Магнітне поле в речовині (стр. 1 из 2)
РЕФЕРАТ
на тему:”МАГНІТНЕ ПОЛЕ В РЕЧОВИНІ”
План
1. Струми і механізм намагнічування. Намагнічуваність речовини.
2. Магнітна сприйнятливість і проникність.
3. Циркуляція намагнічування. Вектор напруженості магнітного поля.
4. Феромагнетики та їх основні властивості.
1. Струми і механізм намагнічування. Намагнічуваність речовини
Розглянемо орбітальний рух електрона в атомі. Цей рух подібний до деякого колового струму, який називають мікрострумом. Мікрострум утворює в просторі магнітне поле, яке можна характеризувати за допомогою вектора магнітного моменту
. Розглянемо орбітальний рух електрона (рис. 1). 
Рис. 1
Струм і направлений у протилежну сторону орбітального руху електрона. Напрям магнітного моменту збігається з поступальним рухом правого гвинта, якщо його обертати за напрямком струму.
За означенням орбітальний магнітний момент визначається за формулою:
, (1.1)де і – коловий струм; S - площа колового струму;
- нормаль до контуру з напрямком поступального руху правого гвинта.Величину колового струму оцінимо за формулою
, (1.2)де qo- заряд електрона; Т – період обертання електрона навколо ядра.
З рисунка видно, що
; 
; 
.З урахуванням цих зауважень одержимо:
. (1.3)У випадку атома, в якому є z електронів, сумарний магнітний момент всіх z електронів буде дорівнювати:
(1.4)2. Внесемо такий атом у змінне зовнішнє магнітне поле, величина якого змінюється від 0 до В протягом часу dt.
Змінне магнітне поле породжує у просторі вихрове електричне поле, величина якого описується рівнянням Максвелла
, (1.5)де
- змінне в часі магнітне поле; dS – площа контуру вздовж якого рухається електрон; Е – напруженість вихрового електричного поля, породжена зміною магнітного поля.Вихрове електричне поле має напрям силових ліній, які збігаються з напрямком струму в контурі. Напрям замкнутих силових ліній електричного поля теж визначається правилом правого гвинта, тобто напрям силових ліній збігається з напрямом струму в контурі.
Однак у цьому випадку електрони рухаються в сторону, протилежну напрямку струму. Тому вихрове електричне поле гальмує рух цих електронів.
На електрон у вихровому електричному полі діє електрична сила
, напрям якої дотичний до силової лінії в сторону мікроструму (рис.2). 
Рис.2
Згідно з рівнянням (14.1.5) змінне в часі магнітне поле породжує вихрове електричне поле, струм якого згідно з правилом Ленца має бути протилежний до діючого мікроструму і.
Силові лінії вихрового електричного поля у випадку наростаючого магнітного поля мають такий напрям, щоб визваний ним струм індукції
протилежним до і, а магнітний момент
такого струму теж був протилежний до 
.Розглянемо цей випадок трохи детальніше. Скористаємось другим законом Ньютона
, (1.6)де
- електрична сила індукована змінним в часі магнітним полем; m – маса електрона; 
- прискорення гальмування.З рівняння (14.1.6) прискорення руху електрона дорівнює
. (1.7)Напруженість вихрового електричного поля Е знайдемо з рівняння Максвелла (14.1.5)
,де
, а 
, тому 
, звідки 
.Тому
, або 
.Інтегруємо останній вираз у межах зміни швидкості від о до, а індукції магнітного поля від 0 до В
.Після інтегрування одержимо:
. (1.8)Значення швидкості з (14.1.8) підставимо у вираз орбітального магнітного моменту (14.1.3)
. (1.9)Для атома, в якому є z електронів, одержимо:
, (1.10)де
- складова, яка пов’язана з орбітальним рухом електрона в атомі; 
- складова, яка появляється лише у зовнішньому магнітному полі.Одержана формула (14.1.10) показує, що магнітний момент атома у випадку дії змінного в часі магнітного поля зменшується за рахунок намагнічування атома у протилежному напрямі.
Магнетики, для яких характерна ця особливість, називаються діамагнетиками.
Покажемо, що у випадку, коли
не збігається з напрямком дії змінного в часі магнітного поля, такі атоми здійснюють прецесію. Частота цієї прецесії дорівнює 
;але
, тому 
, де 
.Величину
- називають гіромагнітним відношенням, а 
- Ларморова частота прецесії.
Рис.3
2. Магнітна сприйнятливість і проникність
Якщо магнетики намагнічуються у ту ж сторону, що і
, то вони називаються парамагнетиками.Кількісною мірою намагнічування є вектор намагніченості, який можна подати через одиницю об’єму речовини:
, (2.1)де n – концентрація атомів або їх число в одиниці об’єму магнетика;
- індукований магнітний момент атома, друга складова у рівнянні (1.10).З урахуванням викладеного одержуємо
,або
. (2.2)Величину
називають магнітною сприйнятли-вістю.Якщо магнітна сприйнятливість <0, то такі магнетики називають діамагнетиками.
За розрахунками Кюрі-Венса для парамагнетиків
.У цьому випадку магнітна сприйнятливість обернено пропорційна до абсолютної температури.
З інших міркувань встановлено, що
, (2.3)де - відносна магнітна проникність середовища; - магнітна сприйнятливість.
Із співвідношення (14.2.3) одержуємо:
> 1- парамагнетики; < 1 - діамагнетики.
Прикладом діамагнітних речовин є металевий вісмут. При внесенні шматочка вісмуту, підвішеного до нитки у зовнішнє магнітне поле, останнє цей шматочок виштовхує з магнітного поля.
Парамагнітна мідь або латунь слабо втягуються у зовнішнє магнітне поле.
3. Циркуляція намагнічування. Вектор напруженості магнітного поля
Нехай у деякому середовищі діє зовнішнє магнітне поле, напрям якого показаний на рис. 4
Рис.4
Замкнутий контур, показаний на рис.14.4, охоплює певну кількість атомних струмів іk, а також струм провідності І.