Магнитное поле в веществе

Механизм намагничивания веществ

В вакууме источником магнитного поля являются движущиеся заряды или токи в проводниках. В поле вещество способно намагничиваться, то есть приобретать магнитный момент, в результате чего создается поле . Поэтому результирующее поле в веществе:

Основные виды магнетиков:

Диамагнетики – несколько ослабляют внешнее магнитное поле (хотя идеальные диамагнетики полностью вытесняют магнитное поле из вещества – эффект Мейсснера в сверхпроводниках).

Парамагнетики – слабо усиливают внешнее магнитное поле.

Ферромагнетики – усиливают магнитное поле в тысячи раз благодаря доменной структуре (в веществе можно выделить области спонтанного намагничивания (домены) размером , каждая из которых намагничивается до насыщения). Ферромагнитные свойства проявляются только до определённой температуры (точка Кюри , , ). При циклическом намагничивании–размагничивании зависимость магнитной индукции поля от внешнего поля образует петлю гистерезиса.

Антиферромагнетики – магнитные моменты атомов тоже упорядочены, но противоположно для каждой пары соседних атомов и взаимно компенсируют друг друга. Свойства как у очень слабых парамагнетиков.

Ферримагнетики – противоположно ориентированные подрешетки имеют разные по величине магнитные моменты и они не компенсируют друг друга. Свойства отличаются от ферромагнетиков только другой зависимостью намагничивания от температуры и низкой точкой Кюри.

Полевые теоремы магнитного поля в веществе:

– интегральная форма теоремы о циркуляции вектора намагниченности .

Намагниченность – магнитный момент единицы объема вещества: .

– ток намагничивания (нескомпенсированный макроскопический ток на поверхности вещества, возникающий вследствие выхода на поверхность молекулярных токов).

– дифференциальная форма теоремы о циркуляции .

– плотность молекулярного тока намагничивания

– интегральная форма теоремы о циркуляции

– дифференциальная форма теоремы о циркуляции .

Напряженность магнитного поля .

Для изотропных неферромагнитных магнетиков, в слабых полях: ,

– магнитная восприимчивость вещества (безразмерная величина).

, откуда для изотропных неферромагнетиков: ,

– магнитная проницаемость вещества (безразмерная величина).

В вакууме , в веществе:

• в диамагнетиках

• в парамагнетиках

• в ферромагнетиках

При решении задач на расчет вектора используется теорема о циркуляции вектора , так как она определяется только токами проводимости, а затем находят .

Условия для и на границе раздела двух магнетиков (следствие т. Гаусса для и т. о циркуляции ):

Преломление линий векторов и на границе раздела: ;

.

Чем , тем > касательная составляющая (линии сгущаются в веществе с , например – в железной оболочке при осуществлении магнитной защиты).

– в среде с некоторые линии обрываются, так как в ней возникает большая плотность молекулярных токов. Некомпенсированные молекулярные токи являются источниками дополнительных линий .

Магнито-механические явления: намагничивание магнетика приводит к его вращению (опыт Эйнштейна и де Гааза), а вращение магнетика вызывает его намагничивание (опыт Барнетта).