм, температура Кюри.
Возникновение намагниченности при помещении материалов в магнитное поле происходит в соответствии со следующей классификацией явлений.
Диамагнетизм — явление, при котором магнитное вещество в магнитном поле приобретает намагниченность в направлении, противоположном вектору напряжённости магнитного поля.
Идеальный диамагнетизм — диамагнетизм, при котором намагниченность полностью компенсирует напряжённость магнитного поля, так что магнитная индукция становится равной нулю.
Парамагнетизм — явление, при котором разупорядоченные в пространстве из-за теплового движения магнитные моменты атомов или ионов в веществе приобретают под воздействием магнитного поля преимущественную ориентацию в направлении напряжённости магнитного поля.
Ферромагнетизм — явление, при котором магнитные моменты соседних атомов или ионов в веществе взаимодействуют между собой таким образом, что их магнитные моменты ориентируются в одном направлении, образуя области спонтанной намагниченности. При приложении внешней возрастающей напряженности магнитного поля происходит постепенная переориентация магнитных моментов областей спонтанной намагниченности в направлении поля и возрастание результирующего магнитного момента вещества в этом направлении до определенного предела.
Антиферромагнетизм — явление, при котором в отсутствии внешнего магнитного поля, магнитные моменты соседних атомов или ионов в веществе удерживаются в равновесном состоянии, благодаря их взаимодействиям так, что результирующий магнитный момент становится равным нулю. Приложенное внешнее магнитное поле изменяет направление магнитных моментов и возникает результирующий магнитный момент, возрастающий до определенного предела с напряжённостью магнитного поля.
Ферримагнетизм — явление, при котором в отсутствии внешнего магнитного поля, магнитные моменты одинаковых смежных атомов или ионов в веществе удерживаются, благодаря их взаимодействиям в частично скомпенсированном состоянии так, что остается результирующий магнитный момент. Приложенное внешнее магнитное поле изменяет направление магнитных моментов и результирующий магнитный момент возрастает до определенного предела с напряжённостью магнитного поля.
Температура, ниже которой магнитное вещество является ферромагнитным или ферримагнитным, а выше которой оно парамагнитное, называется температурой Кюри. Температура, ниже которой магнитное вещество является антиферромагнитным, а выше которой оно парамагнитное, называется температурой Нееля.
2. Уравнения Максвелла стационарного магнитного поля. Источники магнитного поля. Интегральные выражения параметров магнитного поля через источники.
В
стационарном электромагнитном поле
имеются постоянные токи, но отсутствует
электромагнитная индукция и
.
Система уравнений Максвелла включает
также условие непрерывности линий
магнитной индукции, закон полного тока
и закон Ома:
,
где
- объемная плотность токов;
- электрическая проводимость среды.
Второе
равенство — дифференциальная форма
закона полного тока, указывает на
существование, помимо потенциальной,
вихревой составляющей у вектора
напряженности стационарного магнитного
поля. Истоки
расположены внутри ферромагнитных
элементов (
),
а его вихри — в проводниках с током (
).
У поля вектора магнитной индукции истоки
отсутствуют (
),
а вихри располагаются в проводниках с
током и в ферромагнитных элементах, так
как
.
Знания истоков и вихрей векторного поля во всем пространстве при условии отсутствия поля на бесконечности достаточно для определения самих векторов в любой точке
,
где
для вычисления вихревой составляющей
интегрирование производится по объему
всех проводников с токами.
Поле вектора магнитной индукции только вихревое. Его определяют через векторный магнитный потенциал
.
Поэтому по аналогии с полем вектора магнитной индукции, созданного распределенными токами (см. первое слагаемое), намагниченные детали можно представить в виде магнитных токов (фиктивных):
-
объемная плотность магнитных токов
определена объемным ротором
;
- поверхностная плотность магнитных
токов определена поверхностным ротором
.