FIZIKA2
.pdf
Напряженность магнитного поля H
- вспомогательный вектор (аналог вектора электрической индукции для электрического поля).
[H ] мA
Взаимосвязь векторов B, J и H
Для большинства изотропных магнетиков:
|
|
J |
H |
|
χ - |
магнитная восприимчивость, безразмерная |
16 |
величина. |
|
16
Взаимосвязь векторов B, J и H
1
μ– магнитная проницаемость среды
B 0H
|
|
|
|
B ( 1) 0H 0 |
(J |
H ) |
|
17
17
Лекция 11. Магнетики
© Музыченко Я.Б., 2014
Магнетики
- вещества, способные намагничиваться (приобретать магнитный момент).
слабомагнитные |
сильномагнитные |
диамагнетики парамагнетики
1 |
|
|
|
1 |
|
собственное |
|
|
|
намагничиваются |
|
магнитное |
поле |
|
|||
|
в |
направлении |
|||
направлено |
|
в |
|
||
|
|
внешнего |
|||
противоположную |
|
||||
|
магнитного поля |
||||
сторону внешнему |
|
||||
|
|
|
|||
полю |
|
|
|
|
|
J H |
|
|
J |
H |
|
2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
ферромагнетики
1
|
|
J |
H |
2
Пара- и диамагнетики в неоднородном
внешнем поле
Парамагнетики (воздух, алюминий, платина и др.) втягиваются в область более сильного поля.
Диамагнетики (азот, вода, серебро, висмут и др.) выталкиваются из внешнего магнитного поля.
3
3
Природа молекулярных токов
Электроны в атоме находятся в состоянии непрерывного движения. Электрон обладает магнитным моментом (как замкнутый контур с током), вращающим моментом (как любая частица с массой) и собственным магнитным моментом (спином).
Магнитный момент электрона:
pm IS Te S e S
|
Механический момент |
|
(момент импульса электрона): |
|
L I mr2 mr2 2 |
|
ν – частота обращения электрона по орбите; |
4 |
ω – угловая скорость вращения электрона. |
4
Природа молекулярных токов
L
Гиромагнитное отношение |
e |
||||
|
p |
|
e r2 |
||
|
|
|
|
|
|
Г |
m |
|
|
|
|
L |
mr2 2 |
2m |
|||
|
|
|
|
|
|
Удельный заряд электрона me 1,76 1011Кл / кг
Электрон в атоме подобен волчку, т.е. под действием сил во внешнем магнитном поле совершает прецессионное движение (ларморова прецессия).
|
Угловая скорость прецессии: |
|
|||
|
|
eB |
|
|
|
5 |
2m |
5 |
|||
|
|||||
|
|
||||
|
|
|
|
||
Объяснение парамагнетизма
Парамагнетики – вещества, молекулы которых обладают собственным магнитным моментом.
В |
отсутствие |
внешнего |
Во внешнем поле на каждую |
|
магнитного поля |
магнитные |
молекулу действуют силы, |
||
моменты |
атомов |
стремящиеся |
развернуть |
|
|
ориентированы хаотично → |
магнитный момент вдоль линий |
|||
|
|
|
поля |
|
|
|
pm 0 |
J 0 |
pm 0 |
J |
B, H |
6 |
Чем больше температура, тем слабее намагничивается |
||||
парамагнетик |
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
||
Объяснение диамагнетизма
Диамагнетик – вещества, молекулы которых не обладают собственным магнитным моментом. Под действием внешнего магнитного поля в атомах и молекулах возникает магнитный момент, направленный противоположно вектору индукции внешнего поля.
При включении внешнего магнитного поля возникает дополнительное движение электрона – ларморова прецессия,
при этом pm B
|
Все вещества испытывают ларморову прецессию – |
7 |
проявляют диамагнитные свойства. |
7
Ферромагнетизм
Сильномагнитные вещества, способные сохранять намагниченность в отсутствии внешнего магнитного поля (Ferrum – железо, кобальт, никель, сплавы).
Электроны в атомах ферромагнетиков обладают сильным собственным магнитным моментом (спином); В ферромагнетиках возникают домены – области
самопроизвольной намагниченности. В магнитном поле происходит ориентация целых доменов по направлению магнитного поля.
102 105
8
8