3.16 Энергия магнитного поля

Рассмотрим цепь из последовательно соединенных источника тока, ключа К, катушки индуктивности и сопротивления R.

Период изменения силы тока от 0 до номинального значения после включения ключа К закон Ома для данной цепи имеет вид. . Здесь dW=E₀ dtJ- расход мощности внешнего источника. dQ=J² Rdt- Джоулевая теплота выделяемая в цепи. dA= LJdJ- элементарная работа для создания поля в катушке. dW=dA+dQ- закон сохранения энергии для цепи. Мощность внешнего источника расходуется на выделение джоулевой теплоты и на создания магнитного поля в катушке. Работа затраченная на создание магнитного поля катушка запасает в виде энергии магнитного поля поэтому энергия магнитного поля будет равна полной работе затраченной на создание магнитного поля - энергия магнитного поля.

В случае катушки магнитное поле в основном сосредотачивается внутри катушки

- напряжённость магнитного поля. . Энергию сосредоточенную в единице объёма называют удельной энергией магнитного поля удельная энергия магнитного поля.

3.17 Магнитные моменты электронов и атомов.

Электроны в атомах вращаются по замкнутым орбитам вокруг ядра движение электронов по замкнутой орбите можно рассматривать как круговой микро ток J=eυ- сила микро тока. - частота вращения электрона вокруг орбиты V- скорость вращения r- радиус орбиты. микро ток создаёт своё собственное магнитное поле магнитная индукция микро тока как и магнитный момент электрона направлен перпендикулярно к плоскости вращения -орбитальный магнитный момент электрона при вращении электрона по орбите он обладает механическим орбитальным импульсом L_e =mVr так как P_me и L_e направлены в противоположные стороны -гиромагнитное отношение. Эксперимент показал что g_s ровно в два раза больше. Это сумели объяснить тем что электрон обладает собственным моментом импульса L_es собственным моментом называется спин электрона это неотемлимое свойство как масса заряд. Суммарный магнитный момент всех электронов атома

- магнитный момент атома. Z совподает с порядковым номером элемента в атоме.

3.18 Диа-паро магнетизм

Вещества в которых магнитный момент =0 называются диамагнетики если между магнитной индукцией B внешнего поля и орбитальным магнитным моментом P_mi имеется угол α то за счёт силы F_Л возникает вращающий момент M=[P_m,B] под действием этого момента P_mi начинает вращаться по поверхности конуса такое движение называется прецессией. Движение орбит электрона под действием магнитного поля подобно круговому микро току так как этот ток вызывается за счёт внешнего поля то магнитная индукция его уменьшает внешнее магнитное поле данное явление называется диамагнитным эффектом. В результате в диамагнетиках магнитное поле уменьшается . вещества атомы которых обладают магнитным моментом отличным от нуля называют парамагнетиками. При отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты в атомах в парамагнетиках расположены хаотично поэтому суммарный магнитный момент макроэлементов, элементов равен 0. При наличии внешнего поля атомы ориентируются так что их магнитные моменты становятся параллельно силовым линиям внешнего поля. Данное явление называется парамагнитным эффектом парамагнитный эффект приводит к увеличению магнитного поля. В парамагнетиках диамагнитный эффект так же присутствует однако он слабее чем парамагнитный эффект. Таким образом как в диамагнетиках так и в парамагнетиках происходит изменение внешнего магнитного поля данное явление называется намагничиванием вещества количественно намагничивание характеризуется вектором намагниченности. - это суммарный магнитный момент в единице объёма вещества при очень небольших напряжённостях она пропорционален вектору намагничивания J=ǽH. ǽ-коэффициент пропорциональности, магнитная восприимчивость,ǽ<0-диамагнетик ǽ>0- парамагнетик. Таким образом в веществе на внешнее магнитное поле накладывается внутреннее магнитное поле самих атомов - магнитная индукция в атоме - магнитная индукция внутреннего поля или ǽH=μ₀(1+ ǽ)H с другой стороны μ=1+ ǽ.