§ 36. Гиромагнитные явления

Равномерное вращение тела (не имеющего магнитной структуры) приводит к его намагничению, линейно зависящему от угловой скорости (эффект Барнетта). С феноменологической точки зрения, линейная связь между магнитным моментом тела и вектором возможна, поскольку оба они меняют знак при обращении времени. Поскольку же оба являются аксиальными векторами, то такая зависимость возможна и в изотропном теле (где она сводится к простой пропорциональности между ).

Наряду с этим эффектом должен существовать и обратный: свободно подвешенное тело при намагничении начинает вращаться (эффект Эйнштейна де Хааса). Между обоими эффектами имеется простая термодинамическая связь. Ее можно получить следующим образом.

Как известно (см. V § 26), термодинамическим потенциалом по отношению к угловой скорости (при заданных температуре и объеме тела) является свободная энергия тела во вращающейся вместе с ним системе координат. При этом момент импульса тела L равен

Гиромагнитные явления описываются введением в свободную энергию дополнительного выражения, представляющего собой первый член ее разложения по степеням и намагниченности

М в каждой точке тела, содержащего одновременно как , так и М. Этот член линеен по и по М, т. е. имеет вид

где - постоянный тензор, в общем случае не симметричный.

Согласно (36,1) и (36,2) момент импульса, приобретаемый телом в результате намагничения, связан с его полным магнитным моментом соотношением

Обычно пользуются вместо обратным тензором, определенным согласно

( — заряд и масса электрона); безразмерные величины называют гиромагнитными коэффициентами. Тогда

С другой стороны, выражение (36,2) показывает, что в отношении своего влияния на магнитные свойства вращение тела эквивалентно врздействию внешнего поля с напряженностью или

Тем самым мы имеем принципиальную возможность вычислить вызываемое вращением намагничение. Так, если магнитная восприимчивость тела мала, то приобретаемый им магнитный момент не зависит от его формы и равен

Формулы (36,3) и (36,4) отвечают соответственно эффектам Эйнштейна де Хааса и Барнетта. Мы видим, что оба эффекта определяются одним и тем же тензором