§ 25. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ. ДИАМАГНЕТИЗМ; ПАРАМАГНИТНЫЕ И ФЕРРОМАГНИТНЫЕ ВЕЩЕСТВА

В атомах и молекулах вещества имеются движущиеся заряды, на которые магнитное поле действует с силой Лоренца. Общее воздействие магнитного поля на тело определяется характером движения этих зарядов, их скоростями, формой и расположением траекторий их движения в объеме тела. Поэтому все вещества обладают магнитными свойствами; эти свойства обнаруживаются при введении тел в магнитное поле. При этом наблюдаются следующие явления:

1) поле действует на тела с некоторыми силами или механическими моментами. В неоднородном поле одни тела (парамагнитные) перемещаются в сторону возрастания напряженности поля, т. е. втягиваются в поле; другие тела (диамагнитные) перемещаются в сторону убывания напряженности поля, т. е. выталкиваются из поля. В однородном поле, на тела, имеющие продолговатую форму (стержни, стрелки), действуют механические моменты, которые устанавливают парамагнитные тела вдоль направления поля, а диамагнитные — перпендикулярно к нему;

2) поле намагничивает вещество, вследствие чего тела создают свое собственное магнитное поле, которое складывается с основным (намагничивающим) полем. У диамагнитных тел собственное поле направлено против внешнего поля, у парамагнитных тел собственное и внешнее поля имеют одинаковое направление.

Однако собственное магнитное поле намагниченного тела как внутри него, так и в окружающем пространстве, зависит не только от вещества, но и от размеров этого тела и от его формы (шар, стержень, замкнутое кольцо и т. д.). Поэтому при изучении магнитных свойств вещества желательно выбрать такие методы, в которых не было бы необходимости учитывать форму и размеры тел.

Задача упрощается, если исследуемое вещество полностью заполняет однородное магнитное поле; такое поле существует, например, внутри очень длинного соленоида с плотной обмоткой (поле за пределами его объема практически отсутствует). В этом случае вектор В магнитного поля в среде будет слагаться из векторов намагничивающего поля тока и вектора В собственного магнитного поля намагнитившегося вещества:

причем В будет определяться только магнитными свойствами вещества (форма и размеры намагниченного тела практически не учитываются).

Вектор В собственного магнитного поля среды можно представить в зависимости от вектора намагничивающего поля:

Величина называется магнитной восприимчивостью и является важной характеристикой магнитных свойств вещества. Тогда

Таким образом, относительная магнитная проницаемость среды связана с магнитной восприимчивостью соотношением

У диамагнитных веществ отрицательная величина и вектор В направлен против вектора парамагнитных веществ положительная величина и вектор В имеет одинаковое направление с Приведем значения магнитной восприимчивости для некоторых веществ:

(см. скан)