Количественной
характеристикой намагничивания
магнетиков служит вектор
намагниченности,
определяемый, как магнитный
момент единицы объема
магнетика:
отсутствие внешнего магнитного поля
(
)
магнетик обычно не намагничен, то есть
для него
=
0. В диамагнитных веществах это обусловлено
равенством нулю результирующего
магнитного момента у каждого атома. В
парамагнитных телах вследствие
хаотичности теплового движения, магнитные
моменты отдельных атомов (молекул)
ориентированы беспорядочно, поэтому,
в отсутствие поля
Поместим
магнетик в однородное внешнее магнитное
поле с индукцией
.
Под действием этого поля элементарные
токи магнетика сориентируются. Магнетик
намагнитится и приобретет в расчете на
единицу объема магнитный момент
.
Для этого рассмотрим в намагниченном
веществе малый элемент объема V=(Sl)
в форме тонкого цилиндра, ось которого
параллельна направлению вектора
намагниченности
Магнитные
моменты микротоков будут ориентированы
вдоль оси стержня, а их плоскости –
перпендикулярны оси (см. рис. 13.2, а). В
любом перпендикулярном оси сечении S
cтержня
соседние токи на внутренних участках
компенсируют друг друга. Нескомпенсированными
будут лишь отрезки токов, примыкающие
к поверхности магнетика (рис. 13.2, б).
Поэтому действие всех микротоков
эквивалентно действию сплошного
поверхностного микротока I
, обтекающего
намагниченный стержень.
Магнитный момент
этого тока численно равен
Рm
= I
S.
Магнитный
момент цилиндра (как совокупность
магнитных моментов атомов) выразим из
формулы (13.3)
Рm
=J
V
=J
Sl.
Приравнивая эти
выражения, получим условие эквивалентности
магнитных действий микротока и атомов
цилиндра:
I
= Jl.
(13.4)
Теперь
собственное поле магнетика с индукцией
Подставляя
I
из (13.4) с
учетом векторного характера величин,
получим:
.
(13.5)
Таким
образом, индукция
собственного поля
внутри магнетика пропорциональна
вектору намагниченности.
Согласно
принципу суперпозиции результирующее
поле
—
индукция собственного поля.
С учетом формулы
(13.5) получим:
),
которое, в свою очередь, зависит от
вспомогательную
векторную характеристику — напряженность
магнитного поля
В вакууме микротоки
отсутствуют, и вектор намагниченности
тождественно равен нулю:
поэтому, согласно
(13.8), напряженность магнитного поля для
вакуума равна
Подставив (13.7) в
(13.8), получим:
Это
означает, что напряженность магнитного
поля
в веществе совпадает с напряженностью
внешнего магнитного поля (поля в вакууме)
зависит только от внешних (макроскопических)
токов. В теории магнетизма
играет такую же роль, как вектор смещения
в теории электричества. (Соответственно,
вектор индукции
по своей роли для магнитных полей подобен
вектору электрической напряженности
Формула
(13.8) показывает, что в системе СИ
напряженность
магнитного поля, как и вектор намагниченности
.
(В системе СГС единицей измерения
являетсяэрстед
(э): 1э = 79,6
Количественная
характеристика намагниченного состояния
вещества J,
равная отношению магнитного момента
макроскопически малого объема вещества
к этому объему
Единица
намагниченности в Международной системе
единиц — ампер на метр.
Намагниченность
J – это магнитный момент единицы объема.
В случае однородно намагниченного тела
намагниченность определяется как:
где
М — магнитный момент тела, V — его объем.
В
несильных полях намагниченность прямо
пропорциональна напряженности поля,
вызывающего намагничивание: J =H, где H
— магнитная восприимчивость вещества.
В
случае неоднородно намагниченного тела
намагниченность определяется для
каждого физически малого объема dV:
где
dM — магнитный момент объема dV.
Электромагнитная индукция. Закон Фарадея-Ленца.
Явление
электромагнитной индукции было открыто
английским ученым Фарадеем в 1831 году.
Оно
заключается в том, что при любом изменении
магнитного потока, пронизывающего
контур замкнутого проводника, в этом
проводнике возникает электрический
ток, существующий в течение всего
процесса изменения магнитного потока.
Явление
электромагнитной индукции можно
обнаружить:
1.
при относительном движении катушки и
магнита;
2.
при изменении индукции магнитного поля
в контуре, расположенном перпендикулярно
линиям магнитного поля;
3.
при перемене положения контура,
расположенного в постоянном магнитном
поле. Ток в контуре появляется как при
вращении контура в поле постоянного
магнита, так и при вращении самого
магнита внутри контура.
Открытие
электромагнитной индукции вызвало
появление и бурное развитие электротехники
и радиотехники.
На
основании электромагнитной индукции
были созданы мощные генераторы
электрической энергии.
Под
магнитным потоком понимают поток Ф
вектора магнитной индукции
через
какую-либо поверхность S.
является проекцией вектора магнитной
индукции на нормаль к плоскости контура,
поэтому
Магнитный
поток пропорционален числу линий
магнитной индукции, пронизывающих
поверхность контура, и характеризует
распределение магнитного поля на
поверхности, ограниченной замкнутым
контуром.
Фарадеем
было установлено, что сила индукционного
тока пропорциональна скорости изменения
магнитного потока через поверхность,
ограниченную контуром:
Возникновение
тока в замкнутом контуре означает
наличие сторонних сил, работы которых
по перемещению единичного заряда в
контуре называется электродвижущей
силой (ЭДС). Это означает, что при изменении
потока через поверхность, ограниченную
замкнутым контуром, в контуре возникает
ЭДС
которую называют ЭДС индукции. Согласно
закону Ома для замкнутой цепи
.
Следовательно, ЭДС индукции пропорциональна
,
поскольку сопротивление R
не зависит от изменения магнитного
потока.
Закон
электромагнитной индукции формулируется
так:
ЭДС индукции
в замкнутом контуре равна по модулям
скорости изменения магнитного потока
через поверхность, ограниченную контуром:
.
Применение
правила Ленца к замкнутому контуру с
положительной нормалью приводит к
выражению:
Электромагнитная
индукция – это возникновение электрического
поля и электрического тока при изменении
во времени магнитного поля или при
движении проводника в магнитном поле.
Эти два типа эффектов электромагнитной
индукции отличаются физической природой
процессов, отвечающих за их возникновение.
Первый тип обусловлен наведением
вихревого электрического поля переменным
магнитным полем, второй – действием
сил Лоренца на движущиеся заряды в
стационарном магнитном поле.
Правила
Ленца было установлено в 1834 году. Оно
уточняет закон электромагнитной
индукции, открытый в 1831 году Фарадеем.
Правила Ленца определяет направление
индукционного тока в замкнутом контуре
при его движении во внешнем магнитном
поле: направление
индукционного тока всегда таково, что
испытываемые им со стороны магнитного
поля силы противодействуют движению
контура, а создаваемый этим током
магнитный поток
стремится компенсировать изменения
внешнего магнитного потока
.
Закон
Ленца является выражением закона
сохранения энергии для электромагнитных
явлений. При движении замкнутого контура
в магнитном поле за счет внешних сил
необходимо выполнить некоторую работу
против сил, возникающих в результате
взаимодействия индуцированного тока
с магнитным полем и направленных в
сторону, противоположную движению.
Для
применения правила Ленца с целью
нахождения направления индукционного
тока
в контуре следует:
1.
Установить направление линий магнитной
индукции В внешнего магнитного поля.
2.
Выяснить, увеличивается ли поток
магнитной индукции этого поля через
поверхность, ограниченную контуром
(
),
или уменьшается (
3.
Установить направление линий магнитной
индукции
магнитного поля индукционного тока
.
Эти линии должны быть направлены,
согласно правилу Ленца, противоположно
линиям
,
если
,
и иметь одинаковое с ними направление,
если
.
