24. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии магнитного поля.

Проводник с индуктивностью L по которому течет ток I обладает энергией , которая локализована в возбуждающим токе магнитном поле.

В случаи бесконечно длинного соленоида, имеет место следующая формула

Разделив это выражение на объем занимаемых полем получаем полученную объемную плотность энергии . В общем случае энергия магнитного поля

25.Магнитное поле в веществе. Намагничивания. Магнитный гистерезис. Точка Кори. Домены.

Всякое вещество является магнетиком, т.е. способна под действием магнитного поля намагничиваться, приобретать магнитный момент.

Намагниченное вещество создает свое магнитное поле В, которое вместе с первичным поем Во обусловленный токами проводимости образует результирующее поле. В=В+Во.

Степень намагничения магнетика характеризуется магнитным моментом единицы объема. Эту величину называют вектором намагничения или намагниченностью и обозначают буквой жи большой J= , - физический бесконечно малый объем в окрестности данной точки, -магнитный момент отдельной молекулы.

Суммирование проводится по всем молекулам в объеме

Опыт показывает ,что J=χ*H, Н-напряженность магнитного поля; χ(хи)-характеристика для данного магнетика безразмерная величина называемая магнитной восприимчивостью.

26.Типы магнетиков. Диа- и парамагнетики.

Магнетики делятся на 3 основных типа: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики.

Диамагнетиками назыв вещества магнитные моменты атомов и молекул которых при отсутствии внешнего магнитного поля равна нулю, т.е. в атомах и молекулах диамагнитных веществ векторная сумма орбитальных магнитных моментов всех электронов равна нулю. Диамагнетиками являются цинк, золото, медь, ртуть, серебро, вода и т.д. При внесении диамагнетиков в магнитное поле в каждом его атоме наводится магнитный момент р_м, направленный против поля. В результате этого диамагнетик приобретает некоторое намагничивание J, т.к. внутренние поле диамагнетика стремится ослабить внешнее поле, то магнитная восприимчивость диамагнетика отрицательна.

Если векторная сумма орбитальных магнитных моментов всех электронов атома(молекулы) не равна нулю, то атом в целом обладает магнитным моментом. Вещество состоящее из таких атомов назыв парамагнетиком (алюминий, платина и др.).

Тепловое движение создает беспорядок в ориентации векторов р_м, поэтому в отсутствии магнитного поля результирующий магнитный момент ферромагнетика равен нулю.

При помещении парамагнетика во внешнее магнитное поле магнитные моменты молекул ориентируются в нем так, что собственное поле парамагнетика усиливает внешнее намагничивание поля, поэтому χ>0.

27.Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость среды.

Напряженность магнитного поля Н связана с магнитной индукцией в соответствии , величина µ=(1+χ) назыв относительной проницаемостью среды, тогда .

Вектор магнитной индукции В зависит от как от тока проводимости создающих магнитное поле, так и от магнитных свойств вещества, в котором расположены эти токи.

Вектор J напряженности Н не зависит от магнитных свойств вещества и определяет лишь внешнее поле, в этом его преимущество.

28.Ферромагнетики. Кривая намагничивания. Магнитный гистерезис. Точка Кюри. Домены.

Ферромагнетиками назыв такие вещества у которых внутренние (собственное) поле может в сотни и тысячи раз превышать вызвавшее его внешнее магнитное поле (железо, никель и др). У ферромагнетиков µ>>1, χ>>1. У диамаг χ<0, µ<1, парамаг µ>1, χ>0. В зависимости J=f(H) и B=f(H)

После насыщения В растет по линейному закону.

Кроме нелинейной зависимости между Jи H или В и Н для ферромагнетиков характерно также наличие магнитного гистерезиса.

Br-остаточная индукция, Нс- поорцетивная (задерживающая) сила- это напряженность поля противоположно направленного по сравнению с полем вызвавшем намагничение, которое полностью размагничивает ферромагнетика.

Замкнутая кривая, которая получается при вычерчивании зависимости B=f(H) называется петлей гистерезиса.

Свойство ферромагнетика объясняется особенностью их структуры, так называемой доменной структурой. Ферромагнетик имеет небольшую область, которая называется доменом. Домены представляют собой маленькие магнитики которых магнитный момент всех молекул направлен в одну сторону, т.к. расположение самих доменов беспорядно, то суммарный магнитный момент большого куска ферромагнетика равна нулю.

При включении внешнего поля домены ориентированного поля растут за счет доменов ориентированных против поля, что имеет обратный характер.

В более сильных полях происходит одновременная переориентация магнитных моментов в пределах всего домена, что является необратимым. Последнее служит причиной гистерезиса и остаточного намагничивания.

Температура при которой ферромагнетик превращается в парамагнетик называется точкой Кюри. У каждого ферромагнетика своя точка Кюри.