§3 Діамагнетизм

Діамагнетизм спостерігається у таких речовин, атоми яких у відсутності магнітного поля не мають магнітного моменту. Якщо магнітне поле відсутнє, то на електрон в атомі діють сили тільки із сторони атомного ядра та інших електронів. У постійному магнітному полі до цих сил додається сила , де - швидкість електрона. Внаслідок цього. Через те, що магнітне поле роботи не здійснює, при наявності зовнішнього постійного магнітного поля внутрішній рух електронів атома не змінюється, але атом в цілому отримує додаткове обертання з кутовою швидкістю:

Це теорема Лармора, а  - ларморовська частота.

Кутова швидкість ларморовського обертання електронів співпадає по напрямку з вектором . Через те, що заряд електрона від’ємний, то магнітний момент, пов’язаний з цим обертанням, направлений проти поля . В результаті здійснюється намагнічування середовища , направлене також проти поля . Це і є діамагнетизм.

Які ж сили надають атому ларморовське обертання? З ларморовським обертанням пов’язана додаткова кінетична енергія атома, а магнітні сили можуть підтримувати цей рух, але не створювати його. Ларморовський рух виникає під час включення магнітного поля. Змінне магнітне поле збуджує вихрове електричне поле, яке і надає атому додатковий рух.

Пояснення. Припустимо, що електрон обертається, плоскості орбіти . Нехай магнітне поле включається адіабатично, тобто настільки повільно, що за час одного оберту електрона по окружності поле майже залишається постійним. Завдяки симетрії вихрове поле буде направлено по дотичній до окружності. На основі закону електромагнітної індукції:

де Ф – магнітний потік, що пронизує площу r².

Звідси знаходимо енергію Е. Момент сил, що діють на електрон:

На підставі рівняння для моментів

У початковий момент В==0. Тому, інтегруючи попереднє рівняння, отримаємо:

звідки . Якщо зміна магнітного поля припиниться, то припиниться і подальша зміна кутової швидкості обертання атома, і він буде обертатись з постійною . Ларморовське обертання є одне із проявів електромагнітної індукції. Фактично цей ефект визначається правилом Ленца: магнітне поле , що збуджується ларморовським обертанням електронів, повинно мати такий напрямок, щоб перешкоджати усяким змінам зовнішнього прикладеного поля . Тому , а отже і мають напрямок, протилежний напрямку зовнішнього поля . Через те, що явище електромагнітної індукції проявляється у всіх середовищах, то діамагнетизм також є універсальним явищем.