15. Магнітний момент контуру зі струмом.

Магнітний момент , основна величина, що характеризує магнітні властивості речовини.

Для плоского контуру із струмом I магнітний момент визначається співвідношенням:

, (11.3.1)

де I – струм у контурі; S – площа контуру; - нормаль до площини контуру, яка збігається з поступальним рухом правого гвинта, якщо його обертати за напрямком струму у витку.

Якщо контур із струмом розмістити у зовнішнє магнітне поле, то результуюча сила Ампера, яка діє зі сторони зовнішнього магнітного поля на контур з струмом, буде дорівнювати нулю, тобто

.

У випадку неоднорідного магнітного поля результуючий вектор сили Ампера не буде дорівнювати нулю. Відповідні розрахунки показують, що в цьому випадку

де- похідна векторав напрямку нормалі або градієнт векторав напрямку нормалі до контуру;- магнітний момент контуру.

16.Вектор магнітної та напруженості магнітного поля.

Магнітне поле прямолінійного провідника зі струмом Iхарактеризуєтьсянапруженістю магнітного поля(А/м):H = I/(2pr),де r- відстань від провідника до точки, в якій визначається напруженість. Поряд з напруженістю магнітне поле характеризуєтьсямагнітною індукцієюB(Тл), яка визначається для рівномірного поля виразом:B = Ф/S,деS – площа, через яку проходить магнітний потік.

Магнітна сталаm₀(магнітна проникність вакууму) являє собою відношення магнітної індукції до напруженості магнітного поля у вакуумі:m₀=B/Н і є фізичною константою, яка чисельно дорівнюєm₀ = 4p×10^-7 Вб/м^2×м/АабоГн/м.Напруженість зовнішнього магнітного поля не залежить від властивостей середовища (речовини), де створюється магнітний потік. Магнітна індукція визначається як напруженістю поля, так і властивостями речовини, що характеризується відносною магнітною проникністюm, яка показує, в скільки разів проникність речовини більша або менша проникності вакууму. Магнітна індукція в речовині:

B = m×m₀×H.

Оскільки будь-який струм створює магнітний момент (А·м²), що визначається формулою,де i – струм,А;S – площа, яка обтікається струмом,м², то електрон, який обертається по орбіті навколо ядра, має деякий орбітальний магнітний момент. Крім того, при русі по орбіті кожний електрон має властивість близьку до властивостей зарядженого тіла, що обертається навколо своєї осі. Цю властивість називають спіном електрона, що зумовлює спіновий магнітний момент (рис.).

У випадку декількох електронів повний або власний магнітний момент атома визначається деякою сумою орбітальних і спінових моментів з урахуванням їх напрямків. Орбітальні і спінові магнітні моменти можуть мати лише один з двох можливих напрямків (узгоджений або протилежний). У тому випадку, коли вони направлені в протилежні боки, магнітні моменти пари електронів взаємно компенсуються. Це явище має місце в будь-якій повністю заповненій оболонці.

Магнітний момент одиниці об’єму речовини називають намагніченістю (А/м):,де åm-сумарний момент атомів, що займають об’ємV. Намагніченість можна розглядати як напруженість, що утворюється мікрострумами електронних оболонок речовини. Тому індукцію в речовині можна уявити якB = m₀×(Н+М).

Часто вектори НіМмають однаковий напрямок. При цьому можна перейти до скалярного виразу. Якщо винестиНза дужки, отримаємо: