Л16. Магнитные свойства вещества стр. 11 из 11

____________________________________________________________________________________________

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Липецкий государственный технический университет

Кафедра

физики и биомедицинской техники

«Утверждаю» Заведующий кафедрой _________________ С.И. Шарапов «____»___________ 2010 г.

Лекция № 16

раздел «Электричество и магнетизм»

учебного курса «Общая физика»

для специальностей ЛП, СП, ЧМ, ХТ

(2 семестр изучения)

Магнитные свойства вещества

Магнитные моменты электронов и атомов

Орбитальный магнитный момент электрона

Орбитальный механический момент электрона

Система уравнений Максвелла для электромагнитного поля

Напряженность магнитного поля в веществе

Диамагнетики

Парамагнетики

Ферромагнетики и их свойства

Петля гистерезиса, коэрцитивная сила

Природа ферромагнетизма

Составитель: _____________ Еремеев Б.Н.

Липецк – 2010

Магнитные свойства вещества

Согласно гипотезе Ампера, в любом теле существуют микроскопические токи, обусловленные движением электронов в атомах и молекулах.

Для простоты рассмотрения, принимается допущения:

1. Электроны в атомах движутся по круговым орбитам;

2. Электрон, движущийся по круговой орбите эквивалентен круговому току.

16.1. Магнитные моменты электронов и атомов

До сих пор влияние среды на магнитные явления учитывалось формально введением магнитной проницаемости μ. Для того, чтобы разобраться в магнитных свойствах сред и их влиянии на магнитную индукцию, необходимо рассмотреть действие магнитного поля на атомы и молекулы вещества.

Все вещества, помещенные в магнитное поле, намагничиваются, поскольку в любом теле существуют микроскопические токи (микротоки), обусловленные движением электронов в атомах и молекулах.

Для многих целей, в том числе и для объяснения многих магнитных явлений, можно использовать квазиклассическую модель, в которой предполагается, что атом состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого обращаются электроны по круговым или эллиптическим орбитам, подобно планетам солнечной системы (планетарная модель атома).

Такие электроны, обращающиеся по орбитам, представляют собой замкнутые электрические токи, и поэтому естественно предположить, что именно они являются микротоками (существование которых предполагал еще Ампер), ответственными за намагничивание вещества.

Если электрон совершает оборотов в секунду, то сила тока

где: e = 1,6∙10¹⁹ Кл – заряд электрона;

f – частота вращения электрона по орбите, с^-1

а). Орбитальный магнитный момент

э лектрона, движущегося по круговой орбите

площадью S:

Если электрон движется по часовой стрелке, то ток направлен против часовой стрелки и вектор р_т (в соответствии с правилом правого винта) направлен перпендикулярно плоскости орбиты электрона.

б). Орбитальный механический момент электрона

Так как электронам присущ не только заряд, но еще и масса, то каждый орбитально движущийся электрон обладает не только магнитным моментом

(как и всякий замкнутый ток), но еще и определенным механическим моментом импульса L , т.е. подобен волчку.

,

где: – угловая скорость электрона;

– площадь орбиты электрона;

m = 9,11∙10^-31 кг. – масса электрона.

В ектор называется орбитальным механическим моментом электрона.

Поскольку направление вектора также определяется по правилу правого винта, то направления и противоположны. Поэтому:

,

где: величина называется гиромагнитным отношением

орбитальных моментов.

Кл/кг – удельный заряд электрона.