Белорусский Национальный Технический Университет

Кафедра экспериментальной и теоретической физики

Группа103711

Отчёт

О лабораторной работе №___

по курсу

«электричество и магнетизм»

Студент _____ ___________

"___" ______2002 г.

Преподаватель__________________

"___" ______2002 г.

Минск 2002

Цель работы:

• Изучение магнитных свойств материалов и экспериментальное исследование ферромагнетиков.

1. Намагничивание веществ. Вектор намагниченности.

Все вещества при помещении в магнитное поле в той или иной мере намагничиваются, т.е. создают своё собственное магнитное поле. Материалы, способные намагничиваться, называются магнетиками. Намагничивание обусловлено существованием в веществе молекулярных замкнутых токов. Если магнетик намагничен, то это означает, что молекулярные токи в нем ориентированы таким образом, что существует отличный от нуля магнитный момент. Магнитный момент ___ единицы объёма вещества называется вектором намагниченности. Вектор намагниченности связан с напряжённостью магнитного поля соотношением ___, где - магнитная восприимчивость вещества. На практике чаще пользуются другой характеристикой вещества, магнитной проницаемостью , которая связана с соотношением =+1.

Выясним природу молекулярных токов. Все вещества состоят из атомов и молекул. Атом представляет собой положительно заряженное ядро и находящиеся в непрерывном движении электроны. Для объяснения ряда магнитных свойств с достаточным приближением можно считать, что электроны движутся вокруг ядра по определенным круговым орбитам. Следовательно, движение каждого электрона можно рассматривать, как упорядоченное движение носителей заряда, т.е. как замкнутый электрический ток (молекулярный ток). Сила тока I в этом случае будет равна , где dq – заряд, переносимый через поперечное сечение проводника з время dt, e – заряд электрона;  - частота его обращения.

Магнитное действие кругового тока определяется его магнитным моментом , где S – площадь контура; - единичный вектор нормали к контуру, связанный с направлением тока правилом правого винта (рис.1). Направление тока противоположно направлению движения электрона. Магнитный момент , обусловленный движением электрона по орбите , называют орбитальным магнитным моментом электрона. Его модуль равен , где S – площадь орбиты; r – ее радиус.

Поскольку электрон обладает определённой массой m, то в результате вращения по орбите он будет обладать моментом импульса , который называют орбитальным механическим моментом электрона. Его величина (модуль) определяется соотношением . Здесь - линейная скорость электрона на орбите;  - его угловая скорость. Направление вектора связано правилом правого винта с направлением вращения электрона, т.е. векторы и взаимно противоположны (рис.1).

Отношение g орбитального магнитного момента электрона к его орбитальному механическому моменту называют гиромагнитным отношением. Расчёт показывает, что g=e/2m. Знак минус указывает на противоположное направление векторов и .

Орбитальный магнитный момент атома (молекулы) представляет собой векторную сумму орбитальных магнитных моментов электрона, входящих в его состав, . У различных веществ этот момент может быть или равным нулю, или быть отличным от нуля. Орбитальный механический момент атома (молекулы) равен векторной сумме орбитальных механических моментов в его состав электронов: