41. Намагничивающиеся среды.
Намагничивающиеся среды.
На границе двух сред с разной магнитной проницаемостью меняется напряжённость магнитного поля. Это вызвано намагничиванием веществ.
Орбитальный магнитный момент электрона:
|
|
|
|
|
|
M |
= μ IS , |
(0.1) |
|||
где S - векторная площадь орбиты электрона.
По характеру намагничивания различают диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики.
Диамагнетики – в отсутствии внешнего поля магнитные моменты элементарных диполей ориентированы произвольно. Магнитные поля взаимно компенсируются и молекулы вещества не проявляют магнитных свойств. Под воздействием внешнего магнитного поля направление элементарных магнитных диполей становится близким к направлению внешнего поля и молекулы становятся магнитополярными.
Парамагнетики – молекулы обладают собственным магнитным полем в отсутствии внешнего магнитного поля, но они ориентированы хаотически. Под действием внешнего магнитного поля магнитополярные молекулы ориентируются в его направлении.
Ферромагнетики – аналогичны парамагнетикам: намагничивание вызывается упорядочением ориентации магнитных моментов атомов. Каждый атом ферромагнетика находится в сильном «молекулярном» магнитном поле смежных с ним атомов и ориентирован по направлению этого поля. Ферромагнетики распадаются на ряд микроскопических областей (областей Вейсса ли доменов), каждая из которых намагничена до определённого состояния. Однако в отсутствии внешних воздействий направление намагничивания доменов различно и средний магнитный момент всего тела равен нулю. Под действием внешнего поля ориентация доменов упорядочивается. В результате происходит намагничивание ферромагнетика, частично остающееся после исчезновения внешнего магнитного поля. Остаточное намагничивание сохраняется, пока на тело не начнут действовать новые факторы: магнитное поле обратного направления, нагревание, и т.п.
Т.о. под воздействием внешнего магнитного поля в любом веществе образуется внутреннее магнитное поле, которое взаимодействует с внешним полем и изменяет его. Вектор магнитной поляризации аналогичен вектору электрической поляризации и определяется как векторная сумма магнитных моментов молекул в единице объёма вещества:
|
|
|
|
′ . |
(0.2) |
P |
M = ∑ M |
||||
Вектор магнитной поляризации показывает насколько магнитная индукция в данной среде отличается от индукции в вакууме:
|
|
M = |
|
− μ |
|
|
|
= (μ − μ |
|
|
|
|
(0.3) |
P |
B |
0 |
H |
0 |
)H . |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Магнитная восприимчивость: |
|
||||||||||||
M = μ ′ −1 , |
|
|
|
|
|
|
|
(0.4) |
|||||
тогда:
|
|
M = μ |
|
|
. |
(0.5) |
P |
H |
|||||
|
|
M 0 |
|
|
|
|
Магнитная восприимчивость может быть как положительной, так и отрицательной, отличии от электрической. Диамагнетики имеют отрицательную маагнитную восприимчивость и относительную магнитную проницаемость меньше единицы. В диамагнетиках направление вектора намагничивания противоположно направлению вектора намагничивающего поля. Парамагнетики имеют положительную магнитную восприимчивость и относительную магнитную проницаемость больше единицы. В диамагнетиках направление вектора намагничивания совпадает с направлением вектора намагничивающего поля. Диамагнетики и парамагнетики относятся к линейным средам: в них магнитная восприимчивость не зависит от напряжённости намагничивающего поля. Численные значения магннитной восприимчивости диамагнетиков и парамагнетиков очень малы (порядка 10-5 и менее), поэтому намагничиванием этих сред часто пренебрегают.
В слабых полях феерромагнетики ведут себя как парамагнетиики, в сильных полях их магнитная восприимчивость принимает большие значения, её зависсимость от напряжённости магнитного поля имеет вид петли гистерезиса (рис.20).
Рис. 20. График зависимости магнитной поляризации ферромагнетика от напряжённости внешнего поля.
А – точка насыщения, POCT - остаточная поляризация,
FK - коэрцитивная сила.