Магнитные свойства вещества.

Намагниченное вещество создает магнитное поле , которое накладывается на внешнее поле (поле в вакууме). Оба поля в сумме дают результирующее магнитное поле с индукцией

,

причем под здесь и далее подразумевается макроскопическое (усредненное по физически бесконечно малому объему вещества) поле.

В силу замкнутости силовых линий полей и , поток результирующего поля через произвольную замкнутую поверхность S равен нулю:

.

Таким образом, теорема Гаусса в применении к магнетикамимеет такой же вид, как и в вакууме.

Согласно теореме о циркуляции магнитного поля:

 

или ,

 

где под следует понимать сумму как макроскопических, так и молекулярных токов, то есть

.

Сумма всех молекулярных токов, охваченных контуром интегрирования, есть:

.

Следовательно, можем написать:

.

Величину, стоящую в круглых скобках под знаком интеграла, обозначают буквой и называют напряженностью магнитного поля:

Теперь мы можем записать теорему о циркуляции магнитного поля как:

 

,

где под понимается введенная выше величина, характеризующая напряженность магнитного поля в веществе.

Согласно написанному равенству, циркуляция вектора напряженности магнитного поля по некоторому замкнутому контуру равна алгебраической сумме макроскопическихтоков, охваченных этим контуром.

Из сказанного следует, что вектор является аналогом вектора электрической индукции . Первоначально предполагалось, что в природе имеются подобные электрическим зарядам «магнитные заряды», и учение о магнетизме развивалось по аналогии с учением об электричестве. Тогда же были введены названия «электрическая индукция» для и «магнитная индукция» для . Позже, однако, выяснилось, что в природе «магнитных зарядов» нет и в действительности магнитная индукция является аналогом не , а напряженности электрического поля ; соответственно напряженность магнитного поля – аналогом индукции электрического поля .

Итак, индукция магнитного поля есть:

.

Вектор намагничивания принято связывать не с магнитной индукцией , а с напряженностью магнитного поля , и как показывает опыт, вектор связан с вектором соотношением:

,

где χ – характерная для данного магнетика величина, называемая магнитной восприимчивостью.

Поскольку имеет ту же размерность, что и [A/м], то χ – безразмерная величина. На основании двух последних формул имеем:

 

,

где через

 

обозначена величина, называемая магнитной проницаемостью.

 

Классификация магнетиков.

В то время как диэлектрическая проницаемость ε у всех веществ всегда больше единицы (диэлектрическая восприимчивость κ > 0), магнитная проницаемость μ может быть как больше единицы, так и меньше единицы (соответственно магнитная восприимчивость χ > 0 и χ < 0). Поэтому магнитные свойства веществ отличаются гораздо большим разнообразием, чем электрические свойства.

Диамагнетики – вещества, характеризуемые отрицательным значением магнитной восприимчивости χ. Вследствие этого вектор намагничивания в этих веществах направлен противоположно внешнему намагничивающему полю . Диамагнетиками являются, например, вода (χ = - 9∙ 10^-6), серебро (χ = - 2, 6∙ 10^-5), висмут (χ = - 1, 7∙ 10^-4).

Парамагнетики – характеризуются положительным значение χ , ведут они себя подобно диэлектрикам с диэлектрической проницаемостьюε > 1, то есть вектор в этих веществах параллелен намагничивающему полю . К парамагнетикам относятся алюминий (χ = 2, 1∙ 10^-6), платина (χ = 3∙ 10^-4), хлористое железо (χ = 2, 5∙ 10^-3).

Ферромагнетики – особый вид магнетиков, отличающийся от других магнетиков следующими характерными признаками: 1) высоким значением магнитной восприимчивости; 2) зависимостью магнитной проницаемости μ от напряженности магнитного поля, вследствие чегозависимость от для этих веществ является нелинейной; 3) наличием петли гистерезиса на кривой намагничивания; 4) существованием температуры, называемой точкой Кюри, выше которой ферромагнетик ведет себя как обычный парамагнетик. Из чистых металлов ферромагнетиками являются железо, никель, кобальт, а также некоторые редкоземельные металлы (например, гадолиний). К числу ферромагнетиков относятся сплавы и соединения этих металлов, а также сплавы и соединения марганца и хрома с неферромагнитными элементами (например, MnAlCu, CrTe и другие).

⇐ Предыдущая12345678

Поделиться: