25. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Напряженность магнитного поля. Поведение векторов в и н на границе магнетиков.

 Закон полного тока для магнитного поля в вакууме можно обобщить на случай магнитного поля в веществе: где    и    – алгебраическая сумма макро- и микротоков сквозь поверхность, натянутую на замкнутый контур L.

Алгебраическая сумма сил микротоков связана с циркуляцией вектора намагниченности соотношением тогда закон полного тока можно записать в виде:

Вектор называется напряженностью магнитного поля.

Таким образом, закон полного тока для магнитного поля в веществе утверждает, что циркуляция вектора напряженности магнитного поля    вдоль произвольного замкнутого контура L равна алгебраической сумме макротоков сквозь поверхность, натянутую на этот контур:

П редставим себе, что линии вектора преломляются при переходе через границу раздела так, как показано на рис. 1. Рассмотрим при этом преломление пока только одной силовой линии.

Поместим на границе раздела воображаемую цилиндрическую поверхность с высотой h значительно меньшей радиусов оснований S₁ и S₂, лежащих по обе стороны от границы раздела и параллельных ей. На рисунке также показана нормаль к границе раздела и к обоим основаниям.

Запишем теорему Гаусса для магнитной индукции: или , где S ─ замкнутая поверхность, состоящая из боковой поверхности и оснований цилиндра.

Этот круговой интеграл можно разбить на 3 интеграла, каждый из которых равен потоку через верхнее и нижнее основания и боковую поверхность: .

Здесь и ─ нормальные составляющие векторов магнитной индукции в верхнем и нижнем магнетиках, соответственно, ─ среднее значение проекции вектора магнитной индукции на нормаль к боковой поверхности.

Поскольку оба магнетика помещены в однородное внешнее магнитное поле, то все интегралы можно заменить соответствующими произведениями: .

Как и в предыдущей формуле, здесь первая составляющая магнитного потока положительна, так как силовые линии выходят из поверхности , а вторая составляющая ─ отрицательна, так как силовые линии входят в поверхность (вектора и спроектированы на одну и ту же нормаль). Третьей составляющей ─ можно пренебречь, так как высота цилиндра выбрана очень малой по сравнению с радиусами оснований, т. е., если , то .

Учитывая, что , получим: .

Используя связь магнитной индукции и напряжённости магнитного поля: и, применяя её для первого и второго магнетиков в формуле (1), получим: .

Отсюда следует .

26. Типы магнетиков. Магнитная проницаемость. Элементарная теория диа- и парамагнетизма.

Существует три типа магнетиков:

• Диамагнетики - это вещества, намагничивающиеся во внешнем магнитном поле против направления поля. (Например Ag, Au, Cu).

Диамагнитный эффект - это эффект, при котором составляющие магнитных полей атомов складываются и образуют собственное магнитное поле вещества, ослабляющее внешнее магнитное поле.

Так как диамагнитный эффект обусловлен действием внешнего магнитного поля на электроны атомов вещества, то диамагнетизм свойствен всем веществам.

• Парамагнетики - это вещества, намагничивающиеся во внешнем магнитном поле по направлению поля (например редкоземельные металлы, Pt, Al).

У парамагнетиков при отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты электронов не компенсируют друг друга, и молекулы парамагнетиков всегда обладают магнитным моментом (такие молекулы называются полярными).

Вследствие теплового движения молекул их магнитные моменты ориентированы беспорядочно, поэтому в отсутствие магнитного поля, парамагнетики магнитными свойствами не обладают.

При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле устанавливается преимущественная ориентация магнитных моментов атомов (молекул) по полю (полной ориентации препятствует тепловое движение атомов).

Таким образом, парамагнетики намагничиваются, создавая собственное магнитное поле, совпадающее по направлению с внешним полем и усиливающим его. Этот эффект называется парамагнитным. Если магнитный момент атомов (молекул) велик, то парамагнитные свойства преобладают над диамагнитными и вещество является парамагнетиком.

• Ферромагнетики - это вещества, обладающие спонтанной намагниченностью, то есть они сохраняют намагниченность при отсутствии внешнего магнитного поля.

К ферромагнетикам относятся, например, кристаллы железа, никеля, кобольта.

Название ферромагнетики произошло от латинского наименования важнейшего представителя этого класса вещества: железа (ferrum).

Ферромагнитные свойства вещества существенно зависят от температуры. С повышением температуры остаточная намагниченность ферромагнетика уменьшается. При достаточно высокой температуре, называемой точкой Кюри, она исчезает полностью. При нагревании выше точки Кюри ферромагнетик превращается в обычный парамагнетик.

Магнитная проницаемость — физическая величина, коэффициент (зависящий от свойств среды), характеризующий связь между магнитной индукцией   и напряжённостью магнитного поля   в веществе. Для разных сред этот коэффициент различен, поэтому говорят о магнитной проницаемости конкретной среды (подразумевая ее состав, состояние, температуру и тд).

[В общем связь соотношение между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля через магнитную проницаемость вводится как ].