1.2. Характеристики магнетиков

Введем некоторые характеристики магнитных веществ, которые описывают их состояние и свойства.

Магнитная проницаемость вещества равняется отношению индукции магнитного поля внутри магнетика к индукции магнитного поля в вакууме (индукция магнитного поля – это его силовая характеристика)

.

(3)

Чтобы охарактеризовать степень намагниченности вещества, вводят понятие вектора намагниченности. Он равняется векторной сумме магнитных моментов всех частиц, содержащихся в единице объема вещества

,

(4)

где сумма берется для всех частиц (атомов, молекул), находящихся в объеме . На основании (4) можно установить, что намагниченность измеряется в амперах на метр (А/м).

В таких же единицах измеряется напряженность магнитного поля . Напряженность магнитного полясвязана с индукцией магнитного полясоотношением

или ,

(5)

где – магнитная постоянная в СИ. Из выражения (5) видно, что напряженность магнитного поля не зависит от среды (если в магнетике индукцияувеличилась враз, то величина, пропорциональная отношениюне изменится).

1.3. Диамагнетики

Без внешнего магнитного поля у диамагнетиков суммарный магнитный момент атомов равняется нулю (и). При внесении диамагнетика во внешнее магнитное поле, в нем образуется поле, по направлению противоположное внешнему. Упрощенно это можно объяснить возникновением в атомах явления электромагнитнойиндукции. (Оно состоит в том, что при изменении магнитного поля, пронизывающего замкнутый контур, в этом контуре возникает индукционный ток. Причем этот ток своим магнитным полем противодействует внешнему магнитному полю – ослабляет его, рис. 3). Таким образом, при внесении диамагнетика во внешнее магнитное поле в него атомах возникают „индукционные микротоки” электронов, магнитные поля которых противоположны внешнему полю. Поэтому суммарное поле в диамагнетиках немного слабее, чем внешнее. Это означает, что диамагнетики немного уменьшают внешнее магнитное поле. Поэтому магнитная проницаемость диамагнетиков немного меньше единицы

(6)

Магнитная проницаемость для диамагнетиков не зависит от напряженности магнитного поля(является константой), причем вектор намагниченности направлен противоположно внешнему магнитному полю (). Поскольку, зависимость– линейная (чем больше поле – тем больше намагниченность); без внешнего поля намагниченность диамагнетиков исчезает. Диамагнетизм присущий всем веществам, но он проявляется слабее, чем пара- и ферромагнетизм, поэтому в таких веществах диамагнетизм компенсируется более сильными эффектами. Примером диамагнетиков является цинк Zn, золото Au, ртуть Hg.

1.4. Парамагнетики

Поведение атомов парамагнетиков в магнитном поле аналогично поведению рамкис током. В магнитном поле рамка с током под действием силы Ампера поворачивается до тех пор, пока ее плоскость не станет перпендикулярной линиям индукции магнитного поля (рис. 4). При этом собственное магнитное поле рамки совпадает по направлению с внешним магнитным полем.

У парамагнетиков спиновый магнитный момент атомов равняется нулю , а орбитальный – нет () – то есть в атомах парамагнетиков существуют круговые орбитальные токи. Эти токи атомов (как и рамка) поворачиваются в магнитном поле так, что их собственное магнитное поле становится сонаправленным внешнему. Поэтомупарамагнетики усиливают магнитное поле. Для них

(7)

Как и у диамагнетиков, магнитная проницаемость парамагнетиков является константой, не зависит от напряженности магнитного поля. Поскольку, у парамагнетиков вектор намагниченности направлен в ту же сторону, что и магнитное поле (). Зависимостьу парамагнетиков также линейная (чем больше поле – тем более намагниченность); без внешнего поля намагниченность парамагнетиков исчезает. Примером парамагнетиков является кислород O₂, алюминий Al, платина Pt.