Влияние температуры и магнитного поля на электрическую проводимость и аккумуляцию энергии в конд (стр. 3 из 9)
.
Составляющая силы Fy и Fzвыражаются аналогичными формулами.
;
;
;
.Если ось Х направить вдоль вектора
, то 
.Дипольность обеспечивает частице энергию
.В практике исследований проводимости МЖ обычно используют однородное ЭП.
Магнитное поле на электрический (неподвижный) заряд не действует, согласно общему выражению для силы Лоренца
,где
– электрическая и магнитная составляющие.При
, 
и тогда 
. Если же , то даже при 
.Т.к. тепловое движение хаотично, то действие силы Лоренца на МЖ в среднем никак не ощущается, поскольку ионы-носители заряда являются частицами замкнутой системы. Небеспорядочной скоростью могут обладать носители в дрейфе (ток) или в едином гидродинамическом потоке. Тогда сила Лоренца подействует на каждую частицу одинаково и вся система носителей должна сдвинуться. При этом часть носителей будет увеличена из потока и уменьшить ток.
II.2.1. Действие магнитного поля на движущийся заряд
Каждый проводник с током создает в пространстве МП. Но электрический ток в проводнике есть движение заряженных частиц: в металлах – это движение е-, в электролитах – ионов, в газовом разряде – и ионов, и е-. Отсюда можно заключить, что всякий движущийся заряд создает вокруг себя МП. Найдем величину этого поля.
Рассмотрим малый отрезок провода длиной l с током i. Этот отрезок создает в некоторой точке, удаленной на расстояние r, напряженность поля
.Но силу тока можно выразить через плотность тока j и сечение провода
, а плотность тока – через концентрацию заряженных частиц n и их скорость 
. Это дает 
, где N – полное число частиц в отрезке провода. Напряженность поля можно представить в виде 
.Напряженность поля, вызываемого одной заряженной частицей, имеет значение
. 
Направление этого поля перпендикулярно к скорости v частиц и к радиусу – вектору r, проведенному из заряда в рассматриваемую точку, и подчиняется правилу правого буравчика. Используя обозначение векторной алгебры 
.Эта формула выражает напряженность поля «+» заряда, движущегося со скоростью v. Если движется «-» заряд, то в формуле нужно заменить е на -е.
Движущийся заряд по своим магнитным действиям эквивалентен элементу тока
. В этих формулах v – относительная скорость, т.е. скорость относительно наблюдателя и тех приборов, которые измеряют МП.Т.к. всякий ток есть движение заряженных частиц, следовательно, на движущийся заряд в МП действует сила. Определим величину этой силы. На провод длиной l с током i действует сила
, где B – магнитная индукция. С другой стороны 
, где N – полное число движущихся заряженных частиц внутри провода. Учитывая, что направление 
совпадает с направлением скорости 
движения «+» частиц (с направлением тока), можно выражение для силы представить в виде: 
.Сила, действующая на провод, пропорциональна полному числу движущихся частиц, а значит, сила, действующая на одну частицу, равна
. 
Направление этой силы перпендикулярно к направлению скорости v и магнитной индукции B и подчиняется правилу правого буравчика (см. рис.).Полученный результат можно выразить в виде векторной формулы
.Если имеется еще ЭП, то полная сила равна
.Эту силу, действующую на движущийся заряд, называют силой Лоренца.
Эта формула получена на основе анализа опытных данных о взаимодействии неподвижных контуров с током. Поэтому скорость v в формуле есть скорость относительно МП.
Сила Лоренца проявляется при движении е- и ионов в МП.
II.2.2. Действие МП на магнитный диполь
Другим, определяющим специфичность МЖ, структурным эффектом является магнитный диполь – микрокристаллический агрегат в коллоидной частице. В измерениях с участием МП используются однородные и неоднородные поля. Действие этих полей на магнитный диполь аналогично действию ЭП на электрический диполь.
Действительно, пусть магнитный диполь
помещен в произвольное МП 
, тогда на него действует механический момент: 
.Выражение упростим, если поле будет однородным, т.к. система координат может быть выбрана так, чтобы
или 
, или оба вектора совпадали с одной (двумя) осями координат. Энергия диполя просто задается формулой 
. Магнитный диполь в случае действия на него неоднородного МП 
подвержен действию магнитной силы: 
.Так как в местах расположения магнитных диполей токи, образующие поле отсутствуют, то
, но тогда 
В однородном МП все производные равны нулю, следовательно,
. Поэтому МЖ должна подвергнута действию ИМП. Наибольшее влияние на дрейф будет достигнуто, если сила 
(т.к. другой упорядочивающей скорости нет). Следовательно, должна быть коллинеарна напряженности ЭП, создающего ток.Пусть
, тогда 
или 
. Это возможно, если 
, т.е. когда 
и 
.В этом случае
. Эта сила будет вытягивать диаполи при благоприятной их ориентации до полной минимизации магнитной поступательной энергии. Поле такого рода однонаправлено, но неоднородно из-за различной густоты магнитных силовых линий. Такое поле может быть создано при помощи полосового постоянного магнетита вблизи его полюсов, площадь сечения которых заметно больше площади КЯ, или с помощью соленоида с теми же габаритами.