Циркуляція намагнічування. Вектор напруженості магнітного поля
Нехай у деякому середовищі діє зовнішнє магнітне поле, напрям якого показаний на рис. 4
З
амкнутий
контур, показаний на рис.14.4, охоплює
певну кількість атомних струмів іk,
а також струм провідності І.
Знайдемо
циркуляцію вектора
вздовж замкнутого контуру
,
де І –
струм провідності;
- алгебраїчна сума всіх атомних струмів,
нанизаних на цей контур.
Виділимо об’єм Sdl, у якому міститься idN елементарних атомних струмів. У виділеному об’ємі
,
(3.2)
де j – вектор намагніченості магнетика.
З урахуванням (14.3.2) алгебраїчну суму всіх атомних струмів можна записати так:
.
Закон повного струму (14.3.1) з урахуванням останніх зауважень буде мати вигляд:
;
або
де
=Н
– напруженість магнітного поля.
З урахуванням цього позначення закон повного струму набуде вигляду:
Магнітне поле в речовині. Діа- пара- і феромагнетики та їх властивості
В атомах і молекулах речовини існують заряджені частки, що перебувають у безперервному русі. На будь яку заряджену частку, що поміщена в магнітне поле діє сила Лоренца. Загальна дія магнітного поля на тіло залежить від характеру руху цих зарядів, їх швидкостей, форм і розташування траєкторій їх руху в об’ємі тіла. Тому всі речовини володіють магнітними властивостями. Тому всі речовини володіють магнітними властивостями. Ці властивості виявляються при введені тіл в магнітне поле. При введені тіла в магнітне поле можна спостерігати такі явища:
поле діє на тіло з деякою силою (механічними моментами)
поле намагнічує речовину, тобто створює в ній власне магнітне поле.
Якщо в речовині намагнічування припиняється при вимкненні магнітного поля, то його називають тимчасовим намагнічуванням речовини, але існують речовини в яких магнітні властивості зберігаються після вимкнення поля. Намагнічування в таких речовинах носить назву залишкове намагнічування. Кількісною характеристикою магнітного поля є величина яка дістала назву магнітна індукція (В). Її абсолютне значення дорівнює силі, що діє на електричний заряд, що рухається з одиничною швидкістю в напрямку перпендикулярному напряму магнітної індукції. Для опису магнітного поля в будь якій точці середовища одночасно з магнітною індукцією використовується величина – напруженість магнітного поля:
,
де В–вектор магнітної індукції,
µ0 – магнітна стала, µ – магнітна проникливість середовища, Н– напруженість магнітного поля.
Магнітні властивості речовини характеризуються магнітною сприйнятливістю (χ):
μ=χ+1
Речовини здатні намагнічуватись в магнітному полі, тобто створювати власне магнітне поле називають магнетиками. Магнетики поділяються на парамагнетики, діамагнетики і феромагнетики.
Парамагнетиками називають речовини, які в магнітному полі переміщуються в бік зростання напруженості поля, тобто втягуються в поле.
Для парамагнетиків :
χ>0 та µ >1. До них належать кисень, алюміній, платина та інші.
Діамагнетики, речовини, що переміщуються в магнітному полі в бік спадання напруженості поля, тобто виштовхуються з поля. Для них: χ<0 та µ<1. До них належать азот, вода, срібло та інші.
Феромагнетиками називаються речовини, в яких власне магнітне поле значно переважає (в100-1000 разів) зовнішнє магнітне поле, що його викликало.
Власним (внутрішнім) магнітним полем речовини називають магнітне поле, що створюється її молекулами, атомами або йонами. Для феромагнетиків µ>>1. Якщо феромагнетик не знаходиться в зовнішньому магнітному полі, то магнітні моменти окремих доменів (областей однорідного середовища, що відрізняються впорядкованістю розташування та орієнтації часток) направлені самим довільним чином, так що сумарний магнітний момент тіла дорівнює нулю.
Внесення феромагнетиків в зовнішнє магнітне поле викликає:
поворот магнітних моментів доменів у напрямку зовнішнього поля;
ріст розмірів доменів напрямок магнітних моментів яких близькі до напрямку поля і зменшення розмірів доменів з протилежно направленими магнітними моментами. В результаті феромагнетик намагнічується. Якщо при збільшенні зовнішнього магнітного поля всі домени будуть орієнтовані в напрямку поля, то настає стан граничної намагніченості феромагнетика, що називається магнітною насиченістю.
Феромагнетики володіють магнітною анізотропією, тобто властивістю намагнічуватись в різних напрямках по різному.
Основними властивостями феромагнетиків є:
Феромагнетики на відміну від парамагнетиків намагнічуються до насичення навіть в слабких полях.
Магнітна сприйнятливість та проникливість залежать від напруженості зовнішнього поля
Феромагнітні тіла зберігають стан намагнічування після припинення дії поля (залишковий магнетизм)
При намагнічуванні і розмагнічуванні феромагнетики змінюють свої розміри. Це явище називається магнітострикцією.