21.Вычисление поля в магнетиках.
Рассмотрим поле, создаваемое бесконечно длинным круглым намагниченным стержнем, J = const везде и направлена по оси стержня. Разобьем на dℓ ^ оси, каждый слой – на малые цилиндрические элементы с S основания произвольной формы (рис). Каждый элемент обладает dpm = JdSdℓ
напряженность в стержне совпадает с напряженностью внешнего поля.
В внутри стержня Þ В = μμ0Н = μμ0 · В0/μ0 = μВ0 Þ
μ показывает, во сколько раз усиливается поле в магнетике.
22.Условия на границе двух магнетиков.
Вблизи поверхности раздела двух магнетиков В и Н должны удовлетворять граничным условиям, вытекающим из уравнений ÑВ = 0; [ÑН] = j.
циркуляция
Закон преломления линий магнитной индукции (рис) Þ
При переходе в магнетик с большей μ, линии В отклоняются от нормали к поверхности (сгущаются)
В = μ0 I · N/ℓвозд.
23.Магнитомеханические явления.
Вращение е- вокруг ядра – основа магнитомеханических явлений Þ намагничение магнетика приводит к его вращению и наоборот. Первое явление исследовал Эйнштейн и де Гааз, второе - Барнетт.
Эйнштейн Þ если стержень намагнитить, то pm электронов – по
направлению поля, а М – против, Мсист = const Þ стержень приобретает М = - ΣМi Þ
приходит во вращение. Изменяем направление намагниченности – изменяется направление вращения стержня. Вычислили Þ pm/М = -е/m ! – отличие в два раза.
Барнетт – железный стержень – в быстрое вращение вокруг его оси и измерял намагничение Þ pm/М = -е/m ! – опять в два раза.
24.0Пыты Барнета, Штерна и Герлаха.
Экспериментальное определение магнитных моментов атомов – Штерн и Герлах. На пучок атомов действует сильно неоднородно магнитное поле с силой . величина и знак зависят от угла между pm и В. При
хаотическом распределении моментов атомов в пучке α = 0 ¸ p Þ узкий пучок атомов после прохождения установки – сплошной растянутый след – края α = 0 и α = p. Опыт – отдельные линии, симметрично следа пучка без поля (рис2) Þ проекция pm на направление поля квантуется. Число возможных значений для различных атомов различно. рmат , измеренные в опыте дали значение нескольких μБ, некоторые без отклонения - pm отсутствует.
Барнетт – железный стержень – в быстрое вращение вокруг его оси и измерял намагничение Þ pm/М = -е/m ! – опять в два раза.
25.Диамагнетики в магнитном поле.
Диамагне́тики — вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля. В отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетики немагнитны. Под действием внешнего магнитного поля каждый атом диамагнетика приобретает магнитный момент I (а каждыймоль вещества — суммарный магнитный момент), пропорциональный магнитной индукции H и направленный навстречу полю. Поэтомумагнитная восприимчивость χ = I/H у диамагнетиков всегда отрицательна.
26.Парамагнетики в магнитном поле.
Если pmат ¹ 0 – вещество парамагнитное – щелочные, щелочноземельные металлы, кислород и т.д. Магнитное поле стремится установить pm вдоль В, а тепловое движение – хаотически Þ динамическое равновесие , при котором в среднем больше атомарных магнитиков, направленных по полю, чем против.
pmH = pm cosQ Þ
при наличии магнитного поля <cosQ> ¹ 0 из-за частичной ориентации.
27.Ферромагнетики в магнитном поле.
Ферромагнетики – вещества, способные обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля. Название – по Fe (никель, кобальт, гадолиний, их сплавы и соединения, сплавы и соединения марганца и хрома с не ферромагнетиками).
Ферромагнетизм
присущ всем этим веществам только в
кристаллическом состоянии.
28.Циркуляция В. Закон полного тока.
По определению Þ циркуляция B = Bdℓ. Для поля прямого тока Þ
Bdℓ
= BdℓВ
=
справедливо для любого тока. Пусть некоторый контур охватывает несколько проводов, тогда в силу принципа суперпозиции:
закон полного тока в
вакууме.
29.Движении заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца.
Заряд е' в однородном магнитном поле, v ^ B. Fмагн сообщает заряду an^v Þ an = F/m = e’/m ·vB – изменяет только направление скорости, IvI = const Þ IanI = const Þ заряженная частица движется равномерно по окружности
Þ an = v2/R Þ R = v2/an = m/e’ · v/B, e’/m – удельный заряд
T = 2πR/v = 2π ·m/e’ · 1/B Þ период не зависит от v, а определяется удельным зарядом частицы и магнитной индукцией поля.
F = qvB sinα - сила лоренца
ЗО.Определение заряда и массы электрона.
Т.к. α малы, ℓ для различных е- практически одинаковы (ℓ = vT) Þ пучок сфокусируется в точке, отстоящей от точки вылета е- на ℓ = vT Þ
ℓ = 2π·m/e ·v/B
e/m = 1,7588 ·1011 Кл/кг.
элементарный заряд е = 1,6·10-19 Кл Þ такое же значение – заряд е- Þ me = 0,91·10-30 кг. Большая роль в установлении дискретности заряда – законы Фарадея