4.
Зная направление линий магнитной
индукции
,
найти направление индукционного тока
,
пользуясь правилом буравчика.
Если
постоянный магнит вдвигать в катушку,
замкнутую на гальванометр, индукционный
ток в катушке будет иметь такое
направление, которое создаст магнитное
поле с вектором
,
направленным противоположно вектору
индукции поля магнита В, т.е. будет
выталкивать магнит из катушки или
препятствовать его движению. При
вытягивании магнита из катушки –
наоборот, поле, создаваемое индукционным
током, будет притягивать катушку, т.е.
опять препятствовать его движению.
Атом в магнитном поле. Диа- и парамагнитный
эффекты.
Как известно, при помещении контура с
током в магнитное поел с индукцией
возникает вращающий момент сил
под действием которого контур ориентируется
таким образом, что плоскость контура
располагается перпендикулярно, а
магнитный момент
— вдоль направления вектора
Аналогично ведет себя электронный
микроток. Однако ориентация орбитального
микротока в магнитном поле происходит
не совсем так, как контура с током. Дело
в том, что электрон, движущийся вокруг
ядра и обладающий моментом импульса,
подобен волчку, следовательно, ему
присущи все особенности поведения
гироскопов под действием внешних сил,
в частности, гироскопический эффект.
Поэтому, когда при помещении атома в
магнитное поле на орбитальный микроток
начинает действовать вращающий момент
стремящийся установить орбитальный
магнитный момент электрона
вдоль направления поля, возникает
прецессия векторов
вокруг направления вектора
называется ларморовой частотой и
одинакова для всех электронов атома.
Таким образом, при помещении любого
вещества в магнитное поле каждый электрон
атома за счет прецессии своей орбиты
вокруг направления внешнего поля
порождает дополнительное индуцированное
магнитное поле, направленное против
внешнего и ослабляющее его. Поскольку
индуцированные магнитные моменты всех
электронов направлены одинаково
(противоположно вектору
),
суммарный индуцированный момент атома
также направлен против внешнего поля.
Явление возникновения в магнетиках
индуцированного магнитного поля
(вызванного прецессией электронных
орбит во внешнем магнитном поле),
направленного противоположно внешнему
полю и ослабляющему его, называется
диамагнитным эффектом. Диамагнетизм
присущ всем веществам природы.
Диамагнитный эффект приводит к ослаблению
внешнего магнитного поля в магнетиках.
При
внесении такого вещества в однородное
магнитное поле с индукцией
поле стремится установить магнитные
моменты атомов вдоль
,поэтому
векторы магнитных моментов атомов
(молекул) прецессируют вокруг направления
вектора
.
Тепловое движение и взаимные столкновения
атомов приводят к постепенному затуханию
прецессии и уменьшении углов между
направлениями векторов магнитных
моментов и вектора
(рис.4, б), тем большей, чем больше
и тем меньшей, чем выше температура. В
результате суммарный магнитный момент
всех атомов вещества станет отличным
от нуля, вещество намагнитится, в нем
возникает собственное внутреннее
магнитное поле, сонаправленное с внешним
полем и усиливающее его.
Явление возникновения в магнетиках
собственного магнитного поля, вызванного
ориентацией магнитных моментов атомов
вдоль направления внешнего поля и
усиливающего его, называется парамагнитным
эффектом.
Парамагнитный эффект приводит к усилению
внешнего магнитного поля в магнетиках.
При помещении любого вещества во внешнее
магнитное поле оно намагничивается,
т.е. приобретает магнитный момент за
счет диа- или парамагнитного эффекта,
в самом веществе возникает его собственное
внутреннее магнитное поле (поле
микротоков) с индукцией
Для количественного описания намагничения
вещества вводят понятие намагниченности.
В СИ намагниченность измеряется в A/м.
Намагниченность зависит от магнитных
свойств вещества, величины внешнего
поля и температуры. Очевидно, что
намагниченность магнетика связана с
индукцией
Как показывает опыт, для большинства
веществ и не в очень сильных полях
намагниченность
прямо пропорциональна напряженности
внешнего поля, вызывающего намагничение:
где
— магнитная восприимчивость вещества,
безразмерная величина.
Чем больше величина ,
тем более намагниченным оказывается
вещество при заданном внешнем поле.
Можно доказать, что
Магнитное поле в веществе является
векторной суммой двух полей: внешнего
магнитного поля и внутреннего, или
собственного магнитного поля, создаваемого
микротоками. Вектор магнитной индукции
магнитного поля в веществе характеризует
результирующее магнитное поле и равен
геометрической сумме магнитных индукций
внешнего
Относительная магнитная проницаемость
вещества показывает, во сколько раз
индукция магнитного поля изменяется в
данном веществе.
Что именно происходит с магнитным полем
в данном конкретном веществе — усиливается
оно или ослабляется — зависит от величины
магнитного момента атома (или молекулы)
данного вещества.
Магнетиками называются вещества,
способные во внешнем магнитном поле
приобретать магнитные свойства, —
намагничиваться, т.е. создавать собственное
внутреннее магнитное поле.
Как уже говорилось, все вещества являются
магнетиками, так как их собственное
внутреннее магнитное поле
определяется
векторным суммированием микрополей
Магнитные свойства вещества определяются
магнитными свойствами электронов и
атомов данного вещества. По своим
магнитным свойствам магнетики
подразделяются на диамагнетики,
парамагнетики, ферромагнетики,
антиферромагнетики и ферриты. Рассмотрим
последовательно эти классы веществ.
Мы выяснили, что при помещении вещества
в магнитное поле могут возникнуть два
эффекта:
- Парамагнитный, приводящий к усилению
магнитного поля в магнетике вследствие
ориентации магнитных моментов атомов
вдоль направления внешнего поля. - Диамагнитный, приводящий к ослаблению
поля вследствие прецессии электронных
орбит во внешнем поле.
Как определить, какой из этих эффектов
возникнет (или оба одновременно), какой
из них оказывается сильнее, что происходит
в конечном итоге с магнитным полем в
данном веществе — усиливается оно или
ослабляется?
Как нам уже известно, магнитные свойства
вещества определяются магнитными
моментами его атомов, а магнитный момент
атома слагается из орбитальных и
собственных спиновых магнитных моментов,
входящих в его состав электронов:
У атомов некоторых веществ векторная
сумма орбитальных и спиновых магнитных
моментов электронов равна нулю, т.е.
магнитный момент всего атома равен
нулю,
При помещении таких веществ в магнитное
поле парамагнитный эффект, естественно,
возникнуть не может, так как он возникает
только за счет ориентации магнитных
моментов атомов в магнитном поле, здесь
же их нет.
А вот прецессия электронных орбит во
внешнем поле, обуславливающая диамагнитный
эффект, возникает всегда, поэтому
диамагнитный эффект возникает у всех
веществ при помещении их в магнитное
поле.
Таким образом, если магнитный момент
атома (молекулы) вещества равен нулю
(за счет взаимной компенсации магнитных
моментов электронов), то при помещении
такого вещества в магнитное поле в нем
будет возникать только диамагнитный
эффект. При этом собственное магнитное
поле магнетика
направлено противоположно внешнему
полю
и ослабляет его. Такие вещества называют
диамагнетиками.
Диамагнетиками называются вещества,
у которых в отсутствие внешнего магнитного
поля магнитные моменты атомов равны
нулю.
Диамагнетики во внешнем магнитном поле
намагничиваются против направления
внешнего поля и ослабляют его, поэтому
B = B0
— B,
<
1.
Ослабление поля в диамагнетике очень
незначительно. Например, для одного из
наиболее сильных диамагнетиков, висмута,
0,99998.
Диамагнетиками являются многие металлы
(серебро, золото, медь), большинство
органических соединений, смолы, углерод
и т.д.
