Магнитное поле в веществе. Классификация магнетиков.

Намагничиванием веществ называется явление возникновения в веществе объемного макроскопического магнитного момента. Он характеризуется вектором намагниченности , равным векторной сумме магнитных моментов атомов или молекул, содержащихся в единице объема веществаV₀: ` (10)

Здесь - объемный макроскопический магнитный момент объема V₀.

Оказывается, что намагниченность веществ зависит от напряженности внешнего магнитного поля и эта зависимость для однородной и изотропной среды выражается в виде:

æ` (11),

где æ - характерная для каждого магнетика безразмерная величина, называемая магнитной восприимчивостью.

В свою очередь, вектор намагниченности определяет величину индукции магнитного поля `B¢, создаваемого намагниченным веществом внутри объема:

(12)

(m₀ = 4p×10^–7 - магнитная постоянная).

В результате вектор индукции магнитного поля в среде равен векторной сумме индукций внешнего намагничивающего поля ` и внутреннего поля намагниченного вещества ` :

` =` + =m₀ + m₀ = m₀ + m₀ · æ = m₀(1+ æ) = mm₀ (13)

Величина m = 1+ æ (14) называется магнитной проницаемостью вещества.

В зависимости от знака и числового значения магнитной восприимчивости æ все магнетики подразделяются на три ранее упомянутые группы:

1)парамагнетики (щелочные металлы, O₂, N₂, Pb, Al, Pt и др.)имеют положительное, но очень малое значение магнитной восприимчивости æ @10^–4¸10^–7>0, поэтому согласно (11), эти вещества очень слабо намагничиваются вдоль внешнего поля. Соответственно, магнитная проницаемость у них m = 1+ æ ³1; m- чуть больше единицы;

2)у диамагнетиков (инертные газы, H₂O, Au, Ag, Hg, Cu, Si, и др.) æ @ –10^–5 ¸ –10^–9 < 0, т.е. значение магнитной восприимчивости также близко к нулю, но отрицательно, соответственно, m £ 1, поэтому эти вещества очень слабо намагничиваются против внешнего поля;

3) у ферромагнетиков (Fe, Ni, Co и др.) величина æ является сложной функцией напряженности магнитного поля (см. §5), положительна и может достигать очень больших значений (@ 10³¸5·10³), т.е. это сильно намагничивающиеся вещества, в которых внутреннее магнитное поле может в тысячи раз превосходить внешнее поле.

Рассмотрим механизмы намагничивания каждой из групп магнетиков в отдельности.