Атом в магнитном поле, теорема Лармора.

Рассмотрим атом в магнитном поле. При движении атома в магнитном поле будет на электроны действовать вращательный момент (см рамка в магнитном поле).

; .

Запишем закон вращательного движения: тогда можно записать(1), аналогично мы можем записать:. Рассмотрим вращательное движение тела вокруг точки О:

Сопоставим формулы (1),(2),(3):

; частота Лармора.

Векторы иописывают соосные окружности(круглые конические поверхности с общей вершиной в центреO орбиты и осью параллельной вектору магнитной индукции) такое движение и соответствующие им орбиты электрона в атоме называется прецессией Лармора.

Угловая скорость прецессии Лармора зависит только от магнитной индукции поля и совпадает с ней по направлению.

Теорема Лармора: единственным результатом влияния магнитного поля на орбиту электрона в атоме является прецессия орбиты и вектора магнитного момента с угловой скоростью вокруг оси проходящей через ядро атома и параллельную вектору магнитной индукции. Под действием м.п. магнитные моменты атомов приобретают преимущественную ориентацию в одном направлении и суммарный магнитный момент становится отличен от нуля и создается магнитное поле с индукцией.

; площадь проекции прецессирующей орбиты электрона на плоскость перпендикулярную вектору магнитной индукции;

Магнитное поле в веществе. Намагниченность.

Все вещества при рассмотрении их магнитных свойств принято называть магнетиками. Количественной характеристикой состояния служит вектор намагниченность. объем(единичный).

При изучении м.п. в веществе различают 2 типа токов: макротоки и микротоки. Под макротоками понимают электрические токи проводимости или конвекции.

Под микротоками понимают молекулярные токи, которые обусловлены движением электронов в атомах.

В веществе на м.п. макротоков(часто называется внешним) накладывается микротоков(внутреннее) и результирующее поле: .

Запишем закон полного тока для м.п. в веществе:

, можно показать, что .

, объединим 2 интеграла:

; напряженность магнитного поля в веществе.

Циркуляция вектора напряженности м.п. вдоль произвольно замкнутого контура равно результирующему макротоку сквозь поверхность натянутую на этот контур. характеристики м.п. в веществе.

Можно показать, что [А/м].магнитная восприимчивость вещества, безразмерная величина.

- магнитная проницаемость среды, она показывает во сколько раз магнитная индукция поля в магнетике больше, чем в вакууме. Индукция м.п. в магнетике создается как токами намагничивания обмоток, так и молекулярными токами магнетика.

Диа- и парамагнетизм. Ферромагнетики и их св-ва.

Все вещ-ва по значению иделятся на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

1.парамагнетики.

Это вещества, которые намагничиваются во внешнем м.п. в направлении вектора магнитной индукции. Таким образом, происходит усиление м.п. К ним относят многие металлы(щелочные, щелочноземельные), кислород, окись марганца, хлорид железа и другие. В отсутствии внешнего м.п. намагниченность парамагнетиков равна нулю, атомы обладают собственным магнитным моментом, но они ориентированы хаотично.

При внесении парамагнетика в поле начинается прецессия вокругc частотой Лармора, происходит преимущественная ориентация магнитных моментов по направлению поля(усиление).

2.диамагнетики.

Это вещества, которые намагничиваются во внешнем м.п. в направлении противоположным вектору магнитной индукции, то есть происходит ослабление действия внешнего магнитного поля. К ним относят: инертные газы, атомарный водород, ат. азот, висмут, цинк, медь, золото, серебро, вода, ацетон. Следует отметить, что атомы всех веществ являются носителями диамагнитных свойств. Если магнитные моменты атомов велики, то парамагнетические свойства преобладают и наоборот.

3.ферромагнетики.

Это твердые вещества, обладающие при определенной температуре t самопроизвольной намагниченностью, которая сильно изменяется под воздействием внешнего поля. Ферромагнетики являются сильными магнитными средами, внутреннее поле в них может в сотни и тысячи раз превосходить внешнее. К ним относят железо, кобальт, никель, ферриты, переходные металлы.

В зависимости от t у ферромагнетиков имеется , то есть особенность ферромагнетиков большое значение(Fe=5000), но и зависимость отH, характерной особенностью является зависимость J от H.

Напряжение H_c-называется коэрцитивной силой;

нас- насыщение; ос- остаточное. Петля Гистерезиса.

Особые свойства ферромагнетиков обнаруживаются только при Т< температуры Кюри. При Т>=Т_К ферромагнитные свойства исчезают и вещество становиться парамагнетиком. Т_К=770С⁰(железо), Т_К=360С⁰(никель).

Состоит из большого числа макроскопических областей- доменов, внутри которых существет определенная величина намагниченность. Домены- области самопроизвольной намагниченности, имеет свой .