16.1 Атомдар мен молекулалардың магнит моменті
Біз білетіндей жеке атомдар мен молекулалардың магниттік қасиеттері болады. Орбита бойымен қозғалған электрондар дөңгелек токтар туғызады
,
(16.1)
мұндағы
,T
– электронның айналу жиілігі мен
периоды.
Токтың магнит моменті
,
(16.2)
мұндағы
электрон
орбитасының ауданы. Осыны ескеріп,
(16.1) өрнегін мына түрде жазуға болады
,
(16.3)
немесе векторлық түрде
.
бағыты
жазықтығына
перпендикуляр болып ток бағытымен оң
бұрандалы, ал электронның қозғалыс
бағытымен сол бұрандалы жүйені құрайды
(16.1-сурет).
|
|
|
|
Орбита бойынша қозғалған электронның орбиталды импульс моменті
,
(16.4)
-
векторы қозғалыс бағытымен оң бұранда
жүйесін құрып,
векторына
қарама-қарсы бағытталады.
Гиромагниттік қатынас - электронның магнит моментінің оның орбиталды импульс моментіне қатынасы
.
(16.5)
16.2 Заттардың магниттелуі. Магниттеліну.
Кез-келген зат магнетик болып табылады. Олар сыртқы магнит өрісінде магниттелініп, өздерінің магнит өрістерін тудырады. Сыртқы магнит өрісі болмағанда атомдардың магнит моменттері ретсіз орналасады, сондықтан магнит мометінің қорытқы орташа мәні нөлге тең. Заттардағы қорытқы магнит өрісінің индукция векторы:
(16.6)
мұндағы
–
сыртқы магнит өрісінің индукция векторы
(өткізгіштік ток өрісі);
–
магниттелген
заттың тудыратын меншікті (ішкі) магнит
өріс индукциясы.
Заттың
магниттелуі
бірлік
көлемдегі магнит моментімен сипатталады,
оны
магниттелу
векторы деп атайды. Берілген
элементар
көлемдегі магниттелу векторы:
(16.7)
мұндағы
–
магнетиктің қарастырылған нүктесінің
аймағынан алынған элементар көлем;
–
осы
көлемдегі жеке молекулалардың магнит
моменті.
16.3 Заттардағы магнит өрісі үшін магнитостатиканың негізгі теоремалары
Гаусс теоремасы. Магниттелген заттардың өрісінің өткізгіштік токтардың өрісі сияқты көздері болмайды. Сондықтан Гаусс теоремасы вакуумдегі өрістегідей өзгеріссіз жазылады
.
(16.8)
Сондықтан
векторының
сызықтары барлық жерде үздіксіз болады.
векторының
циркуляциясы туралы теорема.
Магнетиктерде циркуляция векторы
өткізгіштік
токтармен қатар
магниттелу
токтарымен анықталады
.
(16.9)
Осы өрнектерді ескеріп алатынымыз
.
(16.10)
Интеграл астындағы шама
(16.11)
магнит өрісінің кернеулігі деп аталады. Бұл шаманың физикалық мағынасы жоқ, оның көмегімен біртексіз ортадағы магнит өрісінің теңдеулерін ыңғайлы түрде жазуға болады.
векторының
циркуляция теоремасы:
тұйықталған контур бойымен алынған
векторының
циркуляциясы осы контурмен шектелген
өткізгіштік токтардың алгебралық
қосындысына тең
.
(16.12)
Тәжірибеден
магниттелу векторы магнит өрісінің
кернеулігіне тура пропорционал
,
мұндағы
-
заттың магнит қабылдағышы.
шамасы
оң және теріс шама болуы мүмкін.
Парамагнетиктерде
(
және
диамагнетиктерде
(
.
Парамагнетиктерде
,
ал
диамагнетиктерде
.
Ферромагнетиктер
үшін
векторымен
векторының
арасындағы байланыс сызықты емес және
гистерезис тұзағын құрайды.
деп
белгілеп, заттың магнит
өтімділігі
деп аталады. Осы қатынастарды пайдаланып,
және
векторларының
арасындағы
(16.13)
байланысты анықтауға болады.
Парамагнетиктер
үшін 
,
диамагнетиктер үшін
.
Диа- және парамагнетиктерде
бірден
аз ғана өзгерісте болады, сондықтан бұл
магнетиктердің магниттік қасиеттері
айтарлықтай күшті болмайды.
Барлық магнетиктер магнит қабылдағыштарына және оның таңбаларына қарай үш топқа бөлінеді:
Парамагнетиктер
-
сыртқы
магнит өрісі мен
өздік
магнит өрістері бағыттас болып, магнит
қабылдағышы
және
аралығында
жататын, температураға байланысты
өзгереді. Парамагнетиктерге мынандай
заттар жатады:
,
сілтілер т.б.
Диамагнетиктер-
сыртқы
магнит өрісі мен
өздік
магнит өрістері қарама-қарсы болып,
және
аралығында
жатады, температураға байланысты емес.
Диамагнетиктерге мына заттар жатады:
инертті газдар,
,
су, шыны т.б.
Ферромагнетиктер-
,
,
және
температураға байланысты өзгереді.
Диамагнетиктерге мына заттар жатады: темір, никель, кобальт т.б. Ферромагнетиктердің магнит қабылдағыштығы сыртқы өріс кернеулігіне байланысты.