6.2.8. Преломление линий вектора и

На границе раздела двух магнетиков с магнитными проницаемостями ₁ и ₂ (₁ < ₂) линии вектора испытывают скачок, т. е. преломляются (рис. 4.19, а, б).

Рис. 4.19

Найдем отношение тангенсов углов ₁ и ₂:

. (4.65)

Если на границе раздела двух магнетиков тока проводимости нет, то

(4.66)

Поэтому закон преломления линий и линий запишем в виде

. (4.67)

На явлении преломления силовых линий магнитного поля основана защита приборов от влияния внешних магнитных полей, если их окружить экраном из ферромагнитного вещества, например, железа.

6.2.9. Природа диамагнетизма

Вещества, у которых в отсутствие внешнего магнитного поля результирующий магнитный момент равен нулю, называют диамагнетиками.

К ним относятся, например: инертные газы, молекулярный водород, азот, цинк, медь, золото и др. Диамагнитный эффект можно объяснить на примере инертных газов. Рассмотрим модель изотопа атома гелия . Атом гелия имеет в ядре 2 протона (положительный зарядq_п = 2е и два нейтрона (q_н = 0).

Рис. 8.8

Вокруг ядра обращаются два электрона (q_е = 2е).

На электроны со стороны ядра действуют кулоновские силы. Если предположить, что оба электрона вращаются вокруг ядра с одинаковой скоростью, но в противоположном направлении и на одном и том же расстоянии от ядра (рис. 8.8), то их орбитальные магнитные моменты будут равны по величине, но противоположны по направлению, в отсутствие внешнего магнитного поля. Следовательно, суммарный магнитный момент атома гелия равен нулю. При внесении атома гелия в магнитное поле, на каждый из электронов будут действовать кулоновская сила и сила Лоренца (рис. 18.9). Их равнодействующая сообщит каждому электрону центростремительное ускорение. Уравнения движения электронов в магнитном поле можно записать в виде

Рис. 8.9

, .

Из уравнений следует, что под действием магнитного поля скорость движения первого электрона уменьшилась, а второго  возросла. В связи с этим магнитный момент первого электрона уменьшится, а второго  увеличится. В результате этого у атома гелия индуцируется (наводится) дополнительный магнитный момент

(8.23)

Причем индуцированный магнитный момент Р_м направлен противоположно вектору индукции внешнего магнитного поля.

Решая совместно уравнения движения электронов, имеем

или .

Подставив в (8.22 ), получим для индуцированного магнитного момента

. В векторном виде

или .

При внесении диамагнетика во внешнее магнитное поле атомы (молекулы), входящие в его состав, согласно теореме Лармора приобретают индуцированный магнитный момент . В пределах малого объемаV изотропного диамагнетика векторы всехn атомов одинаковы, пропорциональны и противоположны ему по направлению.

Следовательно, вектор намагничивания диамагнетика

, (8.24)

где n₀  концентрация атомов; ₀  магнитная постоянная;   диамагнитная восприимчивость.

Таблица 8.1

Веще-ство	Номер атома	д 106
		Опыт	Теория
Не	2	 2,0	1,9
Ne	10	 7	 (5-11)
Ar	18	19,4	(19-25)
Kr	36	 28	(32-33)
Xe	54	 43	(43-48)

Так как диамагнитная восприимчивость

. (8.25)

Для всех диамагнитных веществ  < 0, безразмерна, не зависит от температуры. Диамагнитная восприимчивость многих веществ имеет значения от  10^6 до 10^5 (табл. 8.1).

Стержни из диамагнитного материала намагничиваются противоположно вектору внешнего магнитного поля. В неоднородном магнитном поле диамагнитные образцы выталкиваются в область более слабого поля и устанавливаются перпендикулярно силовым линиям магнитного поля.

Поскольку В = _оН, то

J = H. (8.26)