Магнетики в магнитном поле

Магнетиками называются вещества способные намагничиваться, то есть приобретать магнитные свойства. Явление намагничивания аналогично электрической поляризации диэлектриков.

Рассмотрим процессы, возникающие в магнетиках при воздейст­вии на них внешнего магнитного поля. В любом проводнике или ди­электрике, имеющим ионную структуру или состоящем из нейтраль­ных молекул, внутри отдельных ионов и молекул имеет место орби­тальное движение электронов вокруг ядер атомов. Вращающийся во­круг ядра электрон эквивалентен микроскопическому круговому току, который порождает магнитное поле. Этому полю соответствует орби­тальный магнитный момент электрона Морб . Наряду с орбитальным моментом, электрон обладает спиновым магнитным моментом, свя­занным с вращением электрона вокруг своей собственной оси Мсп .

Помещенные в магнитном поле магнитные моменты магнетика час­тично ориентируются и происходит его намагничивание.

В =//0 .(я + М),

где М - вектор намагничивания

где Хм = М —1 - магнитная восприимчивость.

По характеру процессов при намагничивании различают три вида веществ: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. К диамаг-нетикам относятся вещества (инертные газы, цинк, золото, ртуть, т. д.)зо

у которых %м < 0, /и < 1, т. е. направление вектора намагниченности

противоположно направлению вектора напряженности внешнего на­магничивающего поля.

К парамагнетикам относятся вещества (кислород, азот, платина, палладий и так далее) у которых %м > 0, /> 1, то есть направление

вектора намагниченности совпадает по направлению с вектором напряжённости внешнего намагничивающего поля.

Для диамагнитных и парамагнитных веществ %м и /и не зависит

от напряжённости внешнего магнитного поля. Вектор В и Н связа­ны линейной зависимостью В = /и/и0 Н . Поэтому диамагнетики и па­рамагнетики относятся к линейным средам.

Численные значения магнитной восприимчивости %м для диа-магнетиков и парамагнетиков очень малы.

Пример: азот - диамагнетик, %м =-8,8 • 10 8

кислород - парамагнетик %м = 2,26 • 10 5.

Поэтому в большинстве случаев намагничиванием этих сред можно пренебречь и считать %м ~ 0, /и ~ 1. В диамагнетиках и пара­магнетиках намагничивание исчезает при снятии внешнего поля.

К ферромагнетикам относятся вещества (железо, никель, кобальт) у которых %м >> 0, и >> 1, то есть внутреннее магнитное поле в ты­сячи раз превосходит вызвавшее его внешнее поле. Особенности на­магничивания ферромагнетиком объясняется только в рамках кванто­вой теории и выходит за рамки данной лекции. Для ферромагнетиков

зависимость В = / (н) имеет вид петли гистерезиса - следовательно ферромагнетики являются нелинейными средами. В них намагничен­ность не исчезает при снятии внешнего поля.

Выводы. Таким образом, под воздействием внешнего магнитного поля в магнетиках образуется внутреннее поле, вызванное молекуляр­ными токами. Это внутреннее поле, взаимодействуя с внешним полем, изменяет его.

Литература

/I/ с. 16...19, 21...22; /2/ с. 126..128, 132...133, 139...140, 145...146.