45.Магнетики в магнитном поле

Все вещества при рассмотрении их магнитных свойсив принето называть магнетиками. Наведенные составляющие магнитных полей атомов складываются и образуют собственное магнитное поле вещества, ослабляющее внешнее магнитное поле.Этот эффект называется диамагнитным, а вещества, намагничивающиеся во внешнем магнитном поле против направления поля, называются диамагнетиками. В отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетик немагнитен, поскольку магнитные моменты электронов взаимно компенсируются и суммарный магнитный момент атома равен нулю. К диамагнетикам относятся многие металлы (например, Bi, Ag, Au, Сu), большинство органических соединений, смолы, углерод и т. д. При внесении диамагнитного вещества во внешнее магнитное поле атомы вещества приобретают, согласно теореме Лармора, наведенные магнитные моменты ∆P_m . В пределах малого объёма ∆V изотропного диамагнетика векторы ∆P_m, всех n атомов одинаковы. Количественной характеристикой намагниченного состояния вещества служит векторная величина –намагниченность J, равная отношению магнитного момента макроскопического малого объема вещества к этому объёма ∆V: J=1/∆V∑ⁿ P_mi

_l=1

Намагниченность диамагнетика: J=n∆P_m/∆V=n₀∆P_m=ǽ^,B/µ₀ где n₀= концентрация атомов, ǽ^,=безразмерный коэффициент прапорциональности, зависящий от природы вещества. В качестве характерестики магнитных свойств среды пользуются магнитной восприимчивостью среды ǽ связанной с ǽ^, соотношением 1+ ǽ=1/1- ǽ^, или ǽ= ǽ^,/1- ǽ^,

Парамагнетиками наз. Вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении вектора B. Атомы их обладают собственным магнитным моментом Pm. К ним относятся щелочные и щелочноземельные металлы, некоторые переходные элементы, кислород, оксид азота или марганца. В отсутствии внешнего магнитного поля парамагнетик не намагничен, так как из-за теплового движения собственные магнитные моменты атомов ориентированы совершенно беспорядочно J=0. При внесении парамагнетиков вещества в магнитного поле магнитные моменты атомов прецессируют вокруг направления B с угловой скорости W_L прецессии Лармора. Намагниченность парамагнетика в поле зависит от параметра a= P_mB/(kT) где k- постоянная больцмана, Т- термодинамическая температура: J=n₀P_ma Закон Кюри:магнитная восприимчивость парамагнетика обратно пропорцинальна его термодинамической температуры

Закон полного тока для магнитного поля в веществе При изучении магнитного поля в вещества разделяю два типа токов: макротоки и микротоки. Под макротоками понимается электрические токи проводимости, а также конвекционные токи, связанные с движением заряженных макроскопических тел. Микротоками называют токи, обусловленные движением электронов в атомах, ионах и молекулах. Магнитное поле, создаваемое проводником с током в вакууме отличается от магнитного поля, создаваемого им в веществе. Это объясняется тем, что каждое вещество является магнетиком, т.е. способно под действием магнитного поля приобретать магнитный момент (намагничиваться). Намагниченное вещество создает магнитное поле B`, которое накладывается на обусловленное токами поле В₀. Оба поля в сумме дают результирующее поле: Для объяснения намагничения тел Ампер предложил, что в молекулах вещества циркулируют круговые токи (молекулярные токи). Каждый такой ток обладает магнитным моментом и создает в окружающем пространстве магнитное поле. В отсутствии внешнего поля молекулярные токи ориентированы хаотически, вследствие чего образованное ими результирующее поле равно нулю.

Намагничение магнетика естественно характеризовать магнитным моментом единицы объема. Эту величину называют намагниченностью и обозначают буквой J. Если магнетик намагничен неоднородно, намагниченность в данной точке определяется следующим выражением: , гдеV - физически бесконечно малый объем, взятый в окрестности рассматриваемой точки, p­_m­ - магнитный момент отдельной молекулы.

, , но, откуда, а значит

, подставляя имеем: но индукцияB₀ и намагниченность J зависят от напряженности магнитного поля Н: где - магнитная восприимчивость вещества, после подстановки получим: Вводя обозначение 1 + = , получим: где - относительная магнитная проницаемость вещества. И в результате: Таким образом, относительная магнитная проницаемость показывает, во сколько раз индукция магнитного поля усиливается веществом.