Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики

Напряженность магнитного поля.

Для описания магнитного поля наряду с магнитной индукцией широко используют еще другую физическую величину – напряженность магнитного поля. Если B – магнитная индукция в какой-либо точке поля точке в вакууме, то напряженность магнитного поля в той же точке поля называется:

μ₀ – магнитная постоянная, μ₀ = 4𝜋∙10^-7 Гн/м (Генри на метр)

Магнитное поле в веществе.

Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики.

Со­гласно гипотезе Ампера в любом теле существуют микроско­пические токи, обусловленные движением электронов в ато­мах и молекулах. Эти микроскопические токи создают соб­ственное магнитное поле В_с, поэтому магнитная индукция В в среде отличается от индукции B₀ внешнего магнитного поля в той же точке пространства в отсутствие среды, т. е. в вакууме. Магнитная индукция в среде складывается из индукции внешнего магнитного поля и собственной индукции вещества:

(76)

Микроскопические токи под действием внешнего магнит­ного поля определенным образом ориентируются: чем боль­ше индукция B₀, тем больше индукция собственного магнит­ного поля среды:

(77)

χ (греческая буква «хи» - магнитная восприимчивость среды (скалярная физическая величина, зависящая от рода магнетика и его состояния (температуры и т. д.)).

Вектор собственной магнитной индукции среды может быть как сонаправлен с вектором магнитной индукции внешнего поля, так и противоположен ему.

Разная магнитная восприимчивость веществ определяет различие их магнитных свойств. Существует три основных класса веществ с резко отличающимися магнитными свойст­вами: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

Диамагнетик — вещество, у которого вектор индук­ции собственного магнитного поля, направленный про­тивоположно вектору магнитной индукции внешнего (намагничивающего) поля, значительно меньше его по модулю:

; <<

Для диамагнетика χ<0, при этом |χ |<<1.

Диамагнетиками являются многие газы (водород, гелий, азот, двуокись углерода), плазма, металлы (золото, серебро, медь, висмут), стекло, вода, соль, резина, алмаз, дерево, пластики и т. д.

Парамагнетик — вещество, у которого вектор индук­ции собственного магнитного поля, сонаправленный с вектором магнитной индукции внешнего (намагничи­вающего) поля, меньше его по модулю:

; <

Для парамагнетика χ>0, при этом |χ | ≈ 1. Парамагнетиками являются кислород, алюминий, плати­на, уран, щелочные и щелочноземельные металлы.

Ферромагнетик — вещество, у которого вектор ин­дукции собственного магнитного поля, сонаправленный с вектором магнитной индукции внешнего (на­магничивающего) поля, значительно превышает его по модулю:

; >>

Для ферромагнетика χ>0, при этом |χ|>>1.Ферромагнетиками являются железо, кобальт, никель,их сплавы, редкоземельные элементы.Подставляя выражение (77) для индукции собственногомагнитного поля среды в формулу (76), получаем:

или ,

где - магнитная проницаемость среды.

Магнитная проницаемость среды — физическая величина, показывающая, во сколько раз индукция маг­нитного поля в однородной среде отличается от маг­нитной индукции внешнего (намагничивающего) поля в вакууме:

В диамагнетике внешнее магнитное поле незначитель­но ослабляется, так что μ< 1 (например, для золота μ= 0,999961).

В парамагнетике внешнее магнитное поле незначи­тельно усиливается, так что μ>1 (например, для плати­ны μ = 1,00025).

В ферромагнетике внешнее магнитное поле значитель­но усиливается (например, для чистого железа μ≈ 10⁴).