Если в отсутствии внешнего магнитного
поля магнитный момент атомов вещества
отличен от нуля, при помещении такого
вещества в магнитное поле в нем будут
возникать и диамагнитный, и парамагнитный
эффекты, однако диамагнитный эффект
всегда значительно слабее парамагнитного
и на его фоне практически незаметен.
Собственное магнитное поле магнетика
будет сонаправлено с внешним полем
и усиливает его. Такие вещества называются
парамагнетиками. Парамагнетики — это
вещества, у которых в отсутствие внешнего
магнитного поля магнитные моменты
атомов отличны от нуля.
Парамагнетики во внешнем магнитном
поле намагничиваются по направлению
внешнего поля и усиливают его. Для них
Магнитная проницаемость для большинства
парамагнетиков немного больше единицы.
К парамагнетикам относятся редкоземельные
элементы, платина, алюминий и т.д.
Все диа- и парамегнетики — это вещества,
намагничивающиеся весьма слабо, их
магнитная проницаемость близка к единице
и не зависит от напряженности магнитного
поля Н. Наряду с диа- и парамагнетиками
имеются вещества, способные сильно
намагничиваться. Они называются
ферромагнетиками.
Ферромагнетики или ферромагнитные
материалы получили свое название от
латинского наименования основного
представителя этих веществ — железа
(ferrum). К ферромагнетикам,
кроме железа, относятся кобальт, никель
гадолиний, многие сплавы и химические
соединения. Ферромагнетики — это вещества,
способные очень сильно намагничиваться,
в которых внутреннее (собственное)
магнитное поле может в сотни и тысячи
раз превышать вызвавшее его внешнее
магнитное поле.
Соседние файлы в папке I семестр
Однородно намагниченное тело:
Любое вещество, помещенное в магнитное поле, приобретает некоторый магнитный момент. Намагниченность J – это магнитный момент единицы объема.
В несильных полях намагниченность прямо пропорциональна напряженности поля, вызывающего намагничивание::
Если же тело намагничено неоднородно (состоит из нескольких частей), то намагниченность определяется для каждого физически малого объема dV
Намагниченность тел зависит от внешнего магнитного поля и температуры. У ферромагнетиков зависимость J от напряженности внешнего поля Н выражается кривой намагничивания. В изотропных веществах направление J совпадает с направлением Н, в анизотропных направления J и Н в общем случае не совпадают.
Единица измерения намагниченности в Международной системе единиц — ампер на метр (1 А/м — это такая намагниченность, при которой 1 м3 вещества обладает магнитным моментом 1 Ам2)
В формуле мы использовали:
— Маленькая часть объема
Первый закон Кирхгофа — Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю.
Первый закон Кирхгофа оперирует понятием узел. Узлом называется точка, в которой сходится более чем два проводника. Ток, текущий к узлу, считается положительным, текущий от узла имеет противоположный знак.
Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает. Данный закон следует из закона сохранения заряда. Если цепь содержит p узлов, то она описывается p − 1 уравнениями токов.
На нашем рисунке два узла, следовательно уравнений будет всего одно. Суммарный ток мы определим, используя первый закон Кирхгофа:
Давайте решим более сложную задачу на первое правило Кирхгофа.
В данной схеме у нас четыре узла, следовательно у нас будет всего три уравнения.
Первый узел (а):
Второй узел (b):
Третий узел (c):
Зная некоторые токи, с помощью данного закона, мы можем найти остальные (неизвестные) токи.
— Ток в цепи
Плотностью потока энергии — средняя по времени энергия, которую электромагнитная или звуковая волна переносит в единицу времени через единицу площади поверхности, расположенной перпендикулярно к направлению распространения волны
Через площадку S за время
будет перенесена энергия
заключенная в цилиндре с основанием S и высотой
. Если размеры цилиндра достаточно малы (за счет малости S и
) для того, чтобы плотность энергии во всех точках цилиндра можно было считать одинаковой, то можно найти как произведение плотности энергии w на объем цилиндра, S и
Подставим данную энергию в первоначальное уравнение и у нас получится:
— Скорость волны
Степень намагничения магнетика характерезуют векторной величиной, называемой намагниченностью. Намагниченность – магнитный момент единицы объема магнетика.
