Магнитное поле в веществе
Магнитное поле в веществе.
Всякое вещество является магнетиком, то есть способно намагничиваться под действием магнитного поля. Это явление объясняется тем, что электроны, входящие в состав атомов (молекул) создают при своём движении круговые токи. Каждый такой ток создаёт вокруг себя магнитное поле (обладает магнитным моментом).
(Рисунок)
- модуль магнитного момента
где е – заряд электрона
- скорость электрона
r – радиус орбиты
Без внешнего магнитного поля магнитные моменты в веществе ориентированы хаотично, вследствие теплового движения атомов и молекул. Во внешнем магнитном поле они ориентируются по полю, поэтому результирующее поле 
равно
где 
- внешнее поле
- поле, создаваемое намагниченным веществом
Характеристикой намагниченного магнетика является физическая величина, называемая намагниченностью - - представляет собой магнитный момент в единицу объёма.
Если магнитный момент атомов (молекул) относительно мал, то внешнее магнитное поле воздействует на электронную орбиту таким образом, что вектор магнитного момента прогрессирует относительно вектора магнитной индукции.
(Рисунок)
Это движение эквивалентно круговому току, который создаёт магнитное поле. Поле, создаваемое намагниченным веществом направлено противоположно внешнему полю и ослабевает его. Вещества, обладающие такими магнитными свойствами называются диамагнетиками.
Если магнитный момент относительно велик, то значительное число векторов 
ориентируется во внешнем магнитном поле - это парамагнитный эффект.
Диамагнитный эффект слабее парамагнитного, поэтому 
.
Ориентация всех магнитных моментов по внешнему магнитному полю не произойдет, так как этому мешает тепловое движение атомов (молекул). Вещества с такими свойствами – парамагнетики.
(Рисунок)
Для количественной оценки явления рассмотрим магнетик цилиндрической формы.
Вычислим индукцию магнитного поля, создаваемую молекулярным током:
Магнитный момент этого тока:
Так как длина равна 1, то, умножив на длину, получим:
, откуда 
Подставив это значение в формулу для , получим:
Подставим и в предыдущее выражение:
Из опыта известно, что в слабых полях намагниченность пропорциональна 
, следовательно 
, где - магнитная
Для диамагнетиков
Для парамагнетиков
Используя эту формулу, можно записать:
Для диамагнетиков магнитная проницаемость среды 
Для парамагнетиков - 
.
Существуют твёрдые тела, назыемые ферромагнетиками, у которых 
. Объясняется это тем, что в ферромагнетиках существуют области спонтанного (самопроизвольного) намагничивания, даже слабого внешнего магнитного поля достаточно для их ориентирования по этому полю. Температура, при которой ферромагнетик теряет свои магнитные свойства и становится парамагнетиком называется точкой Кюри.
Перейти на страницу: 1