Магнитное поле в веществе. Магнитными свойствами обладают все вещества, поэтому термин «магнетики» применим ко всем без исключения материалам

Магнитными свойствами обладают все вещества, поэтому термин «магнетики» применим ко всем без исключения материалам. Посмотрим, как магнитное поле действует на движущиеся заряды (электроны) в молекулах и атомах вещества.

Электрон, вращающийся вокруг ядра атома по замкнутой орбите, представляет собой ток, направление которого противоположно движе­нию электрона (см. рис.). Поскольку это движение аналогично круговому току, возникает магнитное поле и движение электрона можно охарактеризовать орбитальным магнитным моментом .

Вектор орбитального магнитного момента Р_m атома равен векторной сумме орбитальных моментов отдельных электронов, входящих в атом , где Z – порядковый номер элемента в таблице Менделеева.

Независимо от орбитального движения электроны являются источ­никами магнитного поля, так как они «вращаются вокруг собственной оси», т. е. обладают собст­венным моментом импульса (спином).

Таким образом, магнетизм атомов обуслов­лен двумя причинами: движением электронов по орбитам вокруг ядра и собственным моментом импульса (рис.). Кроме того, ядро атома об­ладает собственным магнитным моментом.

При внесении магнетика во внешнее магнитное поле происходит изменение его свойств, т.е. магнетик намагничива­ется. Намагниченный магнетик создает собственное магнитное поле с индукцией В', которое складывается с внешним магнитным полем, ин­дукция которого В₀. Вектор магнитной индукции В в магнетике опреде­ляется по принципу суперпозиции: = ₀+ '.

Индукция ' собственного магнитного поля зависит как от ₀, так и от магнитной восприимчивости c вещества: ' = c ₀.

Тогда = ₀ + c ₀= ₀ (1 + c). (1)

Магнитная индукция поля внутри магнетика зависит от магнитной проницаемости вещества: =m ₀. (2)

Из сопоставления формул (1) и (2) следует, что m =1 + c

При наложении внешнего магнитного поля происходит упорядоче­ние направлений векторов магнитных моментов р_т отдельных атомов или молекул магнетика, в результате чего макроскопический объем при­обретает определенный суммарный магнитный момент. Магнитные свой­ства магнетика характеризуются вектором намагничения – величи­ной, равной отношению магнитного момента тела к его объему:

где n – число атомов или молекул, входящих в объем.