Учебник по физике для поступающих в ВУЗ
Магнитная индукция в среде складывается из индукции внешнего поля и собственной индукции вещества:
Отношение характеризующее магнитные свойства среды, получило название магнитной проницаемости среды.
Обозначение m. Безразмерная величина
В однородной среде магнитная индукция равна:
где m — магнитная проницаемость данной среды безразмерная величина, показывающая во сколько раз магнитная индукция в данной среде, больше чем в вакууме.
(Формула справедлива только для однородной среды, заполняющей все пространство, или ля случаев особой симметрии, например для однородного стержня внутри соленоида.
Для тела произвольной формы зависимость между 
и 
будет гораздо сложнее и определяться формой тела и его ориентацией по отношению к 
)
Микроскопические токи под действием внешнего магнитного поля определенным образом ориентируются: чем больше внешняя индукция В0, тем больше индукция собственного магнитного поля среды:
χ («хи») – магнитная восприимчивость среды
(магнитная проницаемость среды μ = 1 + χ)
Вектор собственной магнитной индукции среды может быть как сонаправлен с вектором магнитной индукции внешнего поля, так и противоположен ему.
Разная магнитная восприимчивость веществ определяет различие их магнитных свойств.
В зависимости от магнитных свойств веществ различают:
- парамагнетики
- диамагнетики
- ферромагнетики
Парамагнетиками называются вещества, которые создают слабое магнитное поле, по направлению совпадающее с внешним полем.
Магнитная проницаемость наиболее сильных парамагнетиков мало отличается от единицы: 1,00036- у платины и 1,00034- у жидкого кислорода.
В атомах парамагнетиков источником собственного магнитного поля являются микротоки, обусловленные вращением валентного электрона вокруг собственной оси (или spin)
В силу хаотического расположения атомов результирующая собственная индукция парамагнетиков в отсутствии внешнего магнитного поля равна нулю.
При помещении парамагнетика во внешнее магнитное поле элементарные витки с током (вращающиеся вокруг своей оси электроны) начинают выстраиваться так, чтобы направление их собственной индукции совпало с индукцией внешнего поля. Поэтому результирующая индукция в парамагнетике становится отличной от нуля и сонаправленной с индукцией внешнего поля:
= Σ
≠ 0 , ↑↑
Магнитное поле в парамагнетике усиливается по сравнению с приложенным к нему внешним магнитным полем.
Нагревание парамагнетика приводит к дезориентации спинов и уменьшению собственного магнитного поля, а следовательно к уменьшению его магнитной проницаемости μ.
Диамагнетиками называются вещества, которые создают поле, ослабляющее внешнее магнитное поле.
Магнитная проницаемость диамагнетиков отличается от единицы не более чем на десятитысячные доли.
Диамагнетик – вещество, у которого вектор индукции собственного магнитного поля, направленный противоположно вектору магнитной индукции внешнего (намагничивающего) поля, значительно меньше его по модулю:
↑↓, Bс << B0
Для диамагнетиков χ < 0, при этом │χ│ <<1
Диамагнетиками являются многие газы(водород, гелий, азот, углекислый газ), плазма, металлы (золото, серебро, висмут, свинец), стекло, вода, соль, резина, алмаз, дерево, пластик и т.д.
Ферромагнетики - вещества, значительно усиливающие внешнее магнитное поле.
Ферромагнетик – вещество, у которого вектор индукции собственного магнитного поля, сонаправленный с вектором магнитной индукции внешнего (намагничивающего) поля, значительно превышает его по модулю:
↑↑, Bс >> B0
Для ферромагнетиков χ > 0, при этом │χ│>> 1
Ферромагнетики – железо, кобальт, никель, их сплавы, редкоземельные элементы.
Ферромагнетизм объясняется магнитными свойствами электрона. Электрон является движущимся зарядом, и поэтому обладает собственным магнитным полем. В некоторых кристаллах существуют условия зля параллельной ориентации магнитных полей электронов. В результате этого внутри кристалла ферромагнетика возникают намагниченные области, называемы доменами.
В атомах ферромагнетиков собственная индукция создается не только валентными электронами, но и электронами внутренних электронных оболочек. Это заметно увеличивает результирующую собственную индукцию.
В результате взаимодействия атомов ферромагнетика энергетически выгодной оказывается параллельная ориентация спинов всех атомов в пределах некоторой области, называемой доменом (domain – владение) Домен с параллельной ориентацией спинов обладает минимальной энергией.
В поликристаллах ориентация спинов в различных доменах хаотична, результирующая собственная индукция в ферромагнетике в отсутствие внешнего магнитного поля равна нулю.
Магнитная проницаемость ферромагнетиков не постоянна. Она зависит от вектора магнитной индукции.
С увеличением внешнего магнитного поля домены упорядочивают свою ориентацию.
При некотором значении индукции наступает полное упорядочение ориентации доменов и наступает магнитное насыщение.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100