— магнитный момент магнетика, численно равный сумме магнитных моментов отдельных молекул
0 – вектор магнитной индукции поля, созданного в вакууме,
— вектор магнитной индукции поля, созданного молекулярными токами. Индукция магнитного поля, созданного током в вакууме, связана с напряженностью
где m0 – магнитная постоянная. Опыт показывает, что в однородных магнетиках целиком заполняющих пространство, где поле отлично от нуля, индукция
может быть направлена как в ту же сторону, что и
(парамагнетики), так и в противоположную (диамагнетики). Свяжем вектор
с намагниченностью J. Установим эту связь для простого частного случая. Рассмотрим однородный магнетик в виде кругового цилиндра сечением S и длинной
, находящегося в однородном магнитном поле с индукцией
0. Магнетик намагнитится, что обусловлено наличием упорядоченных молекулярных токов. Плоскости молекулярных токов перпендикулярны вектору
Нескомпенсированными остаются лишь поля, созданные токами текущими по боковой поверхности цилиндра. Эти токи аналогичны току в соленоиде, а потому внутри цилиндра они создают магнитное поле индукция которого
— сила молекулярного тока,
С другой стороны,
— линейная плотность тока. Магнитный момент этого тока:
где V – объем магнетика. Намагниченность магнетика:
Сравнение (4.9.11) с (4.9.13) дает связь
или в векторной форме
Найдем магнитную индукцию результирующего поля
Из опыта известно, что в несильных полях намагниченность прямо пропорциональна напряженности поля заданных внешних токов (намагничивающего поля.):
где æ — безразмерная величина, характеризующая данный магнетик, называемая магнитной восприимчивостью вещества. Итак,
/m0(1+ æ). (4.9.18)
Безразмерную величину (1 + æ ) принято обозначать одной буквой m.
1 + æ = m (4.9.19)
и называть магнитной проницаемостью среды. С учетом всего сказанного:
Полученные формулы справедливы лишь для однородных магнетиков. Магнитная восприимчивость æ — физическая величина, характеризующая способность вещества изменять свой магнитный момент под действием магнитного поля. Если в магнитном поле нет вещества, то J = 0, т.е. для вакуума æ = 0. В вакууме m = m0, поэтому магнитная постоянная m0 называется магнитной проницаемостью вакуума.
Магнетики, у которых æ < 0 и мала по обсалютной величине называются диамагнетиками. Для них m <1.
Магнитные свойства вещества. Диамагнетики, парамагнетики. Магнитная проницаемость.
2. Ферромагнетики. Петля гистерезиса (С/Р).
1. Все вещества в магнитном поле изменяют свои свойства, то есть намагничиваются. Но степень намагничивания у разных веществ различна.
Магнитное поле возникает вокруг любого направленно движущегося электрического заряда. Внутри молекул и атомов циркулируют элементарные электрические токи вследствие движения электронов и атомов. Если плоскости, в которых циркулируют эти токи (векторы индукции магнитных полей), расположены беспорядочно по отношению друг к другу (из за теплового движения молекул), то их действия взаимно компенсируются и никаких магнитных свойств тело не обнаруживает. В намагниченном состоянии элементарные токи в теле ориентированы так, что их действия складываются.
Внесем во внешнее магнитное поле кусок вещества намагниченного действием этого поля. Магнитная индукция в этом элементе складывается из двух частей
– индукция собственного или внутреннего поля.
По магнитным свойствам вещества могут быть подразделы на три вида:
1) Вещества, у которых индукция собственного поля мала по сравнению с индукцией внешнего поля, но оба поля направлены проти-воположно друг другу – называется диамагнетиками.
