6. Магнитостатика

6.1. Основные положения, определения и допущения в разделе «Магнитостатика»

Таблица 10

Обозначение	Название	Определяющее уравнение
1	2	3
B	магнитная индукция, Тл	, где F – сила, действующая на проводник с током,
H	напряженность магнитного поля,	, где µ– магнитная проницаемость среды; - магнитная постоянная
Ф	магнитный поток, Вб	, где S – площадь контура, α – угол между нормалью к площади контура и вектором магнитной индукции
L	индуктивность, Гн
J	намагниченность,	, где – магнитный момент, V – объем вещества

Вокруг проводников с током и постоянных магнитов образуется магнитное поле. При помещении в магнитное поле проводника с током на отрезок этого проводника действует сила, величина которой пропорциональна длине этого отрезка, току в нем, а также зависит от ориентации этого отрезка в пространстве.

Магнитное поле характеризуется вектором магнитной индукции . Вектор магнитной индукции направлен вдоль отрезка проводника с током, когда этот отрезок ориентирован так, что на него со стороны магнитного поля не действует сила.

Вспомогательной величиной, характеризующей магнитное поле токов, является вектор напряженности магнитного поля . Величина и направление вектора напряженности магнитного поля в данной точке пространства могут быть найдены, если известны форма, размеры и расположение контура, по которому течет ток, создающий магнитное поле, и величина этого тока. В частности, напряженность магнитного поля, создаваемого очень длинным прямолинейным проводником, по которому течет ток I, в точках, лежащих на расстояниях r от проводника, в системе СИ

В системе единиц СИ единицей напряженности магнитного поля является А/м.

Вещества в магнитном поле

Парамагнетики – вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля (J↑↑H) и имеют положительную магнитную восприимчивость. Парамагнетики относятся к слабомагнитным веществам, магнитная проницаемость незначительно отличается от единицы .

Атомы (молекулы или ионы) парамагнетика обладают собственными магнитными моментами, которые под действием внешних полей ориентируются по полю и тем самым создают результирующее поле, превышающее внешнее. Парамагнетики втягиваются в магнитное поле. В отсутствии внешнего магнитного поля парамагнетик не намагничен, так как из-за теплового движения собственные магнитные моменты атомов ориентированы совершенно беспорядочно.

К парамагнетикам относятся алюминий (Al), платина (Pt), многие другие металлы (щелочные и щелочно-земельные, а также сплавы этих металлов), кислород (О₂), оксид азота (NO), оксид марганца (MnO), хлорное железо (FeCl₃) и др.

Парамагнетиками становятся ферро- и антиферромагнитные вещества при температурах, превышающих соответственно, температуру Кюри или Нееля (температуру фазового перехода в парамагнитное состояние).

Диамагне́тики – вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля. В отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетики немагнитны. Под действием внешнего магнитного поля каждый атом диамагнетика приобретает магнитный момент, пропорциональный магнитной индукции B и направленный навстречу полю. Поэтому магнитная восприимчивость у диамагнетиков всегда отрицательна. По абсолютной величине диамагнитная восприимчивость мала и слабо зависит как от напряжённости магнитного поля, так и от температуры.

Другими словами, магнитная проницаемость и слабо зависит как от напряжённости магнитного поля, так и от температуры.

Ферромагнетики – вещества (как правило, в твёрдом кристаллическом или аморфном состоянии), в которых ниже определённой критической температуры (точки Кюри) устанавливается дальний ферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов (в неметаллических кристаллах) или моментов коллективизированных электронов(в металлических кристаллах). Иными словами, ферромагнетик — такое вещество, которое при температуре ниже точки Кюри, способно обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля.