Мп в веществе

Введём основные характеристики с помощью которых удобно охарактеризовать МП внутри вещества. Выберем некоторый объём диамагнетика . Данный объём состоит из элементарных объёмов причём каждый из элементарных объёмом характеризуется магнитным моментом . Сложив все магнитные моменты элементарных объёмов и устремив получим намагниченность магнетика как отношение интеграла по объёму к . То есть вектор намагниченности вводится подобно тому как был введён вектор поляризации. Смысл его это плотность магнитного момента.

МП в веществе можно представить в виде суммы

- индукция МП обусловленная внешними макро токами, то есть токами протекающими вне данного вещества.

- индукция МП обусловленная микро токами вещества, то есть токами которые появляются благодаря вращению электронов вокруг ядра атома.

Найдём взаимосвязь между вектором намагниченности и индукцией МП внутри вещества.

Возьмём объём магнетика в виде кругового цилиндра имеющего длину L и площадь поперечного сечения S.

Круговые токи обусловленные движением электронов вокруг ядра атома. Условно обозначим замкнутый круг стрелками в нутрии объёма данного поперечного сечения. Представленные круговые токи взаимно компенсируют друг друга и остаются не скомпенсированными лишь те составляющие круговых токов которые расположены ближе к боковой поверхности цилиндра. Эти составляющие круговых микро токов образуют круговой ток который будет циркулировать по поверхности цилиндра, при этом данный магнитный цилиндр можно уподобить соленоиду длинной L по которому протекает ток I.

Так как данный цилиндр уподоблен соленоиду, то индукция МП микро токов можно определить в соответствии с выражением для индукции МП соленоида.

Магнитный момент цилиндра можно определить следующим образом

- объём цилиндра;

- площадь поперечного сечения.

Между вектором намагниченности и вектором магнитной индукции можно установить следующую взаимосвязь.

- нормаль к поперечному сечению цилиндра

Тогда между и можно установить взаимосвязь

Из этого следует что вектор индукции МП обусловленного микро токами сонаправлен с вектором намагниченности .

Вектор магнитной индукции суммарного поля внутри магнетика

Введём величину получившую название магнитной восприимчивости. Эта величина является коэффициентом пропорциональности между намагниченностью и напряжённостью МП.

Она подобна диэлектрической восприимчивости вещества введя эту величину можно связать вектора и

Таким образом в качестве характеристики намагничивания может служить намагниченность вещества которая по направлению совпадает с вектором магнитной индукции поля образованного внутренними микро токами данного вещества.

Ферромагнетики

К особому классу веществ относятся ферромагнетики которые получили название магнетиков с памятью. Характерной особенностью ферромагнетиков является большое значение средней магнитной проницаемости, а так же зависимость магнитной проницаемости ферромагнетиков от напряжённости внешнего МП.

Если у диамагнетиков и парамагнетиков магнитная проницаемость не изменяется в зависимости от, то у ферромагнетиков является функцией зависящей от.

Предполагаем что в некоторый начальный момент времени ферромагнетик был полностью размагничен. Поместим данный ферромагнетик во внешнее МП которое будет увеличиваться. При малых (слабых полях) зависимость от будет линейной затем данный линейный характер теряется и кривая намагничивания становится не линейной. При достижения некоторого значения насыщения дальнейшее увеличение не приводит к увеличению . Это объясняется тем, что все магнитные моменты макро образований из которых состоит ферромагнетик выстроились вдоль внешнего МП.

При уменьшении напряжённости внешнего МП размагничивание ферромагнетика не будет происходить по кривой (1-0), а по кривой (1-2). 2 – определяет величину получившую название остаточного намагничивания (Мост). Даже при отсутствии внешнего МП ферромагнетик будет обладать намагниченностью характеризующейся как остаточной. Дальнейшее уменьшение МП приводит к тому, что кривая намагничивания будет двигаться от 2 к 3. 3 – определяет величину коэрцитивной силы. Коэрцитивной силой называется такое значение которое должно иметь МП противоположное внешнему магнитному полю, что бы уменьшить значение намагниченности до 0. Дальнейшее изменение МП приводит к тому, что кривая намагниченности достигает значения и соответствующее ему . Дальнейшее увеличение МП приводит к тому, что кривая намагниченности проходит через точку 5. 5 – определяет остаточную намагниченность и точка 6 определяет коэрцитивную силу.

Полученная кривая получила название петли Гистерезиса.

Особое свойство ферромагнетиков можно объяснить следующим образом: Согласно гипотезе ферромагнетик состоит из макро областей спонтанной намагниченности которые называются доменами. Каждый домен обладает собственным магнитным моментом, то есть обладает магнитными свойствами. При внесении ферромагнетика во внешнее МП те домены магнитные моменты которых составляют с вектором напряженности МП наименьший угол начинают поворачиваться вдоль внешнего МП, а те домены которые имеют больший по сравнению с выше назваными доменами угол поглощаются более ориентированными по внешнему МП доменами. Таким образом домен у которого вектор магнитного момента и вектор напряжённости МП составляют наименьший угол как бы поглощают соседние домены при этом домен разрастается.

При снятии внешнего МП инертное макро образование (домен) не успевает повернуться в прежнее положение. Благодаря этому ферромагнетик при снятии внешнего МП обладает остаточной намагниченностью.

Диамагнетики и парамагнетики такими особыми свойствами не обладают так как носителями намагниченности в них являются микро образования (атомы, молекулы). При снятии внешнего МП атомы и молекулы быстро ориентируются в свое прежнее положение, а за счёт хаотичности суммарный магнитный момент равен нулю.