19. Диамагнетики в магнитном поле.

Диамагнетиками называют вещества, магнитные моменты атомов которых в отсутствии внешнего поля равны нулю, так как магнитные моменты всех электронов атома взаимно скомпенсированы (например, инертные газы, водород, азот, NaCl).

При внесении диамагнетика в магнитное поле его атомы приобретают наведенные магнитные моменты. В пределах малого объема Анизотропного диамагнетика наведенные магнитные моменты АР_т всех атомов одинаковы и направлены противоположно вектору В.

Вектор намагниченности диамагнетика равен

где я₀ — концентрация атомов; р₀ — магнитная постоянная; К — магнитная восприимчивость среды.

Для всех диамагнетиков N < 0. Следовательно, вектор В_ш магнитной индукции собственного магнитного поля, создаваемого диамагнетиком при его намагничивании во внешнем поле В_теш, направлен в сторону, противоположную Д_шеш. (В отличие от диэлектрика в электрическом поле.) У диамагнетиков |х|~10^_6...КГ⁵.

20. Парамагнетики в магнитном поле.

Парамагнетиками называют вещества, атомы которых имеют в отсутствие внешнего магнитного поля отличный от нуля магнитный момент Р_т. Эти вещества намагничиваются в направлении вектора

внеш ’

К парамагнетикам относятся многие щелочные металлы, кислород 0₂, оксид азота N0, хлорное железо FeCl₂ и др.

В отсутствие внешнего магнитного поля намагниченность парамагнетика J = 0, так как векторы P_mj разных атомов ориентированы беспорядочно. При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле происходит преимущественная ориентация собственных магнитных моментов атомов P_mj по направлению поля, так что парамагнетик намагничивается. Значения К для парамагнетиков положительны (К>0) и находятся в пределах примерно 1(Г⁵...1(Г³, т.е. примерно как и для диамагнетиков.

21. Ферромагнетики в магнитном поле.

Ферромагнетики — это вещества, магнитная восприимчивость которых положительна и достигает значений 10⁴...10⁵. Намагниченность J и магнитная индукция В ферромагнетиков растут с увеличением напряженности магнитного поля Н нелинейно, и в полях примерно 8 -10³ А/м намагниченность ферромагнетиков достигает предельного значения J_m, а вектор магнитной индукции растет линейно с Н :В = J_mi_Q + Яр₀.

Ферромагнитные свойства материалов проявляют только вещества в твердом состоянии, атомы которых обладают постоянным спиновым, или орбитальным, магнитным моментом, в частности атомы с недостроенными внутренними электронными оболочками, например переходные металлы. В ферромагнетиках происходит резкое усиление внешних магнитных полей. Причем в ферромагнетиках ток сложным образом зависит от магнитного поля. Типичными ферромагнетиками являются Fe, Со, Ni, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, а также соединения ферромагнитных материалов с неферромагнитными: Fe₃Al, Ni₃Mn , ZnCMn₃ и др.

Существенные отличие ферромагнетиков от диа- и парамагнетиков — наличие в

ферромагнетиках самопроизвольной (спонтанной) намагниченности в отсутствие внешнего магнитного поля. Существование в ферромагнетиках самопроизвольного магнитного момента J в отсутствие внешнего магнитного поля означает, что электронные спины и магнитные моменты атомных носителей магнетизма ориентированы в веществе упорядоченным образом.

Ферромагнетики — это вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий — магнитного поля, деформации, температуры.

Ферромагнетики, в отличие от слабо магнитных диа- и парамагнетиков, являются сильно магнитными веществами: внутреннее магнитное поле в них может в сотни раз превосходить внешнее поле. Основные магнитные свойства ферромагнетиков:

• Нелинейная зависимость намагниченности от напряженности магнитного поля Н приведена на рис. 2.7.6, из которого следует, что при Н > Н_s наблюдается магнитное насыщение.

• При H<hS</h зависимость магнитной индукции В от Н нелинейная, а при Н > Нs ^— линейная (рис. 2.7.7).

• Зависимость относительной магнитной проницаемости от Н имеет сложный характер (рис. 2.7.8), причем максимальные значения р очень велики (10³...10⁶). Впервые систематические исследования зависимости р от Н были проведены в 1872 г. А.Г. Столетовым (1839—1896) — выдающимся русским физиком, организатором физической лаборатории в Московском университете. На рис. 2.7.9 показана зависимость магнитной проницаемости некоторых ферромагнетиков от напряженности магнитного поля — кривая Столетова.

Рис. 2.7.6

22. Циркуляция В. Закон полного тока.

22. Движении заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца.

Сила Лоренца

22. Эффект Холла.

Эффект Холла

22. Уравнения Максвелла.

Уравнение Максвелла содержит в себе все основные законы электрического и магнитного полей, включая электромагнитную индукцию, и поэтому являются общими уравнениями электромагнитного поля в покоящихся средах.

Значение уравнений Максвелла в создании единой теории электромагнитного поля.

1. Теорией Максвелла называется последовательная теория единого поля ЭМП, создаваемого произвольной системой зарядов и токов. В этой теории решается основная задача электродинамики – по заданному распределению зарядов и токов отыскиваются характеристики электрического и магнитного полей. Эта теория явилась обобщением важнейших законов, описывающих электрические и магнитные явления (аналогично уравнениям Ньютона и началам термодинамики).

2. В теории Максвелла рассматриваются макроскопические поля, которые создаются макрозарядами и макротоками. Расстояния от источников полей до рассматриваемых точек много больше размеров атомов. Периоды изменения переменных электрических и магнитных полей много больше периодов внутренних процессов.

3. Теория Максвелла имеет феноменологический характер. В ней не рассматривается внутренний механизм явлений в среде. Среда описывается с помощью трѐх величин ε, μ и σ.

4. Теория Максвелла является теорией близкодействия, согласно которой электрические и магнитные взаимодействия, происходящие в электрических и магнитных полях и распространяются с конечной скоростью, равной скорости света в данной среде.