17. Вектор н (напруженість магнітного поля)

У магнетиках, вміщених в магнітне поле, виникають струми намагнічування, тому циркуляція вектора В по замкнутому контуру буде визначатися як струмами провідності, так і струмами намагнічування:

(17.9)

де    струми провідності та намагнічування, що охоплюються контуром Г. Останню формулу можна переписати, використовуючи вираз (17.6):

Вважаючи, що циркуляція визначається по одному і тому ж контуру, одержимо:

(17.10)

Величину, що стоїть у дужках під інтегралом позначають Н і називають напруженістю магнітного поля в магнетиках:

(17.10а)

На відміну від вектора В напруженість не є чисто силовою характеристикою поля, оскільки включає в себе намагніченість речовини  J. Тому вектор Н є допоміжним і фізичного змісту не має.

Враховуючи вираз для Н, формула (17.10) записується у вигляді:

(17.11)

Цей вираз являє собою теорему про циркуляцію вектора Н по замкнутому контуру. У загальному випадку, коли магнітне поле створюється декількома струмами, на основі принципу суперпозиції можна записати:

(17.12)

Отже

циркуляція вектора H по довільному замкнутому контуру дорівнює алгебраїчній сумі струмів, що охоплюються цим контуром.

Якщо струм розподілений з густиною j по поверхні, обмеженій контуром Г, то сила струму крізь цю поверхню дорівнює , тоді (17.12) набуває вигляду

(17.12а)

Знайшовши ліміт відношення правої та лівої частин (17.12а) до площі поверхні, яку обмежує контур, одержимо диференціальну форму теореми про циркуляцію:

(17.13)

тобто ротор вектора Н дорівнює густині струму провідності в тій же точці речовини.

Важливо підкреслити, що у формулах (17.11)  (17.13) фігурують струми провідності. Тому при визначенні поля вектора Н в однорідних ізотропних магнетиках, які заповнюють увесь простір, де існує магнітне поле, при незмінній конфігурації струмів провідності, немає потреби знати закон розподілу струмів намагнічування в середовищі, досить визначити густину струмів провідності, що практично не викликає утруднень. Саме ця властивість вектора Н визначає зручність його використання.

 

Магнітна сприйнятливість, магнітна проникність

З попереднього зрозуміло, що намагніченість речовини J залежить від магнітної індукції B  в даній точці. На практиці прийнято зв’язувати J  з вектором Н. Взагалі ця залежність має складний характер і у різних речовинах її встановлюють експериментально. Як показують досліди, для багатьох ізотропних магнетиків (діа- і парамагнетиків) залежність J від H в слабких зовнішніх магнітних полях має лінійний характер

(17.14)

де    магнітна сприйнятливість речовини. Це безрозмірний коефіцієнт, який характеризує здатність речовини намагнічуватись у зовнішньому магнітному полі. Для вакууму , а для будь-якої речовини , тобто всі речовини здатні намагнічуватись і тому є магнетиками. Для магнетиків, у яких справджується рівність (17.14), коефіцієнт  мало відрізняється від нуля. При цьому для одних речовин (діамагнетиків)  (тобто напрям J протилежний H і зовнішнє поле в діамагнетиках ослаблюється), для інших (парамагнетиків)  (напрям J збігається з H і зовнішнє поле підсилюється). Зауважимо, що існують й інші типи магнетиків, наприклад, феромагнетики, у яких залежність J(H) має складний характер.

З рівності (17.10а) випливає, що . Для магнетиків, у яких виконується залежність (17.14) цей вираз набуває вигляду:

(17.15)

де величина

(17.16)

називається  магнітною проникністю середовища:

У парамагнетиків , у діамагнетиків , причому для обох типів магнетиків відміна магнітної проникності від одиниці незначна, тобто магнітні властивості в цих речовинах виражені слабо. У феромагнетиків , причому вона не є сталою (залежить від зовнішнього поля та від температури).