Магнитное поле в веществе. Намагниченность и напряженность магнитного поля.
В предыдущих лекциях по магнетизму предполагалось, что провода, по которым текут токи, создающие магнитное поле, находятся в вакууме. Если несущие ток провода находятся в какой-либо среде, то магнитное поле изменяется. Объясним это явление.
Опыт показывает, что все вещества, помешенные в магнитное поле, намагничиваются. Классическая физика это объясняет сушествованием в веществе микротоков, обусловленных движением электронов в атомах и молекулах.
Действительно, электрон, движущийся по круговой орбите вокруг ядра своего атома эквивалентен круговому току, (рис.14.14), поэтому он обладает орбитальным магнитным моментом
, (14-27)
который, по модулю равен
, (14-28)
где T - период вращения, v = 1 / T - частота вращения электрона на орбите.
Кроме того, электрон обладает собственным или спиновым магнитным моментом
Общий магнитный момент атома равен сумме орбитальных и спиновых магнитных моментов, входящих в атом электронов:
. (14-29)
Магнитные моменты ядер в тысячи раз меньше и ими обычно пренебрегают.
Всякое вещество является магнетиком, оно способно под действием внешнего магнитного поля приобретать магнитный момент, т. е. намагничиваться. Для количественного описания намагничивания вводят вектор намагниченности, равный магнитному моменту единицы объема магнетика, т. е.
, (14-30)
где п - число атомов (молекул), содержащихся в объеме V , - магнитный момент атомов в объеме V , - магнитный момент i - того атома.
Намагниченность, как следует из (14-30), в СИ измеряется в А/м. Оказывается для несильных полей
. (14-31)
здесь c - безразмерная величина, называемая магнитной восприимчивостью вещества; для вакуума и, практически, для воздуха c= 0; Н - напряженность магнитного поля, которая описывает магнитное поле макротоков (макро - большой). Макротоки, обычно, мы называли просто токи. Для вакуума
, (14-32)
она измеряетсяв СИ в А/м.
Вектор магнитной индукции в веществе характеризует результирующее магнитное поле в веществе, создаваемое всеми макротоками и микротоками, т.е.
. (14-33)
С учетом (14-31) получаем
, (14-34)
где (14-35)
называется магнитной проницаемостью вещества, - безразмерная величина. Она показывает во сколько раз усиливается магнитное поле в веществе. Напомним, что - диэлектрическая проницаемость показывает во сколько раз электрическое поле ослабляется в веществе.
Дата добавления: 2015-04-15; просмотров: 2375;