Намагниченность и напряженность магнитного поля

Всякое вещество является магнетиком, оно спосбно под действием внешнего магнит­ного поля приобретать магнитный момент, т.е. намагничиваться. Для количественного описания намагничивания вводят вектор намагниченности, равный магнитному моменту единицы объема магнетика, т. е. , (4)

где п - число атомов (молекул), содержащихся в объеме V , - магнитный момент атомов в объеме V , - магнитный момент i - того атома.

Намагниченность, как следует из (4), в СИ измеряется в А/м. Оказывается, для несильных полей ,(5)

здесь c - (хи) безразмерная величина, называемая магнитной восприимчивостью вещества; для вакуума и, практически, для воздуха c= 0; Н - напряженность магнитного поля, кото­рая описывает магнитное поле макротоков (макро - большой). Макротоки, обычно, мы называли просто токи. Для вакуума , (6)

она измеряетсяв СИ в А / м.

Вектор магнитной индукции в веществе характеризует результирующее магнитное поле в веществе, создаваемое всеми макротоками и микротоками, т. е.

. (7)

С учетом (5) получаем , (8)

где (9)

называется магнитной проницаемостью вещества, - безразмерная величина. Она показывает во сколько раз усиливается магнитное поле в веществе. Напомним, что - диэлектрическая проницаемость показывает во сколько раз элек­трическое поле ослабляется в веществе.

Теорема о циркуляци вектора напряженности магнитного поля

Ранее было показано (см. 9.1), что для поля в вакууме .(10)

В случае поля в веществе эта теорема о циркуляции запишется так

(11)

где I и I’ соответственно алгебраические суммы макротоков и микротоков, охватываемых контуром L. Можно показать, что . (12)

С учетом этого (11) перепишется в виде , (13)

или, принимая во внимание (7), найдем и , где I= - алгебраическая сумма макротоков.

В итоге имеем . (14)

Выражение (14) представляет собой теорему о циркуляции вектора и гласит: Циркуляция вектора напряженности магнитного поля по любому замкнутому контуру L равна алгебраической сумме макротоков, охватываемых контуром. Вектор напряженности магнитного поля , являясь аналогом электрического смещения , определяется только макротоками. Из (14) следует, что Н измеряется в А/ м.

Виды магнетиков

В зависимости от знака и величины магнитной восприимчивости все магнетики под­разделяются на три группы:

1) диамагнетики, у которых c отрицательна и мала (10 10 ); для них несколько мень­ше единицы; диамагнетиками являются Zn, Au, Hg, Si, P, С (графит), Bi (висмут)... Диамагнетики незначительно ослабляют внешнее магнитное поле.

2) парамагнетики, у которых c положительна и мала (10 10 ); и с ростом температуры уменьшается по закону Кюри: c ~ 1/T, для них несколько больше единицы; диамагнстиками являются щелочные металлы, кислород... Парамагнетики незначительно усиливают внешнее магнитное поле.

3) ферромагнетики, у которых c положительна и очень велика: может достигать, например, у супермалоя 800000; для Fe магнитная проницаемость = 5000. Таким образом, ферромагнетики являются сильномагнитными веществами.

m

Рис. 2 Н