Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
3.13. Магнитное поле в веществеНамагниченность вещества. Вещество считается намагниченным, если оно создает внутри себя и в окружающем пространстве магнитное поле в отсутствие токов проводимости. Источником магнитного поля намагниченного вещества (магнетика) являются магнитные моменты его атомов и молекул (молекулярные токи). В отсутствие внешнего магнитного поля микроскопические магнитные моменты либо отсутствуют (в диамагнетиках), либо ориентированы хаотически (в парамагнетиках), и создаваемое ими магнитное поле равно нулю (кроме случая постоянных магнитов, см. ниже ферромагнетики). При помещении во внешнее магнитное поле вещество намагничивается, т.е. возникает магнитный момент объема вещества. Степень намагниченности в данной точке вещества характеризуют намагниченностью 7, равной магнитному моменту в расчете на единицу объема:
где Намагниченность и макроскопические молекулярные токи. При описании собственного магнитного поля огромное число ориентированных микроскопических витков (магнитных моментов) можно заменить распределенными по поверхности и объему макроскопическими молекулярными токами. Проще всего представить себе такую замену в случае однородно намагниченного цилиндра, когда молекулярные витки с током ориентированы вдоль его оси. Внутри цилиндра токи различных витков будут скомпенсированы, Если рассмотреть произвольный замкнутый контур, то его участок
Рис. 42. интегрирование, получим
В дифференциальной форме имеем:
где Напряженность магнитного поля. Макроскопическая индукция магнитного поля в магнетике определяется как результат усреднения микроскопической
Так как распределение молекулярных токов обычно не известно, удобно ввести новую величину, называемую напряженностью магнитного
которая определяется только сторонними токами:
(закон полного тока для напряженности). В дифференциальной форме имеем: Условия на границе раздела магнетиков. На границе раздела двух магнетиков выполняются следующие условия для тангенциальных (касательных) и нормальных компонент:
(нормаль Изотропный магнетик. Намагниченность У в данной точке магнетика возникает под воздействием магнитного поля и определяется его индукцией
Из формулы (70) получим:
где Объемная плотность молекулярного тока пропорциональна объемной плотности стороннего тока: Граничные условия на границе двух изотропных магнетиков имеют вид
Если границы однородного магнетика всюду касаются линий индукции поля Пример 1. Рассмотрим длинный цилиндр из парамагнетика, помещенный в однородное магнитное поле, индукция которого Пример 2. Рассмотрим бесконечный цилиндрический провод круглого сечения из материала с магнитной проницаемостью Пример 3. Рассмотрим сердечник из ферромагнетика с током силой I. В сердечнике сделана узкая поперечная прорезь шириной Механизмы намагничивания. Магнитные моменты атомов и молекул создаются: а) движением электронов по замкнутым орбитам (орбитальные магнитные моменты); б) собственными магнитными моментами электронов, связанными с внутренним механическим моментом — спином (спиновые магнитные моменты). Магнитный момент каждого типа пропорционален своему механическому моменту: Для орбитального момента Для спинового момента В диамагнетике магнитные моменты всех электронов атома (молекулы) в отсутствие магнитного поля компенсируют друг друга. При включении магнитного поля на каждый магнитный момент начинает действовать вращательный момент, под действием которого происходит вращение магнитного момента вокруг направления магнитного поля (лармороеская прецессия):
Вектор В парамагнетике магнитные моменты электронов в атоме не компенсируют друг друга даже в отсутствие магнитного поля. На слабый диамагнитный механизм намагничивания накладывается более сильный ориентационный механизм: в присутствии поля ориентация магнитного момента по полю оказывается энергетически более выгодной. В слабых полях Ферромагнетиками называются вещества, в которых существует спонтанная намагниченность в макроскопических (больших по сравнению с межатомными расстояниями) областях — доменах. Размеры доменов образца. В пределах каждого домена спиновые магнитные моменты ориентированы параллельно друг другу, что является результатом специального квантового (обменного) взаимодействия между ними. В отсутствие магнитного поля домены ориентированы таким образом, что средняя намагниченность вещества равна нулю. При включении магнитного поля размеры доменов, направленных вдоль поля, увеличиваются, направленных против поля — уменьшаются. При увеличении поля начинается поворот доменов как целого в направлении поля. В сильных полях домены ориентированы вдоль поля, т.е. наступает насыщение (намагниченность достигает максимального значения Зависимость
Рис. 43. При нагревании выше температуры Кюри вещество теряет ферромагнитные свойства (спонтанная намагниченность доменов исчезает) и становится шарамагнетиком. В точке Кюри происходит фазовый переход второго рода. Эффект Холла. При помещении проводника с током в поперечное (перпендикулярное току) магнитное поле в проводнике возникает поперечное электростатическое поле, направленное перпендикулярно магнитной индукции. Это поле возникает в результате смещения упорядоченно движущихся свободных зарядов под действием силы Лоренца, которое продолжается до тех пор, пока сила Лоренца не будет уравновешена электрической силой:
|
1 |
Оглавление
|