. В диамагнетиках внешнее поле немного ослабляется действием слабого противоположно направленного собственного поля.
Без внешнего поля векторы индукции магнитных полей микро токов полностью разориентированы, поэтому результирующее магнитное поле у атомов отсутствует. и если диамагнетик вынести из внешнего магнитного поля, он полностью размагнитится.
К диамагнетикам относятся инертные газы, некоторые металлы (золото, серебро, ртуть), вода и многие органические вещества.
Для диамагнетиков μ < 1 и по значению очень не велика, порядка 10-6.
2) вещества, у которых индукция собственного поля также мала по сравнению с индукцией внешнего поля и оба поля направлены одинаково, называется парамагнетиками. В них внешнее поле немного усиливается, за счет добавления слабого, но одинаково направленного собственного поля.
«, ↑↑. (внутренне поле гораздо меньше внешнего и со направлено ему).
В парамагнитных веществах результирующее магнитное поле каждого атома отлично от нуля, но без внешнего поля результат наложения полей атомов из за их теплового хаотического движения дает ноль.
2. Вещества, у которых, при определенных условиях индукция собственного поля намного больше индукции внешнего поля и оба поля направлены одинаково называются ферромагнетиками.
. В них внешнее поле многократно усиливается, за счет возникновения весьма сильного собственного поля данного ферромагнетика.
В этих магнетиках в отсутствие внешнего магнитного поля отличается от нуля индукция магнитных полей не только у отдельных атомов, но и у целых областей магнетика размерами до 1 микрона. Их называют доменами – это области в кристалле с не скомпенсированным магнитным полем. У некоторых ферромагнетиков домены так велики, что их можно наблюдать в микроскоп (порядка 10-4 – 10-2 см). Попав во внешнее магнитное поле, разориентированные до этого магнитные моменты отдельных доменов начинают переориентироваться по полю и чем больше индукция внешнего поля В0, тем больше доменов по нему ориентированно. При некоторой достаточно большой индукции внешнего магнитного поля Внас. Векторы индукции полей всех доменов окажутся сонаправлены внешнему полю. Это состояние называется насыщением ферромагнетика.
Магнитная проницаемость ферромагнетиков достигает очень большой величины. Она непостоянная (
≠соnst) и зависит от В. При выключении внешнего магнитного поля ферромагнетик остается намагниченным достаточно большое время, т.е. создает магнитное поле в окружающем пространстве. Упорядоченная ориентация элементарных токов не исчезает при выключении внешнего поля. Благодаря этому существуют постоянные магниты.
При температуре, большей некоторой определенной для данного ферромагнетика, ферромагнитные свойства его исчезают. Эту Т называют температурой кюри ТК.
Например: Тк Fе=753°С, Тк Ni=365°С, Тк кобольт=1000°С
2.1. Петля гистерезиса (С/Р).
Петля гистерезиса характеризует способность данного ферромагнетика к намагничиванию. Если она узкая, то есть коэрционная сила ферромагнетика мала, то такой ферромагнетик легко размагнитить и пере магнитить – мягкий ферромагнетик. Ферромагнетики с широкой петлей гистерезиса называются жесткими, потому что их трудно размагнитить. Это постоянные магниты.
где I – сила тока, I = е·ν
е – заряд электрона;
ν – частота вращения электрона по орбите;
S – площадь орбиты;
n – единичный вектор.
Магнитный момент атома (молекулы) ра складывается из магнитных моментов его электронов и равен их векторной сумме.
где =. — магнитный момент магнетика представляет собой сумму магнитных моментов отдельных молекул и атомов. Это векторная величина, которая во внешнем поле направлена либо параллельно ему, либо антипараллельно.
где χ – магнитная восприимчивость вещества. Она связана с магнитной проницаемостью соотношением μ = (1 + χ).
Намагниченность — характеристика магнитного состояния макроскопического физического тела.
В несильных полях намагниченность прямо пропорциональна напряженности поля, вызывающего намагничивание: :
В формуле мы использовали :
