Вопрос 38. Типы магнетиков. Диа- и парамагнетики.

По своим магнитны свойствам магнетики делятся на слабомагнитные χ≈0; μ=1+χ≈1 и сильномагнитные χ»1; μ»1. К слабомагнитным относятся: 1. диамагнетики χ<0, μ<1; 2. парамагнетики χ>0, μ>1. К сильномагнитным относятся 1. ферромагнетики μ»1, связь χ=χ(H); 2. антиферромагнетики; 3. ферриты.

Диамагнетизм – явление возникновения в магнетике, помещенным во внешние магнитное поле, намагниченности, ориентированных противоположно внешнему полю. Этот универсальный механизм намагниченности проявленных во всех веществах. Встречается в чистом виде в диамагнетиках.

Диамагнетики – вещества полный магнитный момент атомов молекул в отсутствии внешнего магнитного поля =0 в следствии скомпенсированности спиновых и орбитальных магнитных моментов. Диамагнетики: атомы инертных газов, золото, медь.

При помещении диамагнетиков во внешнее магнитное поле из-за вихревого характера этого поля в диамагнетике возникают незатухающие молекулярные токи, которые по правилу Ленца имеют такие направления, что соданное ими внутреннее магнитное поле стремиться ослабить внешнее магнитное поле.

J_ме=10^-3А/м

Парамагнетизм – возникновения в магнетики, помещенного во внешнее магнитное поле, намагниченности ориентированной по полю. Ориентационный механизм намагниченности встречается в парамагнетиках.

Парамагнетики—вещества, у которых магнитный момент каждого атома отличен от 0 за счет некомпенсированных орбитальных и спиновых моментов. Примеры: кислород, алюминий, платина.

Если внешнее поле =, то=0.

=0

=0

39. Феромагнетики. Доменная структура. Техническая кривая намагниченности.

Фер-ки – кристаллические тела со спонтанной намагнич. в небольших объёмах. Эти области называютя – домены. Фер – ки могут увеличивать собственное м. поле за счёт внешнего магн. поля в 1000000 раз. для них характерна нелинейная связь намагниченности Ĵ от внеш. м. поля Н. Домены при внесении фер-ка во внеш.м.поле, ориентируются по полю и происходит усиление м.п. Точка Кюри – температура при которой фер-к теряет свои магн. св-ва. Если убрать внешнее магнитное поле (Н=0) то останется Вост.(остаточное м.п.). Не – коэрцитивная сила – то внешнее м.п., которое полностью размагнитит фер-к. Спиновая природа ферромагнетизма: в кристаллах при опред. условиях возникают кванто-механические силы, которые стремятся установить спины соседних атомов || друг другу, => возникают домены. У антиферомагн. существует 2 пространственные подрешётки и суммарные магнитные моменты скомпе-нсированы Мn=0(↓↑↓↑). если величины намагн. обеих подрешеток неодинаковы, то получается ферромагнетик. Если феромагентик проявляет полупроводниковые св-ва- это феррит.

40. Ток смещения. С-ма ур-ий электродинамики Максвела в интегр. Форме.

1-е ур-ие Максвелла есть обобщённая математическая формулировка основного з-на электромагнитной индукции (I) Циркуляция вектора напр-ти эл. поля по замкнутому контуру равна скорости убывания магнитного потока через поверхность ограниченную контуром. Из ур-ия (I) следует, что переменное во време-ни магнитное поле порождает вихревое эл.поле, силовые линии которого зам-кнуты. Эл. поле и вихревое и потенциальное, как и магн. 2-е ур-е Максвелла – обобщение за-конов полного тока для стационарных плей и токов на случай быстро перемен. полей и токов. Оно имеет вид: I-макроскопич. ток(пров. по проводам), I_смещ. – ток смещения, по Максвеллу переменное во времени поля является источником магн. тока как эл. Если ток проводимости постоянен, то цепь должна быть замкнута. Иначе, в какой-то части проводника будут накапливаться или убывать эл.заряды => Если I=cost то его линии замкнуты. Максвелл посчитал, что и цепь переменных токов должна быть замкнута. Замкнутость цепи переменного тока тока там, где нет проводников, т.е. нет токов проводимости обеспеч. ток смещения. Ток смещения как и ток проводимости является источником вихревого магн. поля. Найдём I_смещ, рассмотрим цепь переменного тока содерж. конденсатор пустьs=const ,,,,(1)(2). С учётом (1) и (2) з-н полного тока М. приобретает вид:(II) Из (II) следует что переменное во времени эл.поле Д порождает вихревое магнитное поле Н. Циркуляция напряжённости магнитного поля по замкнутому контуру = сумме силы тока протекающему в данный момент через этот контур и скорости изменения энергии смещения через поверхность, ограниченную этим контуром. 3-е ур-ие М. обобщение теоремы Остроградского-Гауса переменного эл-го поля. (III) Поток эл. смешения через замкнутую поверхность = алгнбраич. сумме свободных зарядов заключённых внутри этой поверхности. Это ур-е означает, что источн. поля Д являются свободные заряды. 4-е ур-е М – обобщение теоремы Остроградского-Гауса на случай переменного магн. поля: (IV) Поток вектора магнитной индукции через замкнутую пов-ть = 0. Ур-е (IV) означает отсутствие магнитных зарядов, т.е. силовые линии магн. поля замкнуты. К ур-ям М. (I)-(IV) в интегр. форме необходимо добавить условия, характеризующие эл. маг. св-ва среды. Если среда изотропная , не проявл.феромагнетических и сегнетоэлектрич. св-в, а макропотоки подчиняются з. Ома , а на заряды действует сила Лоренца, то доп. ур-ия имеют вид: ,,(V) К уравнениям I-V необходимо добавить начальные и граничные условия – краевые условия. Из этих уравнений следует существование электомагнитного поля.

41. Уравнения электродинамики Максвелла в дифференциальной форме.

Здесь установлена локальна связь (в точке) величин, описывая электронные поля. Применим теорию Стокса к левым частям уравнений () и () .

()

()

()

()

Теорема Стокса: циркуляция в вдоль замкнутого контураравна потоку векторачерез поверхность, ограниченную контуром,т.е.

Пусть

Тогда

Уравнение (I) примет вид:

S-любая поверхность, подынтегральное выражение =0, т.е

К уравнению III и IV применим математическую формулу теории Остроградского-Гаусса: поток вектора через замкнутую поверхностьS равен отпо всему объему, ограниченному этой поверхностью, т.е.

Пусть

Левая часть уравнения III примет вид:

С учетом сказанного, уравнение III в дифференциальной форме:

-произвольный, то

Аналогично уравнение IV