§ 7.19. Магнитные свойства вещества

Согласно гипотезе Ампера, в любом теле существуют микроскопические токи, обусловленные движением электронов в атомах и молекулах. Эти микроскопические молекулярные токи создают свое магнитное поле и могут поворачиваться в магнитных полях макротоков. Например, если вблизи какого-то тела поместить проводник с током (макроток), то под действием его магнитного поля микротоки во всех атомах определенным образом ориентируются, создавая в теле дополнительное магнитное поле.

Магнетики - вещества, способные намагничиваться во внешнем магнитном поле, т. е. создавать собственное магнитное поле самого вещества:

• сильномагнитные (ферромагнетики);

• слабомагнитные (диамагнетики, парамагнетики).

Ферромагнетики - вещества, у которых индукция собственного магнитного поля в сотни и тысячи раз превышает индукцию внешнего (намагничивающего) поля, например, железо, никель, кобальт, гадолиний, некоторые сплавы. Для ферромагнетиков µ >>1, например для железа (чистого) µ ≈ 10⁴.

Диамагнетики - вещества, у которых вектор магнитной индукции собственного магнитного поля направлен противоположно вектору магнитной индукции внешнего (намагничивающего) поля,

_.

• Магнитная проницаемость диамагнетиков

µ ≤ 1.

К диамагнетикам относятся инертные газы (например, гелий), металлы (например, серебро, медь), стекло, вода и т.д. Для диамагнетиков магнитная проницаемость не зависит от температуры, она незначительно меньше единицы (например, для висмута µ = 0,99985).

Парамагнетики - вещества, у которых вектор магнитной индукции собственного магнитного поля сонаправлен с вектором магнитной индукции внешнего (намагничивающего) поля,

_.

• Магнитная проницаемость парамагнетиков

µ ≥ 1.

К парамагнетикам относятся воздух, кислород, платина, алюминий, щелочные и щелочноземельные металлы. Для парамагнетиков магнитная проницаемость зависит от температуры, в основном (за немногими исключениями) обратно пропорциональна Т. µ незначительно больше единицы (например, для платины µ = 1,00025).

§ 7.20. Явление и закон электромагнитной индукции

Классические опыты Фарадея.

Рис. 7.25

S

N

Рис. 7.25

S

N

Отклонение стрелки гальванометра тем больше, чем больше скорость движения магнита относительно катушки. При изменении полюсов магнита направление отклонения стрелки изменится. Для получения индукционного тока магнит можно оставлять неподвижным, тогда нужно относительно магнита передвигать соленоид.

Опыт II. Концы одной из катушек, вставленных одна в другую, присоединяются к гальванометру, а через другую катушку пропускается ток. Отклонение стрелки гальванометра наблюдается в моменты включения или выключения тока, в моменты его увеличения или уменьшения или при перемещении катушек друг относительно друга (рис. 7.26). Направления отклонений стрелки гальванометра также противоположны при включении и выключении тока, его увеличении и уменьшений, сближении и удалении катушек.

Выводы

1. Индукционный ток возникает всегда, когда происходит изменение сцепленного с контуром потока магнитной индукции.

ε

Рис.7.26

ε

Рис.7.26

Электромагнитная индукция - явление, заключающееся в том, что в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, охватываемого этим контуром, возникает электрический ток, получивший название индукционного.

Обобщая результаты опытов, Фарадей показал, что всякий раз, когда происходит изменение сцепленного с контуром потока магнитной индукции, в контуре возникает индукционный ток; возникновение индукционного тока указывает на наличие в цепи электродвижущей силы, называемой электродвижущей силой электромагнитной индукции.

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея): ЭДС электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром:

или .

Единица ЭДС: вольт (В).

Этот закон является универсальным: ЭДС не зависит от способа изменения магнитного потока.