Магнитный момент. Намагниченность.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА

Рассмотрим среду. Она состоит из атомов или молекул. В дальнейшем оперируем с атомами. Атом состоит из ядра и электронов, которые двигаются вокруг ядра. Ядро несет положительный заряд. Электроны заряжены отрицательно.

Электроны в атоме двигаются по орбитам. Если электроны рассматривать как точечные материальные частицы, тогда они должны обладать моментом импульса. Этот момент называется орбитальным моментом электрона. С другой стороны эти частицы заряженные, поэтому при движении они создают электрический ток. С этим током можно связать магнитный момент. Итак, пришли к выводу, что электрон, обладающий моментом импульса, должен иметь магнитный момент. Существует связь между моментом импульса электрона и его магнитным моментом .

, где . (1)

Знак минус определяется знаком заряда электрона. Кроме орбитального момента импульса существует ёще собственный момент импульса и связанный с ним магнитный момент электрона. Собственный момент импульса называется спином, а магнитный момент – спиновым. Для них связь имеет вид (1), но коэффициент пропорциональности равен . Эти два момента складываются, в результате получается полный момент. Это определение относится как к механическим моментам, так и к магнитным. Магнитные моменты отдельных атомов создают свои магнитные поля. Эти поля зависят от внешнего магнитного поля, складываются с ним и образуют суммарное магнитное поле, которое мы фиксируем в среде.

(2)

- напряженность внешнего магнитного поля. - магнитное поле, обусловленное внутренними магнитными моментами. Магнитные момента атомов складываются, что приводит к появлению макроскопического магнитного поля образца (среды). Такой магнитный момент, отнесенный к единице объема, обозначается и называется намагниченностью. Намагниченность зависит от внешнего поля. Такая связь имеет вид:

(3)

- называется восприимчивостью вещества. Как уже отмечалось, магнитное поле порождается магнитными моментами атомов. Эту связь представляют в виде

(4)

С учетом (3) и (4) уравнение (2) примет вид

(5)

где - магнитная проницаемость вещества. Это безразмерная величина.