elm-13

Источники магнитного поля в веществе

Все вещества являются магнетиками, т. е. способны под действием магнитного поля приобретать магнитный момент, намагничиваться.

По современным представлениям, магнетизм вещества обусловлен следующими тремя причинами:

•орбитальным движением электронов по своим орбитам;

•собственным вращательным моментом (спином) электрона;

•собственным вращательным моментом атомных ядер.

Магнитные моменты атомных ядер очень малы по сравнению с электронными и проявляют себя только при определённых условиях, например, вблизи абсолютного нуля.

Магнитное поле в веществе

Механизм

намагничения

Гипотеза Ампера о механизме намагничивании вещества

Источники магнитного поля в веществе

Намагничивание при включении поля

Микро- и макрополе в веществе

Результирующее поле, теорема Гаусса

Вектор

намагничивания

~

J

Вектор

~

напряжённости H

Магнитное поле бесконечно длинного круглого стержня

Условия на границе двух магнетиков

Намагничивание при включении поля

В отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты ориентированы беспорядочно и результирующее поле в веществе равно нулю.

При включении внешнего магнитного поля магнитные моменты ориентируются преимущественно по полю и вещество намагничивается.

Если молекулы вещества не имеют собственного магнитного моменты, то внешнее поле индуцирует молекулярные токи и молекулы приобретают магнитные моменты. В результате вещество намагничивается.

Магнитное поле в веществе

Механизм

намагничения

Гипотеза Ампера о механизме намагничивании вещества

Источники магнитного поля в веществе

Намагничивание при включении поля

Микро- и макрополе в веществе

Результирующее поле, теорема Гаусса

Вектор

намагничивания

~

J

Вектор

~

напряжённости H

Магнитное поле бесконечно длинного круглого стержня

Условия на границе двух магнетиков

Намагничивание при включении поля

В отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты ориентированы беспорядочно и результирующее поле в веществе равно нулю.

При включении внешнего магнитного поля магнитные моменты ориентируются преимущественно по полю и вещество намагничивается.

Если молекулы вещества не имеют собственного магнитного моменты, то внешнее поле индуцирует молекулярные токи и молекулы приобретают магнитные моменты. В результате вещество намагничивается.

Магнитное поле в веществе

Механизм

намагничения

Гипотеза Ампера о механизме намагничивании вещества

Источники магнитного поля в веществе

Намагничивание при включении поля

Микро- и макрополе в веществе

Результирующее поле, теорема Гаусса

Вектор

намагничивания

~

J

Вектор

~

напряжённости H

Магнитное поле бесконечно длинного круглого стержня

Условия на границе двух магнетиков

Намагничивание при включении поля

В отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты ориентированы беспорядочно и результирующее поле в веществе равно нулю.

При включении внешнего магнитного поля магнитные моменты ориентируются преимущественно по полю и вещество намагничивается.

Если молекулы вещества не имеют собственного магнитного моменты, то внешнее поле индуцирует молекулярные токи и молекулы приобретают магнитные моменты. В результате вещество намагничивается.

Магнитное поле в веществе

Механизм

намагничения

Гипотеза Ампера о механизме намагничивании вещества

Источники магнитного поля в веществе

Намагничивание при включении поля

Микро- и макрополе в веществе

Результирующее поле, теорема Гаусса

Вектор

намагничивания

~

J

Вектор

~

напряжённости H

Магнитное поле бесконечно длинного круглого стержня

Условия на границе двух магнетиков

Микро- и макро-поле в веществе

Из-за намагничивания, внутри вещества возникает микрополе, которое быстро меняется от точки к точке. Такое поле невозможно вычислить и измерить, и оно бесполезно с практической точки зрения.

~ ′

Вместо него рассматривают макрополе B , которое получается усреднением микрополя по физически бесконечно малому объёму.

