16. Классификация магнетиков. Вектор намагничения.
Схема опыта: «Исследование действия магнитного поля на вещество»
|
|
|
1.Относительно слабое |
Динамометр |
0 |
|
втягивание… |
|
ПАРАМАГНЕТИКИ |
||
|
|
|
Al, Pt, Na,CuCl2 ,O2 .... |
Магнетик |
|
B0 |
2.Относительно слабое |
|
|
|
|
|
|
|
выталкивание… |
|
|
|
ДИАМАГНЕТИКИ |
|
|
|
Cu, Ag,Bi,C,H2O, N2.... |
3. Очень сильное втягивание…
ФЕРРОМАГНЕТИКИ
Fe,Co, Ni....
Магнитные свойства |
|
Z – число электронов в |
||||
вещества связаны с |
|
|||||
|
|
|
атоме |
|
|
|
магнитными свойствами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
атомов: |
|
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
pm |
|
( poi psi ) |
pя |
|||
Магнитный |
i 1 |
|
|
|
|
|
момент атома |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Магнитный момент, |
Собственный |
Магнитный |
|
магнитный момент |
|||
связанный с орбитальным |
момент ядра |
||
электрона имеет |
|||
движением электрона |
|
||
квантовую природу и |
|
||
|
|
||
|
является такими же |
|
|
|
неотъемлемым его |
|
|
|
свойством, как масса и |
|
|
|
заряд. |
|
для атома (молекулы) парамагнетика
для атома (молекулы) диамагнетиков
В ферромагнетиках существуют области спонтанного намагничивания -«домены».
pm 0
pm 0
Для характеристики намагничивания вещества вводится понятие вектор намагничения J .
Число атомов (молекул) в рассматриваемом объёме
Физически |
|
малый объём |
Магнитный момент атома |
|
|
|
(молекулы) вещества |
Вектор намагничения по модулю численно равен магнитному моменту единицы объёма магнетика.
|
pm |
17. Парамагнетики |
|
||
|
pm |
|
|
||
|
pm |
|
|
||
pm |
|
Ориентация магнитных моментов |
|
||
pm |
B0 0 |
J 0 |
|||
атомов носит случайный характер |
|||||
|
|||||
pm pm
- Индукция внешнего магнитного поля
pm |
pm |
|
pm |
pm |
|
pm |
|
|
pm |
pm |
Преимущественная ориентация магнитных |
pm |
моментов атомов вдоль линий магнитной |
|
|
|
индукции |
pm |
i |
Вектор магнитной индукции |
Bp |
в центре «кругового |
тока» совпадает по направлению с вектором магнитного момента молекулы (атома) парамагнетика pm .
B
p pm
i
-Магнитная индукция, создаваемая парамагнетиком.
-Результирующее магнитное поле в парамагнетике
Парамагнетики усиливают магнитное поле
18. Явление прецессии орбиты электрона в атоме. Диамагнетики. Рассмотрим орбитальное движение электрона в атоме в магнитное поле
Обозначения: e , m , r , , p0 , B 0 , L0 , I
B0 
|
|
|
|
|
dL0 |
|
|
B0 |
dt |
||
M p0 |
|
||||
Работа силы Лоренца равна нулю
p0 
M
r |
e |
I |
|
||
|
|
|
dL0
Lo
0 |
|
|
|
|
|
0 |
|
m r const |
|
|
|||||||
L |
r m |
|
L |
|
||||
|
|
L 0 |
меняется только по |
|||||
|
|
|
направлению !!!! |
|||||
Концы векторов L0 и p0 движутся по окружностям в плоскостях, перпендикулярных линиям магнитной индукции, с угловой скоростью L (частота
Лармора )
С такой же угловой скоростью L происходит «движение» (катание) орбиты
электрона по плоскости, перпендикулярной линиям магнитной индукции. Это явление называется: «прецессия электронной орбиты».
Частота ларморовской прецессии для всех электронов атома одинакова и зависит только от величины индукции магнитного поля.
J. Larmor 1895
Т.о., движение электрона вокруг ядра в атоме становится сложным и представляет собой суперпозицию орбитального движения и дополнительного движения по окружности с угловой скоростью L в плоскости, перпендикулярной линиям
магнитной индукции.
|
|
Траектория точки касания круговой орбиты |
|
|
|
электрона |
с плоскостью, перпендикулярной вектору |
|
|
B0 |
магнитной индукции |
p0 |
|
M |
|
|
|
I |
B0 |
|
|
|
I |
|
|
dL0 |
|
|
|
|
|
|
|
Lo |
p0 |
Индуцированный орбитальный магнитный момент имеет направление, противоположное направлению магнитной индукции внешнего поля.