4.14 Магнетики. Намагничивание вещества. Гипотеза Ампера.

Если проводники с током находятся не в вакууме, а в среде, то магнитное поле изменяется. Различные вещества в магнитном поле намагничиваются, т.е. сами становятся источниками магнитного поля. Такие вещества называются магнетиками. Результирующее магнитное поле в среде является суммой полей, создаваемой проводниками с током и намагниченной средой.

Причина намагничивания заключается в том, что замкнутые молекулярные токи, существующие в пределах каждого атома и ориентированные хаотично, при намагничивании магнетика частично или полностью ориентируются. Каждый молекулярный ток обладает магнитным моментом , т.е. магнетик в целом приобретает магнитный момент, равный сумме всех магнитных моментов.

Магнитный момент единицы объема называется вектором намагничения.

Зная вектор намагничения в каждой точке тела, можно определить магнитное поле, создаваемое телом.

Если намагничивание одинаково во всех точках тела (однородно), то магнитное поле создается только поверхностными токами, т.к. все внутренние токи взаимно компенсируются.

Железный сердечник в соленоиде ампер-витки в соленоиде к ампер-виткам соленоида, т.е. магнитное поле возрастает.

Поле в щели равно внешнему полю намагничивающей катушки

Магнитная индукция внутри магнетика определяется по магнитной индукции в узкой щели. Обозначим B - среднее по обьему от полного микроскопического значения магнитной индукции в магнетике. (индукция в вакууме плюс индукция молекулярных токов). Тогда B = F\S, S - площадь сечения.

Магнитная индукция в щели равна B=B_M=B’ где - магнитная индукция вещества, удаленная из щели.

Иначе, полная магнитная индукция в магнетике равна сумме индукций намагничивающей катушки B₀=µ₀H₀

Силовые линии магнитнго поля, порождаемого токами, всегда замкнуты ( и в вакууме и в магнетике), т.е. полное число силовых линий, входящих в замкнутую поверхность, равно числу линий, выходящих из поверхности.

Намагничивание вещества тела определенной формы тем больше, чем больше напряженность поля H внутри тела (размагничивающий фактор β меньше.)

Сердечник из проволоки не втягивается в соленоид при заданном токе; но если проволочки рассоединить, то они втянутся. В соленоид, т.к. βпр ое - для одной проволоки.

Постоянные магниты замыкают металлической перемычкой. При этом мы уменьшаем размагничивающий фактор β, направленность поля H и магнитная индукция В внутри магнита увеличивается - размагничивание постоянных магнитов уменьшается.

Ферромагнетизм

Ферромагнетики (Fe, Ni, Co, сплавы) μ>>1

Ферромагнетизм обьясняется ориентацией собственных магнитных моментов электронов (спинов), но не магнитных моментов атома в целом (орбитального магнитного момента электронов и магнитного момента ядра).

Ферромагнетик независимо то внешнего магнитного поля намагничен до насыщения, но в целом образец не намагничен, т.к. в нем возникают области спонтанного намагничивания - домены. Ориентированы домены так, что магнитный поток замыкается в теле и не выходит в окружающее пространство - энергия магнитного поля при этом минимальна