6. Магнитное поле в веществе. Циркуляция магнитного поля (закон полного тока) в веществе.

При рассмотрении магнитного поля в веществе различают два типа токов – макротоки и микротоки. Макротоками называются токи проводимости и конвекционные токи. Микротоками (молекулярными токами) называются токи, обусловленные движением электронов в атомах, молекулах и ионах.

Магнитное поле в веществе является суперпозицией двух полей: внешнего магнитного поля, создаваемого макротоками, и внутреннего, или собственного, магнитного поля, создаваемого микротоками ( магнитными моментами атомов и молекул ):

,

где: В_о - индукция магнитного поля макротоков; В^’ - индукция магнитного поля микротоков. Соответственно теорема о циркуляции магнитного поля в веществе может быть записана в следующем виде:

,

где: соответственно алгебраические суммы макро - и микротоков, охватываемых контуром интегрирования.

Алгебраическая сумма сил микротоков связана с циркуляцией вектора намагниченности соотношением:

.

Используя это выражение, циркуляцию магнитного поля в веществе можно записать в виде:

; , (2.31)

где , называется напряжённостью магнитного поля

Закон полного тока для магнитного поля в веществе:

Циркуляция вектора напряжённости магнитного поля по произвольному контуру равна алгебраической сумме макротоков (токов проводимости) сквозь поверхность, натянутую на этот контур.

В случае изотропной среды намагниченность J пропорциональна индукции магнитного поля B. Поэтому связь между магнитной индукцией и напряжённостью магнитного поля имеет вид

H = (1 – ’) B / _ = B / [(1 + _ = B / (_, (2.32)

где:  – относительная магнитная проницаемость вещества, связанная с его магнитной восприимчивостью и показывающая, во сколько раз магнитное поле в веществе больше, чем в отсутствии вещества.

.,  = В / В_о , (2.33)

где: В - индукция поля в веществе, В_о - индукция поля в отсутствии вещества.

7. Условия для магнитного поля на границе раздела изотропных сред.

B_2n = B_1n и _H _2n = ₁H _1n. (2.34)

Здесь В _n и H _n – проекции векторов B и H на единичный вектор n, направленный по нормали к границе раздела сред, ₁ и ₂ - относительные магнитные проницаемости сред.

В случае отсутствия макротоков, идущих по поверхности раздела сред, из закона полного тока для магнитного поля в среде следует, что

H_ = H_1 и В_2___. (2.35)

Здесь B_и H_ – проекции векторов B и H на единичный вектор , направленный по касательной к поверхности раздела сред.

8. Виды магнетиков.

По степени намагниченности выделяют следующие основные виды магнетиков:

диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

Диамагнетиками называются вещества, магнитные моменты атомов (молекул) которых в отсутствие внешнего магнитного поля равны нулю, так как магнитные моменты всех электронов атома (молекулы) взаимно скомпенсированы. При помещении диамагнетика в магнитное поле (при включении магнитного поля) атомы приобретают наведенные (индуцированные) магнитные моменты, ориентированные против направления внешнего магнитного поля. Величина индуцированного магнитного момента пропорциональна индукции магнитного поля. Магнитная восприимчивость диамагнетиков отрицательна и много меньше 1 ( < 0,  = 10 ^-510 ^-6)

Парамагнетиками называются вещества, атомы (молекулы) которых в отсутствие внешнего магнитного поля имеют отличный от нуля магнитный момент p _m. При помещении парамагнетика в магнитное поле, последнее оказывает ориентирующее действие на магнитные моменты атомов и молекул и вещество намагничивается. В слабых магнитных полях намагниченность пропорциональна индукции, а в сильных полях наблюдается явление насыщения J  J _МАКС. Тепловое движение атомов нарушает упорядоченную ориентацию магнитных моментов, поэтому с ростом температуры парамагнетика его намагниченность уменьшается. Магнитная восприимчивость парамагнетиков положительна ( > 0,  = 10 ^-310 ^-5).

Ферромагнетиками называются твёрдые вещества (как правило, находящиеся в кристаллическом состоянии), обладающие при не слишком высоких температурах самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью. Весь ферромагнетик разбивается на пространственные области (домены), в пределах которых спиновые магнитные моменты электронов всех атомов домена в результате особого (обменного) взаимодействия устанавливаются параллельно, т.е. в пределах каждого домена ферромагнетик намагничен до насыщения.

Основные магнитные свойства ферромагнетиков:

0. Нелинейная зависимость намагниченности J от напряжённости H магнитного поля. При Н > H _S наблюдается магнитное насыщение (рис.2.14).

1. 

   

   При H < H _S зависимость магнитной индукции В от напряжённости Н нелинейная, а при H > H _S она становится линейной (рис.2.15).

2. 

   Зависимость относительной магнитной проницаемости  от напряжённости Н имеет сложный характер (рис.2.16), причём максимальные значения очень велики: _макс ~ (10 ³ ^) .

4)Существование магнитного гистерезиса – различия в значениях намагниченности J ферромагнетика при одном и том же значении Н напряжённости намагничивающего поля в зависимости от значения предварительной намагниченности ферромагнетика (рис.2.17).

5)У каждого ферромагнитного вещества имеется такая температура Т _К, называемая точкой Кюри, выше которой это вещество теряет свои особые магнитные свойства и ведёт себя как обычный парамагнетик.