- •Электричество и магнетизм
- •Электростатика. Электрическое поле в вакууме.
- •Электрическое поле при наличии диэлектриков.
- •Электрические свойства проводников
- •Электроемкость
- •Конденсаторы
- •Энергия электрического поля
- •Общие характеристики электрического тока
- •Основные законы постоянного тока
- •Магнитное поле
- •Полевые теоремы для магнитного поля в вакууме
- •Магнитное поле в веществе
- •Электромагнитная индукция
- •Ток смещения
- •Уравнения Максвелла в неподвижных средах
- •Электромагнитные волны
- •Переменный ток
Магнитное поле в веществе
Механизм намагничивания веществ
В вакууме источником магнитного поля являются движущиеся заряды или токи в проводниках. В поле вещество способно намагничиваться, то есть приобретать магнитный момент, в результате чего создается поле . Поэтому результирующее поле в веществе:
Основные виды магнетиков:
Диамагнетики – несколько ослабляют внешнее магнитное поле (хотя идеальные диамагнетики полностью вытесняют магнитное поле из вещества – эффект Мейсснера в сверхпроводниках).
Парамагнетики – слабо усиливают внешнее магнитное поле.
Ферромагнетики – усиливают магнитное поле в тысячи раз благодаря доменной структуре (в веществе можно выделить области спонтанного намагничивания (домены) размером , каждая из которых намагничивается до насыщения). Ферромагнитные свойства проявляются только до определённой температуры (точка Кюри , , ). При циклическом намагничивании–размагничивании зависимость магнитной индукции поля от внешнего поля образует петлю гистерезиса.
Антиферромагнетики – магнитные моменты атомов тоже упорядочены, но противоположно для каждой пары соседних атомов и взаимно компенсируют друг друга. Свойства как у очень слабых парамагнетиков.
Ферримагнетики – противоположно ориентированные подрешетки имеют разные по величине магнитные моменты и они не компенсируют друг друга. Свойства отличаются от ферромагнетиков только другой зависимостью намагничивания от температуры и низкой точкой Кюри.
Полевые теоремы магнитного поля в веществе:
– интегральная форма теоремы о циркуляции вектора намагниченности .
Намагниченность – магнитный момент единицы объема вещества: .
– ток намагничивания (нескомпенсированный макроскопический ток на поверхности вещества, возникающий вследствие выхода на поверхность молекулярных токов).
– дифференциальная форма теоремы о циркуляции .
– плотность молекулярного тока намагничивания
– интегральная форма теоремы о циркуляции
– дифференциальная форма теоремы о циркуляции .
Напряженность магнитного поля .
Для изотропных неферромагнитных магнетиков, в слабых полях: ,
– магнитная восприимчивость вещества (безразмерная величина).
, откуда для изотропных неферромагнетиков: ,
– магнитная проницаемость вещества (безразмерная величина).
В вакууме , в веществе:
в диамагнетиках
в парамагнетиках
в ферромагнетиках
При решении задач на расчет вектора используется теорема о циркуляции вектора , так как она определяется только токами проводимости, а затем находят .
Условия для и на границе раздела двух магнетиков (следствие т. Гаусса для и т. о циркуляции ):
Преломление линий векторов и на границе раздела: ;
.
Чем , тем > касательная составляющая (линии сгущаются в веществе с , например – в железной оболочке при осуществлении магнитной защиты).
– в среде с некоторые линии обрываются, так как в ней возникает большая плотность молекулярных токов. Некомпенсированные молекулярные токи являются источниками дополнительных линий .
Магнито-механические явления: намагничивание магнетика приводит к его вращению (опыт Эйнштейна и де Гааза), а вращение магнетика вызывает его намагничивание (опыт Барнетта).