Магнитное поле в веществе

Механизм

намагничения

Гипотеза Ампера о механизме намагничивании вещества

Источники магнитного поля в веществе

Намагничивание при включении поля

Микро- и макрополе в веществе

Результирующее поле, теорема Гаусса

Вектор

намагничивания

~

J

Вектор

~

напряжённости H

Магнитное поле бесконечно длинного круглого стержня

Условия на границе двух магнетиков

Микро- и макро-поле в веществе

Из-за намагничивания, внутри вещества возникает микрополе, которое быстро меняется от точки к точке. Такое поле невозможно вычислить и измерить, и оно бесполезно с практической точки зрения.

~ ′

Вместо него рассматривают макрополе B , которое получается усреднением микрополя по физически бесконечно малому объёму.

Магнитное поле в веществе

Механизм

намагничения

Гипотеза Ампера о механизме намагничивании вещества

Источники магнитного поля в веществе

Намагничивание при включении поля

Микро- и макрополе в веществе

Результирующее поле, теорема Гаусса

Вектор

намагничивания

~

J

Вектор

~

напряжённости H

Магнитное поле бесконечно длинного круглого стержня

Условия на границе двух магнетиков

Результирующее поле, теорема Гаусса

Поле в веществе образовано суперпозицией макрополя

~ ′

намагничения B и поля, создаваемого сторонними

~

источниками или токами проводимости B0:

его силовые линии замкнуты. Поток этих векторов через замкнутую поверхность равен нулю, или

Следовательно для результирующего поля в магнетике справедлива теорема Гаусса:

~ ~ ~

BdS = 0, B = 0

Магнитное поле в веществе

Механизм

намагничения

Гипотеза Ампера о механизме намагничивании вещества

Источники магнитного поля в веществе

Намагничивание при включении поля

Микро- и макрополе в веществе

Результирующее поле, теорема Гаусса

Вектор

намагничивания

~

J

Вектор

~

напряжённости H

Магнитное поле бесконечно длинного круглого стержня

Условия на границе двух магнетиков

Результирующее поле, теорема Гаусса

Поле в веществе образовано суперпозицией макрополя

~ ′

намагничения B и поля, создаваемого сторонними

~

источниками или токами проводимости B0:

его силовые линии замкнуты. Поток этих векторов через замкнутую поверхность равен нулю, или

Следовательно для результирующего поля в магнетике справедлива теорема Гаусса:

~ ~ ~

BdS = 0, B = 0

Магнитное поле в веществе

Механизм

намагничения

Гипотеза Ампера о механизме намагничивании вещества

Источники магнитного поля в веществе

Намагничивание при включении поля

Микро- и макрополе в веществе

Результирующее поле, теорема Гаусса

Вектор

намагничивания

~

J

Вектор

~

напряжённости H

Магнитное поле бесконечно длинного круглого стержня

Условия на границе двух магнетиков

Результирующее поле, теорема Гаусса

Поле в веществе образовано суперпозицией макрополя

~ ′

намагничения B и поля, создаваемого сторонними

~

источниками или токами проводимости B0:

его силовые линии замкнуты. Поток этих векторов через замкнутую поверхность равен нулю, или

Следовательно для результирующего поля в магнетике справедлива теорема Гаусса:

~ ~ ~

BdS = 0, B = 0

Магнитное поле в веществе

Механизм

намагничения

Гипотеза Ампера о механизме намагничивании вещества

Источники магнитного поля в веществе

Намагничивание при включении поля

Микро- и макрополе в веществе

Результирующее поле, теорема Гаусса

Вектор

намагничивания

~

J

Вектор

~

напряжённости H

Магнитное поле бесконечно длинного круглого стержня

Условия на границе двух магнетиков

2. Вектор намагничивания ~ J

Магнитное поле в веществе

Механизм

намагничения

Вектор

намагничивания

~

J

Молекулярные токи и токи намагничивания

Степень

намагниченности

магнетика

~

Размерность J

~

Связь вектора J и токов намагничивания

Вектор

~

напряжённости H

Магнитное поле бесконечно длинного круглого стержня

Условия на границе двух магнетиков