Если вещество помещено в неоднородное магнитное поле, то на каждую орбиту (эквивалентную контуру тока, см. § 20) будет действовать некоторая сила. Орбита
имеет
и поэтому будет втягиваться в поле с силой
орбита
имеет
В и будет выталкиваться из поля с силой
Так как
на каждую пару одинаковых орбит с разными направлениями вращения действует сила
направленная в сторону убывания поля. Таким образом, диамагнитный эффект приводит к появлению сил, выталкивающих тело из неоднородного магнитного поля. Если в веществе число орбит типа
больше, чем орбит
то сумма сил
больше суммы сил
и вещество втягивается в магнитное поле, т. е. будет парамагнитным. Однако диамагнитный эффект существует и у парамагнитных тел (так как
появляются у всех орбит); оно выражается в некотором уменьшении той силы, которая втягивает парамагнитное тело в поле.
Для того чтобы внести диамагнитное тело в магнитное поле, необходимо совершить работу против выталкивающей силы. Эта работа совершается электродвижущей силой индукции, которая возбуждается в любом замкнутом контуре, а в данном случае — в электронных орбитах, при их движении в неоднородном магнитном поле. Для электронной орбиты э. д. с. индукции также равна
где
есть изменение потока вектора В через плошадь орбиты. В результате действия этих э. д. с. увеличивается кинетическая энергия электронов в орбитах
и уменьшается — в орбитах
Если диамагнитное тело неподвижно и находится, например, внутри катушки, которая присоединяется к источнику тока, то работа диамагнитного намагничивания совершается источником тока, возбуждающим магнитное поле.
Итак:
1) диамагнетизм есть свойство, присущее всем телам, так как оно обусловлено действием внешнего магнитного поля на электронные орбиты в атомах и молекулах;
2) изменение скоростей движения электронов по орбитам сопровождается появлением магнитного поля, направленного против внешнего поля и ослабляющего его (закон Ленца); таким образом, каждое вещество противодействует проникновению магнитного поля внутрь его объема;
3) диамагнитный эффект не связан с появлением упорядоченности в расположении электронных орбит, поэтому диамагнитная восприимчивость
не зависит от температуры;
4) вещество является диамагнетиком, если только его атомы и молекулы не имеют собственного магнитного момента; тогда диамагнитный эффект является единственной реакцией вещества на воздействие внешнего магнитного поля. В парамагнитных и ферромагнитных веществах намагниченность, обусловленная упорядоченным расположением элементарных магнитов (электронов, атомов и т. д.) значительно превосходит диамагнитный эффект.
Парамагнитными свойствами обладают вещества, у которых атомы или молекулы в отсутствие внешнего поля имеют некоторый магнитный момент
(например, если они содержат нечетное число электронов).