Вещество в магнитном поле Все вещества в

Вещество в магнитном поле

Все вещества в большей или меньшей степени обладают магнитными свойствами. Если два витка с токами поместить в какую-либо среду, то сила магнитного взаимодействия между токами изменяется, т. е. индукция магнитного поля, создаваемого электрическими токами в веществе, отличается от индукции магнитного поля, создаваемого теми же токами в вакууме. Магнитные свойства веществ определяются магнитными свойствами

Слабо-магнитные вещества делятся на две большие группы – парамагнетики и диамагнетики. Вещества, способные сильно намагничиваться в магнитном поле, называются ферромагнетиками.

При описании магнитного поля в веществе – магнетите можно считать все элементарные токи одинаковыми. Пусть каждая молекула вещества характеризуется некоторым магнитным моментом

Количественной характеристикой намагниченного состояния вещества служит векторная величина намагниченность J, равная отношению магнитного момента pm макроскопически малого объёма V вещества к этому объему:

Аналогично тому, как это было сделано для поляризованности Р, намагниченность можно выразить как Намагничивание приводит к преимущественной ориентации магнитных моментов молекул. То же самое можно сказать и об элементарных токах.

Преимущественная ориентация элементарных токов приводит к возникновению макроскопических токов – токов намагничивания. Обычные токи, связанные с перемещением в веществе носителей тока называются

Для стационарного случая циркуляция намагниченности J по произвольному замкнутому контуру равна алгебраической сумме токов намагничивания I’, охватываемых контуром:

В магнетиках, помещенных во внешнее магнитное поле, возникают токи намагничивания, поэтому циркуляция вектора В определяется не только токами проводимости, но и токами намагничивания:

Однако оказывается можно найти вспомогательный вектор, циркуляция которого определяется только токами проводимости, охватываемыми контуром. Проведем следующие преобразования:

Величину, стоящую под интегралом в скобках обозначают буквой Н – напряженность магнитного поля. В итоге мы нашли некоторый вспомогательный вектор

Циркуляция которого по произвольному контуру равна алгебраической сумме токов проводимости I, охватываемых этим контуром: Эта формула выражает теорему о циркуляции вектора Н

В случае многих однородных изотропных веществ, как показывает эксперимент, между намагниченностью и вектором Н есть прямая пропорциональность

χ – магнитная восприимчивость, безразмерная величина, характерная для каждого данного магнетика. Магнитная восприимчивость χ бывает как положительной, так и отрицательной. Положительной - у парамагнетиков, отрицательной - у диамагнетиков.

Петля гистерезиса У ферромагнетиков зависимость J от Н носит сложный характер.

Почти все вещества подчиняются зависимости и могут быть разбиты на два класса: диамагнетики и парамагнетики.

– парамагнетики, в которых намагниченность вещества увеличивает суммарное магнитное поле; они втягиваются в область сильного неоднородного магнитного поля.

– диамагнетики, в которых намагниченность уменьшает суммарное поле; диамагнетики выталкиваются из области сильного неоднородного поля.

В результате можно получить взаимосвязь векторов В и Н. μ – магнитная восприимчивость среды:

Основные положения и выводы теории Максвелла

электростатическое поле – потенциальное (сходящееся или расходящееся) и его источником являются неподвижные электрические заряды

магнитостатическое поле – вихревое, не потенциальное и не имеет точечных источников

электростатическое поле не вихревое

магнитное поле – вихревое и создается электрическими токами проводимости Ii или движущимися зарядами

электрическое поле не потенциальное (не кулоновское), а вихревое и создается переменным потоком вектора индукции магнитного поля

второе слагаемое в этом уравнении есть "ток смещения в вакууме"

Изменение во времени электрического поля ведет к появлению магнитного поля и наоборот. Следовательно, существуют электромагнитные волны

Передача электромагнитной энергии происходит с конечной скоростью. Скорость передачи электромагнитных колебаний равна скорости света

Из этого следовала принципиальная тождественность электромагнитных и оптических явлений

Контрольные вопросы 1. Определите группы веществ по отношению к магнитному полю 2. Определите. Что такое намагниченность 3. Токи намагничивания и токи смещения 4. Теорема о циркуляции вектора Н 5. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость 6. Напишите уравнения Максвелла