Билет 6.
Классификация магнетиков
Магнетиками называются вещества, способные приобретать во внешнем магнитном поле собственное магнитное поле, т.е., намагничиваться. Магнитные свойства вещества определяются магнитными свойствами электронов и атомами (молекулами) вещества. По магнитным свойствам магнетики подразделяются на три основные группы: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.
1. Магнетики с линейной зависимостью :
1)Парамагнетики – вещества, которые слабо намагничиваются в магнитном поле, причем результирующее поле в парамагнетиках сильнее, чем в вакууме, магнитная проницаемость парамагнетиков m > 1; Такими свойствами обладают алюминий, платина, кислород и др.;
парамагнетики ,
2) Диамагнетики – вещества, которые слабо намагничиваются против поля, то есть поле в диамагнетиках слабее, чем в вакууме, магнитная проницаемость m < 1. К диамагнетикам относятся медь, серебро, висмут и др.;
диамагнетики ;
С нелинейной зависимостью :
3) ферромагнетики – вещества, способные сильно намагничиваться в магнитном поле, . Это железо, кобальт, никель и некоторые сплавы. 2.
Ферромагнетики.
зависит от предыстории и является функцией напряженности; существует гистерезис.
и может достигать высоких значений по сравнению с пара- и диамагнетиками.
Закон полного тока для магнитного поля в веществе (теорема о циркуляции вектора В)
где I и I' — соответственно алгебраические суммы макротоков (токов проводимости) и микротоков (молекулярных токов), охватываемых произвольным замкнутым контуром L. Таким образом, циркуляция вектора магнитной индукции В по произвольному замкнутому контуру равна алгебраической сумме токов проводимости и молекулярных токов, охватываемых этим контуром, умноженной на магнитную постоянную. Вектор В, таким образом, характеризует результирующее поле, созданное как макроскопическими токами в проводниках (токами проводимости), так и микроскопическими токами в магнетиках, поэтому линии вектора магнитной индукции В не имеют источников и являются замкнутыми.
Вектор напряженности магнитного поля и его циркуляция.
Напряжённость магни́тного по́ля — (стандартное обозначение Н) это векторная физическая величина, равная разности вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности M.
В СИ: где магнитная постоянная
Условия на границе раздела двух сред
Исследуем связь между векторами Е и D на границе раздела двух однородных изотропных диэлектриков (у которых диэлектрические проницаемости равны ε1 и ε2) при отсутствии на границе свободных зарядов.
(1) Заменив проекции вектора Е проекциями вектора D, деленными на ε0ε, получим (2) построим прямой цилиндр ничтожно малой высоты на границе раздела двух диэлектриков (рис. 2); одно основание цилиндра находится в первом диэлектрике, другое — во втором. Основания ΔS настолько малы, что в пределах каждого из них вектор D одинаков. Согласно теореме Гаусса для электростатического поля в диэлектрике
(нормали n и n' к основаниям цилиндра противоположно направлены). Поэтому (3) Заменив проекции вектора D проекциями вектора Е, умноженными на ε0ε, получим (4) Значит, при переходе через границу раздела двух диэлектрических сред тангенциальная составляющая вектора Е(Еτ) и нормальная составляющая вектора D(Dn) изменяются непрерывным образом (не испытывают скачка), а нормальная составляющая вектора Е(Еn) и тангенциальная составляющая вектора D(Dτ) испытывают скачок. Из условий (1) — (4) для составляющих векторов Е и D мы видим, что линии этих векторов испытывают излом (преломляются). Найдем как связаны между углы α1 и α2 (на рис. 3 α1>α2). Используя (1) и (4), Еτ2 = Еτ1 и ε2En2 = ε1En1. Разложим векторы E1 и E2 на тангенциальные и нормальные составляющие у границы раздела. Из рис. 3 мы видим, что Учитывая записанные выше условия, найдем закон преломления линий напряженности Е (а значит, и линий смещения D) Из этой формулы можно сделать вывод, что, входя в диэлектрик с большей диэлектрической проницаемостью, линии Е и D удаляются от нормали.