11. Магнитное поле в веществе. Вектор намагничивания. Связь между основными векторами, характеризующими магнитное поле. Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость.

В м.п в веществе 2 типа токов – макротоки и микротоки. Макротоки - токи проводимости и конвекционные токи (связаны с движением заряженных макроскопических тел). Микротоками – молекулярные токи, обусловленные движением электронов в атомах, молекулах и ионах. М.п в веществе является суперпозицией двух полей: внешнего м.п, создаваемого макротоками и внутреннего, или собственного, м.п, создаваемого микротоками.

Характеризует магнитное поле в веществе вектор , равный геометрической сумме и магнитных полей: +

Намагниченность, характеристика магнитного состояния макроскопического тела; в случае однородно намагниченного тела Н. определяется как магнитный момент J единицы объёма тела: J = M/V, где М — магнитный момент тела, V — его объём. В случае неоднородно намагниченного тела Н. определяется для каждой точки тела (для каждого малого объёма dV): J = dM/dV, где dM — магнитный момент объёма dV.

Вектор намагничивания характеризует – степень намагниченности. Где складываются все молекулы из данного объема ΔV. ;

Магнитные поля характеризуются вектором напряженности м.п — Н и вектором индукции м.п — В. В свободном пространстве (вакууме) векторы В и Н совпадают по направлению, поэтому связь между В и Н выражается соотношением В= Н, где —магнитная проницаемость вакуума

В среде ,вещество которой обладает магнитными свойствами векторы В и Н не совпадают, так как под действием магнитного поля изменяется магнитное состояние вещества. Характеристикой магнитного состояния вещества служит намагниченность J. Связь между основными napaметрами, характеризующими магнитное поле и магнитное состояние вещества, т.е. между величинами В,Н, μ0 и J определяется равенствами: В=μ μ0 Н= μ0(Н+J); В= μ0 Н(1+ ), где μ – относительная магнитная проницаемость,

Физическая величина, показывающая, во сколько раз индукция магнитного поля в однородной среде отличается по модулю от индукции магнитного поля в вакууме, называется магнитной проницаемостью:

Χ – Магнитная восприимчивость. ; Магнитная восприимчивость, физическая величина, характеризующая связь между намагниченностью вещества и магнитным полем в этом веществе.

12. Классификация веществ по магнитным свойствам. Природа диа-, пара- и ферромагнетизма. Кривые намагничивания. Магнитный гистерезис.

Современная классификация магнетиков: диамагнетик χ= - ( – ), μ<1; парамагнетик χ= – , μ>1; ферромагнетик χ= – , μ(Н)>>1; Ферримагнетик χ= 10 – , μ(Н)>>1; Антиферромагнетик χ= – , μ>1, Сверхдиамагнетик χ=-1 , μ=0.

Диамагнетики – вещества, характеризуемые отрицательным значением магнитной восприимчивости χ. Вследствие этого вектор намагничивания J в этих веществах направлен противоположно внешнему намагничивающему полю H. Диамагнетиками являются, например, вода, серебро, висмут. Парамагнетики – характеризуются положительным значение χ, вектор J в этих веществах параллелен намагничивающему полю H. К парамагнетикам относятся алюминий, платина. Ферромагнетики – имеют высокие значения магнитной восприимчивости, зависимость В от Н для этих веществ является нелинейной; петля гистерезиса. Точка Кюри, выше которой ферромагнетик ведет себя как парамагнетик. Примеры железо, никель, кобальт, гадолиний. Магнитная проницаемость ферромагнитных тел с увеличением H и В магнитная проницаемость уменьшается, зависит также от химического состава металла, его предварительной термической и механической обработки, температуры металла, формы и геометрических размеров.

Рис.1.Зависимость индукции магнитного поля ферромагнетика от напряженности внешнего поля. Рис.2. Зависимость магнитной проницаемости ферромагнетика от напряженности внешнего поля

Для ферромагнетиков характерно явление магнитного гистерезиса (отставание изменений индукции от изменений напряженности ).

Участок графика 0-1 – это кривая начального намагничивания. Точка 1 соответствует насыщению намагничивания. Если уменьшать напряженность Н до нуля, изменение индукции В происходит по линии 1-2. Величину В, выражаемую отрезком 0-2, называют остаточной индукцией. Полного размагничивания образца можно добиться лишь при смене направления внешнего магнитного поля на противоположное (т.3). Величина напряженности поля (0-3) при которой происходит полное размагничивание, называется коэрцитивной силой (Н_К). При дальнейшем увеличении напряженности (отрезок 3-4) снова наступает насыщение (т.4) и т.д.