Вопрос 36. Магнитное поле в веществе. Намагниченность.

Магнитное поле в веществе может создаваться двумя способами:

1. макроскопическими токами проводимости (ток по проводникам)

2. микротоками обусловленными движением электронов в атомах и молекулах.

Все вещества обладают магнитными свойствами. Вещество или тело рассматриваются с точки зрения магнитных свойств – магнетик.

Намагничивание – явление возникновения объектного макроскопического магнитного момента. Намагничивание характеризуется намагниченностью. Намагниченность ( ) – есть магнитный момент единицы объема.

P_м=IS В вакууме молекулярные токи отсутствуют и j_вакуум=0

Вектор магнитной индукции создает макротоки и микротоки.

Существует три вида микроскопических магнитных моментов.

1. Электронный орбитальный магнитный момент – из-за вращения электронов вокруг ядер.

2. Электронный спиновой магнитный момент.

, где L_s – спиновой механический момент.

3. Ядерный магнитный момент.

Электронный орбитальный магнитный момент зависит от состояния электронов, и он либо равен 0 или порядка момента Бора:

Спиновый магнитный момент = моменту Бора.

Ядерный магнитный момент на 2 или3 порядка меньше магнетона Бора.

В атомах и молекулах магнитные моменты отдельных электронов либо полностью, либо частично скомпенсированы, поэтому могнитный момент атомов, молекул =0 или????? 2-3 магнитона Бора.

37. Напряженность магнитного поля.

Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции в вакууме () допускает обобщение на магнитное поле в веществе в виде

,где I_макро и I_микро – алгебраическая сумма макро и микро токов через поверхность S ограниченных контуром L.

Покажем теперь, что I_микро связан с намагниченностью j:

Т.е. сумма микро токов через поверхность S ограниченных контуром L равна циркуляции вектора намагниченности j.

Рассмотрим прямой круговой намагниченный цилиндр длинной dl и площадью поперечного сечения S.

Молекулярные токи внутри цилиндра текут в противоположные стороны и поэтому взаимноскомпенсированы. Нескомпенсированы только те токи, которые выходят на поверхность цилиндра и ни складываются в поверхностный ток

С другой стороны полный магнитный момент цилиндра по определению намагниченности равен:

Так как инаправлены в одну сторону, тоdI_микро=jdl.

Вклад в циркуляцию намагниченность дадут только те токи, которые нанизаны как бусы на нитку. Тогда окончательно можно написать:

С учетом последнего соотношения теорема о циркуляции вектора магнитной индукции принимает вид: - теорема о циркуляции магнитного поля

Циркуляция вектора напряженности магнитного поля вдоль произвольного замкнутого конура равна результирующему макро току через поверхность ограниченного этим контуром. Для изотропных магнетиков связь намагниченности j и напряженности Н магнитного поля. Т.е. χ—безразмерная величина – магнитная восприимчивость среды или вещества. Подставимв выражении для:

Если среда не изотропная, то μ становиться тензором:

В электричестве векторы описывают поле:

- является истинным, он порождается и связанный поляризованными зарядами.

- вспомогательный вектор

В магнетизме:

- истинный – порождается микро и макро токами

- только макроскопическими токами

Природа вектора иииодинаковы.